Klima: Klima – Zukunft

Niederschlag

Jahresniederschlag

Der gemessene Niederschlag pro Jahr beträgt für den Referenzzeitraum 1971–2000 im Mittel über ganz Hessen 791 mm (ohne Abbildung). Dieser Wert wird von den 21 untersuchten Modellen im Mittel mit 826 mm relativ gut wiedergegeben. Der Jahresniederschlag ändert sich bis zum Ende des Jahrhunderts im Mittel über diese Modelle um knapp +4 % (Bandbreite -13 bis +12 %), was in Anbetracht der großen Jahr-zu-Jahr Variabilität des mittleren Jahresniederschlages vernachlässigbar ist (ohne Abbildung).

Für Trendbetrachtungen muss beim Niederschlag nach Jahreszeiten differenziert werden, um die Bandbreite der Niederschlagsmengen im Jahresverlauf und deren Änderungen angemessen darstellen zu können. Daher werden alle weiteren Betrachtungen nur für die Jahreszeiten Winter und Sommer dargestellt, in denen die deutlichsten Änderungssignale auftreten.

Winterniederschlag

Zunächst wird der Vergleich zwischen Beobachtungen und Multi-Modell-Ergebnissen (20 Modellkombinationen) für den Zeitraum 1971–2000 gezeigt. Eine Modellkombination weist (nur) beim Winterniederschlag einen erheblichen Fehler auf und wird für diesen nicht berücksichtigt. Der Niederschlag im Winter (meteorologischer Winter: Dezember, Januar, Februar; DJF) beträgt in Hessen im Gebietsmittel 200 mm (Beobachtung). Dieser Wert wird vom Multi-Modell-Mittel (Karte in der Mitte der unteren Reihe) mit 213 mm recht gut wiedergegeben. Die Bandbreite der verschiedenen Modellkombinationen reicht jedoch von einer Unterschätzung des Niederschlages um ca. 25 % (Minimum: 150 mm, Karte links) bis zu einer Überschätzung um ca. 50 % (Maximum: 299 mm, Karte rechts). Die stark geglättete ("verwischte") Darstellung der Multi-Modell-Auswertung führt dazu, dass die kleinräumigen Strukturen, die in der Karte "Beobachtung" zu sehen sind, in der Karte "Mittel" über alle Modelle nicht mehr sichtbar sind. In allen Karten zeigt sich ein Niederschlagsmaximum in der Region um den Vogelsberg, das sich bis in die Rhön erstreckt, sowie im äußersten Süden des Landes. Zudem lässt sich zumindest in der Mittelwertkarte und in der Maximumkarte hoher Niederschlag im Upland erkennen (der Effekt ist in der Minimumkarte aufgrund der Grenzen zwischend den Farben nicht so gut zu sehen).

Im Folgenden werden die simulierten Niederschlagsänderungen im Winter für das Ende des 21. Jahrhunderts (Szenario A1B) dargestellt. Die Änderungssignale für die Zukunft werden folgendermaßen berechnet: Für jedes Modell wird zunächst das Änderungssignal zwischen der Referenzperiode (1971–2000) und der Zukunft berechnet, diese Änderungssignale werden dann gemittelt (bzw. das Minimum oder Maximum ermittelt) und als Multi-Modell-Karten abgebildet. Im Mittel über alle 20 verwendeten Modelle bzw. Modellkombinationen wird eine Zunahme des Winterniederschlages um 14 % simuliert. Die minimale Zunahme beträgt nur 1 %, die maximale Zunahme 29 %. Dabei ist zu beachten, dass bei der Multi-Modell-Auswertung jeweils für jeden Punkt auf der Karte der Mittelwert, das Minimum oder das Maximum aus allen einzelnen Modellergebnissen berechnet wird. Es gibt kein einzelnes Modell, das im Mittel über ganz Hessen eine Zunahme von nur 1 % simuliert. Verschiedene Modelle simulieren jedoch in unterschiedlichen Regionen von Hessen sehr geringe Werte. Beim Minimum der Multi-Modell-Auswertung werden nun die kleinsten Werte aus allen einzelnen Modellkombinationen zu einer Karte zusammengefügt.

