Klimamodelle und Szenarien


Im DSS-WuK werden zur Zeit Daten des Climate Local Model (CLM) und die SRES-Szenarien A1B und B1 verwendet.

CLM - Regionale Klimamodellläufe

Das Lokale Modell des Deutschen Wetterdienstes (DWD) wurde in seiner Klimaversion (Climate Local Model - CLM) verwendet, um die Berechnungen der Global Circulation Models des gegenwärtigen Klimas (1960-2000) und des Klimas des zukünftigen Jahrhunderts (2001-2100) in Europa auf regionaler Ebene zu beschreiben. Als nicht-hydrostatischer Modelansatz beschreibt CLM dynamisch die wesentlichen physikalischen Prozesse der Atmosphäre. Nicht-hydrostatisch bedeutet, dass auch der vertikale Transport von Luftteilchen berücksichtigt wird, was besonders auf kleinen Skalen wichtig ist (z. B. Gewitterwolken). Daher kann CLM auf räumlichen Skalen von z. B. 50 km bis zu ca. 3 km Gitterauflösung verwendet werden. Die horizontalen Windkomponenten, die Temperatur, der Luftdruck, die spezifische Feuchte und der Wolkenwassergehalt sind die wichtigsten Variablen, die vom Modell ausgegeben werden. Im DSS-WuK werden die Simulationen der SRES Szenarien A1B und B1 mit dem CLM-Modell verwendet. Die Randbedingungen kommen dabei aus dem gekoppelten Ozean-Atmosphärischen Globalen Klimamodell ECHAM5-MPIOM

Die erzeugten Ausgabefelder für die westeuropäische Region liegen zwischen 10.7° W bis 36.9° O und 34.5° N bis 69.9° (siehe Abbildung) und haben eine durchschnittliche Rastergröße von 0,2° bzw. ca. 20 km. Das DSS-WuK verwendet zur Zeit den sog. Datastream 3 - "entrotierte" Daten des CLM. Für beide Klimaszenarien (A1B, B1) und für die Rückrechnung C20 werden im DSS-WuK Daten des Lauf 1 verwendet.

rotiertes Gitter
Rotierte Länge und Breite (blaue Linien) für ein sphärisches Koordinatensystem mit dem Nordpol am Punkt PN mit den geographischen Koordinaten 162°W und 39,25°N. Orange Linien: Länge und Breite des unrotierten geographischen Systems.
Quelle: Lautenschlager et al. 2008

Aus den Original-CLM-Daten sind die für die Simulationen notwendigen Klimavariablen (Mittelwerte auf täglicher, monatlicher jährlicher Basis, CLM Parameter List) berechnet worden. Beim Vergleich des Lauf 1 der CLM Daten mit gemessenen Daten zeigt sich, dass das simulierte Klima im Mittel insgesamt zu kühl und zu feucht ist. Daher wurde eine nachträgliche, statistisch begründete Korrektur von Lufttemperatur und Niederschlag durchgeführt ( lineare BIAS-Korrektur). Zusätzlich wird für die detaillierte einzelbestandweise Modellierung eine Anpassung der biaskorrigierten CLM-Daten von der Rasterzelle (20*20 km) auf die lokalen Bedingungen durchgeführt ( statistisches Downscaling ).

CLM-Modellierungsdomain
(Quelle: Tech. Rep. 3, MPI Hamburg, Dezember 2008)

Für weitere Informationen bezüglich der Modellarchitektur und -physik wenden Sie sich bitte an die Homepage der CLM .

SRES - Szenarien

Aus der 1996 begonnenen Überarbeitung der früheren, den IPCC-Berichten zugrunde liegenden IS92-Szenarien entstanden 40 neue so genannte SRES-Szenarien (nach: Special Report on Emission Scenarios). Diese weisen auf mögliche Entwicklungen im 21. Jahrhundert in den Bereichen Bevölkerungswachstum, ökonomische und soziale Entwicklung, technologische Veränderungen, Ressourcenverbrauch und Umweltmanagement hin und gehen dabei differenzierter als die bisherigen IS92-Szenarien vor. Die 40 SRES-Szenarien werden in die vier Hauptgruppen A1, A2, B1 und B2 - so genannte "families" in Abhängigkeit von ökologischen vs. ökonomischen und globalen vs. regionalen Aspekten unterteilt.

Szenariogruppen
(Quelle: SRES, Fig. 1-4)

Im Folgenden wird nun auf die in den regionalen Klimasimulationen verwendeten Szenarienfamilien und die ausgewählten Szenarien A1B und B1 näher eingegangen. Das SRES-Szenario A1B soll eine „realistische“, das SRES-Szenario B1 hingegen eine „optimistische“ Entwicklung darstellen.

Die A1-Szenarien beschreiben eine zukünftige Welt, in der die Wirtschaft stark wächst, die Weltbevölkerung in der Mitte des 21. Jahrhunderts ihr Maximum erreicht und danach abnimmt sowie neue und effizientere Technologien schnell eingeführt werden. Die Welt wird zunehmend globaler, d.h. regionale Unterschiede bei den Einkommen, in kultureller und sozialer Hinsicht und in der technologischen Entwicklung gleichen sich weitgehend aus. Bei den A1-Szenarien werden je nach der vorherrschenden Nutzung der Energiequellen drei Untergruppen unterschieden: die A1Fl-Szenarien mit einer intensiven Nutzung fossiler Brennstoffe, die A1T-Szenarien mit starker Nutzung nicht-fossiler Energieträger und die A1B-Szenarien mit einer ausgewogenen Mischung von fossilen und nicht-fossilen Energieträgern.

Die künftige Welt der B1-Szenarien entwickelt sich ähnlich global orientiert wie die der A1-Gruppe, jedoch wandelt sich die wirtschaftliche Struktur schnell zu einer Dienstleistungs- und Informationsökonomie, der Materialverbrauch wird reduziert und saubere und ressourcenschonende Technologien werden eingeführt. Die Entwicklung ist auf eine globale Lösung des Nachhaltigkeitsproblems im wirtschaftlichen, sozialen und Umwelt-Bereich ausgerichtet, einschließlich einer ausgewogenen Wohlstandsverteilung.

Von diesen Entwicklungsszenarien sind mögliche Entwicklungen der Treibhausgasemissionen für die jeweiligen SRES-Szenarien abgeleitet worden. In der folgenden Abbildung ist beispielhaft der Anstieg der atmosphauml;rischen Konzentration des CO2, eines der bedeutendsten Treibhausgase, dargestellt.

Kohlenstoffdioxidgehalt IPCC