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Thema: Klima > Grundlagen > Zukünftige Veränderungen

Grundlagen
Zukünftige Veränderungen


Modellkette

Abb.: Modellkette für Untersuchungen zum regionalen Klimawandel.
Das Klima beschreibt das mittlere Verhalten von Temperatur, Niederschlag und anderen „Wettergrößen“ über eine gewisse Zeitspanne, die von wenigen Jahrzehnten bis hin zu geologischen Zeitaltern reicht. Im Rückblick ist dies über eine Betrachtung des Langzeitverhaltens ( Langzeitverhalten (Vergangenheit) ) untersuchbar. Wie sich das Klima in Süddeutschland zukünftig entwickeln wird, lässt sich jedoch nicht voraussagen. Möglich sind jedoch Projektionen, wie es sich entwickeln könnte. Die Klimaforschung nutzt dafür eine Kombination von Modellannahmen, die auf den komplexen Prozessen in unserer Atmosphäre beruhen. Dieses Vorgehen nennt man „Modellkette“, das Ergebnis am Ende der Kette ist die „Regionale Klimaprojektion“. Die Unsicherheit der Aussage steigt mit jedem weiteren Kettenglied an.

Der erste Baustein der Modellkette sind die Emissionsszenarien. Dies sind Annahmen zur zukünftigen Entwicklung des klimatischen Systems der Erde. Bis 2014 erfolgten diese Annahmen anhand der Freisetzung von Treibhausgasen (SRES-Szenarien) – ab 2014 anhand des Strahlungshaushalts in der Atmosphäre (RCP-Szenarien). Davon ausgehend berechnen globale Klimamodelle (GCM) das Klima in einem sehr groben Raster (Rasterweite ~200 km) für die gesamte Erde. Regionale Klimamodelle (RCM) verfeinern die Ergebnisse der GCM mit verschiedenen Methoden für höhere Auflösungen (Rasterweite ~2 bis 5 km) nicht mehr für die gesamte Erde, sondern für kleinere Regionen, beispielsweise für Süddeutschland.
Strahlungsantrieb

Abb.: RCP-Szenarien sind die menschlich verursachten zusätzlichen Strahlungsantriebe (Darstellung: gestrichelt und transparente Bandbreiten); in KLIWA wird derzeit das RCP8.5-Szenario verwendet. Die zukünftig vorliegenden SSP-Szenarien liefern die sozioökonomischen und demographischen Entwicklungspfade, die zu einem gewissen zusätzlichen Strahlungsantrieb führen. Sie sind mit durchgezogenen Linien und weniger transparenten Bandbreiten dargestellt. (Quelle: IPCC 2021, AR6 WG I).
Durch die verschiedenen Annahmen in den einzelnen Bausteinen der Modellkette ergibt sich eine Vielzahl an unterschiedlichen Projektionen und damit auch unterschiedlichen möglichen Entwicklungen in der Zukunft. Das bedeutet, dass es nicht nur eine mögliche Vorhersage für die Zukunft geben kann. Vielmehr zeichnet jede Projektion ein anderes Bild der Zukunft. Wichtig ist hierbei der Grundsatz, dass jede Projektion mit der gleichen Wahrscheinlichkeit eintreten kann. Daher betrachten die Klimaforscher zumeist ein „Ensemble“, also mehrere verschiedene Klimaprojektionen gemeinsam. Sie können damit besser einschätzen, in welche Richtung sich unser Klima prinzipiell verändert und mit welcher Bandbreite an Veränderungen zu rechnen sein wird. Um in der Klimamodellierung zwischen den Projektionen vergleichen zu können, kommen statistische Verfahren zur Anwendung.

  • Der Median kennzeichnet die Entwicklung, die 50 Prozent aller Projektionen zeigen.
  • Perzentile zeigen nur einen Bereich aller Projektionen und blenden andere Bereiche aus. Beispielsweise liegen zwischen dem 15. und 85. Perzentil 70 Prozent aller Projektionen. Die besonders hohen und besonders niedrigen Entwicklungen werden nicht betrachet.
  • Bandbreiten sind die Spanne der erwarteten Änderungssignale zwischen schwachem und starkem Klimawandel. Minimum und Maximum zeigen die extremen Entwicklungen, also den jeweils besten bzw. schlimmsten anzunehmenden Fall eines betrachteten Ensembles.


Ensembleauswertung

Abb.: Begriffe in der Ensembleauswertung von Klimaprojektionen.
Die Bandbreite für die Klimaprojektionen, die auf SRES-Szenarien (bis 2014) beruhen, ist in KLIWA durch eine Vielzahl an Projektionen gut ermittelt. Bei den RCP-Szenarien (ab 2014) wurden zunächst regionale Klimaprojektionen erstellt. In KLIWA findet das Weiter-wie-bisher Szenario (RCP8.5) Verwendung. Es entspricht einer Welt, in der keinerlei Maßnahmen zum Klimaschutz unternommen werden und das Wirtschaftswachstum weiterhin auf der Verbrennung fossiler Energieträger fußt. KLIWA hat an Hand des in Bayern entwickelten Klimaaudits die zur Verfügung stehenden regionalen Klimaprojektionen des Weiter-wie-bisher Szenarios bewertet. Dabei haben sich neun Projektionen basierend auf dynamischen Klimamodellen, als für den süddeutschen Raum geeignet herausgestellt. Diese bilden seit 2019 das KLIWA-Ensemble und sind Grundlage der aktuellen Wasserhaushaltsmodellierungen. Im Grundwasserbereich wird das KLIWA-Ensemble durch zwei statistische Klimaprojektionen ergänzt. Die dazugehörigen Auswertungen werden in KLIWA seit 2021 nach und nach erstellt.

Bezüglich der globalen Klimamodellierung gibt es seit 2021 mit dem 6. IPCC-Sachstandsbericht eine nächste Modellgeneration. Hier liegen aber für den regionalen Bereich noch keine belastbaren Ergebnisse vor. KLIWA wird sich sobald eine gesicherte Grundlage vorliegt, auch mit diesen neuen Ergebnissen auseinandersetzen.