Sommerniederschlag

Zunächst wird wieder der Vergleich zwischen Beobachtungen und Modellergebnissen (21 Modellkombinationen) für den Zeitraum 1971–2000 gezeigt. Der Niederschlag im Sommer (meteorologischer Sommer: Juni, Juli, August; JJA) beträgt in Hessen im Gebietsmittel 210 mm (Beobachtung). Dieser Wert wird vom Multi-Modell-Mittel (Karte untere Reihe, Mitte) mit 220 mm recht gut wiedergegeben. Die Bandbreite reicht dabei von 182 mm bis 301 mm. Es ist jedoch zu bemerken, dass keines der in die Multi-Modell-Auswertung eingehenden Modelle einen Mittelwert über ganz Hessen von weniger als 200 mm simuliert. Der Minimumwert von 182 mm kommt auch hier wieder durch die Kombination niedriger Werte an verschiedenen Orten in Hessen in unterschiedlichen Modellen zustande. Ebenso ist der Maximumwert lediglich Ausdruck der hohen lokalen Werte in verschiedenen Modellsimulationen.
Auch im beobachteten Sommerniederschlag findet sich ein räumliches Muster mit den höchsten Niederschlagswerten in der Gegend um den Vogelsberg und z.T. erhöhte Werte im Upland. In der Mittelwert-Karte korrespondieren diese Muster sehr gut mit den beobachteten Niederschlagsmustern.

Im Folgenden werden nun die simulierten Niederschlagsänderungen im Sommer für den Zeitraum 2071–2100 im Vergleich zur vom jeweiligen Modell simulierten Referenzperiode (1971–2000) als Multi-Modell-Auswertung gezeigt. Im Mittel über die 21 berücksichtigten Modelle geht der Niederschlag im Sommer in Hessen um 20 % zurück. Der maximale Niederschlagsrückgang (Minimumkarte) zeigt eine Niederschlagsabnahme von 34 %, der geringste Rückgang liegt nach dieser Auswertung bei knapp 5 %. Wieder sollte beachtet werden, dass die Maximum- und Minimumkarte sich aus den jeweils kleinsten bzw. größten Werten für jeden Punkt in der Karte aus verschiedenen Modellergebnissen zusammensetzt: Kein einzelnes Modell zeigt im Mittel über ganz Hessen eine geringere Niederschlagsabnahme als 12 %.

Zusammenfassung

Mit dem Multi-Modell-Mittel lässt sich sowohl der Winterniederschlag als auch der Sommerniederschlag recht gut abbilden. Einzelne in die Auswertung eingehende Modelle zeigen zwar teils deutliche Abweichungen, diese mitteln sich jedoch bei der Betrachtung der Multi-Modell-Mittelwerte heraus.
Für das Ende des Jahrhunderts (2071–2100) zeigen die Modelle im Vergleich zum Referenzzeitraum (1971–2000) eine Abnahme des Niederschlages im Sommer von 20 % (Bandbreite -5 bis -34 %) und eine Zunahme des Niederschlages im Winter von 14 % (Bandbreite +1 bis +29 %). Dabei zeigt sich lokal besonders im Winter die stärkste Niederschlagszunahme im Gebiet um den Vogelsberg und z. T. im Upland. Im Sommer zeigt sich der geringste Niederschlagsrückgang oder sogar eine geringfügige Niederschlagszunahme ebenfalls im Upland.

Bewertung

Zunächst ist darauf hinzuweisen, dass die gezeigten Ergebnisse für das Treibhausgas-Emissionsszenario A1B erstellt wurden. Darin wird angenommen, dass die Emissionen noch bis ca. Mitte des Jahrhunderts weiter ansteigen und danach leicht zurückgehen. Wenn die tatsächlichen Emissionen sich so weiter entwickeln wie derzeit (Stand 2013), dann muss mit noch stärkeren Klimaänderungen gerechnet werden als hier gezeigt sind. Wenn die Treibhausgasemissionen sehr schnell sehr stark zurückgehen, dann kann ein Teil der hier gezeigten Änderungen noch abgewendet werden.

In der Klimaforschung hat sich gezeigt, dass im Allgemeinen ein Mittelwert über viele verschiedene Modelle oder Modellkombinationen das beobachtete Klima deutlich besser darstellt als jedes einzelne der in den Mittelwert eingehenden Modelle. Es wird daher angenommen, dass dies auch für das Klima der Zukunft zutrifft.

Die Multi-Modell-Mittelwerte können daher als eine plausible Abschätzung des zukünftigen Klimas unter dem Emissionsszenario A1B angesehen werden. Die gezeigten Bandbreiten zwischen Minimum und Maximum stellen darüber hinaus mögliche Änderungen dar, die wir nach heutigem wissenschaftlichem Kenntnisstand jedoch ebenfalls nicht ausschließen können. Trotz der teilweise erheblichen Bandbreiten sind die Ergebnisse für den Sommer und den Winter doch insgesamt recht homogen:

Im Verlauf dieses Jahrhunderts muss in Hessen mit einer Zunahme des Winterniederschlages um ca. 14 % gerechnet werden, begleitet von einem Rückgang des Sommerniederschlages um 20 % oder mehr. Damit verschiebt sich der Jahresgang im Niederschlag empfindlich und wird merklich die Land- und Forstwirtschaft, natürliche Ökosysteme, die Wasserverfügbarkeit in Flüssen und Seen und viele weitere Systeme beeinflussen.


© 2014 Hessisches Landesamt für Umwelt und Geologie