2010 09 21 deu dach frueh stadtklima - meteo.uni-bonn.de · entwicklung der quader-methode zur...
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Barbara Früh, DWD Städte im Klimawandel 21. September 2010
Barbara Früh, Meinolf Kossmann
Deutscher Wetterdienst
Klima & Umweltberatung
Offenbach am Main
StStStStäääädtedtedtedteim im im im
KlimawandelKlimawandelKlimawandelKlimawandel
StStStStäääädtedtedtedteim im im im
KlimawandelKlimawandelKlimawandelKlimawandel
DACH Meteorologentagung, Bonn 20. – 24. September 2010
Barbara Früh, DWD Städte im Klimawandel 21. September 2010
ÜÜÜÜberblickberblickberblickberblick
� Downscaling vom globalen zum urbanen Modell
� mikroskaliges urbanes Klimamodell MUKLIMO_3
� Ergebnis:
Anzahl Sommertage in Frankfurt am Main
� Vergangenheit
� Zukunft
Barbara Früh, DWD Städte im Klimawandel 21. September 2010
Klima und UmweltberatungKlima und UmweltberatungKlima und UmweltberatungKlima und Umweltberatung
Copyright © DWD, 1996-2010
traditionell
mit Beobachtungen
globale Projektion
große Gitterweite
KlimawandelProjektionen
1980-1999
const. composition commitment
20th century
© IPCC 2007 WG1-AR4G
loba
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g(°
C)
Barbara Früh, DWD Städte im Klimawandel 21. September 2010
DownscalingDownscalingDownscalingDownscaling von Klimaprojektionenvon Klimaprojektionenvon Klimaprojektionenvon Klimaprojektionen
RegionalesRegionalesRegionalesRegionalesKlimamodellKlimamodellKlimamodellKlimamodell
GlobalesGlobalesGlobalesGlobales KlimamodellKlimamodellKlimamodellKlimamodellWirkmodellWirkmodellWirkmodellWirkmodell
ffffüüüür Klimar Klimar Klimar Klima---- und Politikberatungund Politikberatungund Politikberatungund Politikberatung
Barbara Früh, DWD Städte im Klimawandel 21. September 2010
&Messungen
REMO CLM WETTREG STAR
4 regionaleKlimamodelle
DownscalingDownscalingDownscalingDownscaling von Klimaprojektionenvon Klimaprojektionenvon Klimaprojektionenvon Klimaprojektionen
Globales KlimamodellECHAM5 A1B
numerisch statistisch
urbanes KlimamodellMUKLIMO_3
OBSMessungen
zur Evaluation
Barbara Früh, DWD Städte im Klimawandel 21. September 2010
MUKLIMO_3: MUKLIMO_3: MUKLIMO_3: MUKLIMO_3: MMMMikroskaliges ikroskaliges ikroskaliges ikroskaliges uuuurbanes rbanes rbanes rbanes KliKliKliKlimamamama----MoMoMoModell, 3dell, 3dell, 3dell, 3----dim. Versiondim. Versiondim. Versiondim. Version
�DynamikDynamikDynamikDynamik� Lösung der Bewegungsgleichung über Stromfunktions - Vorticity Methode
� nicht-hydrostatisches Modell
� Tagesgang entsprechend den Anfangsbedingungen
�PhysikPhysikPhysikPhysik� Wärmegleichung
� Parametrisierung der lang- und kurzwelligen Strahlung
� Vegetationsmodell
� nicht-aufgelöste Bebauung
� kein Niederschlag oder horizontaler Abfluss
�ModellgebietModellgebietModellgebietModellgebiet� Orographie
� Rotation des Modellgebietes gegen Nord möglich
Barbara Früh, DWD Städte im Klimawandel 21. September 2010
26.8 km
20.4 km
LandnutzungLandnutzungLandnutzungLandnutzung
Citybebauung
Siedlung (dicht)Siedlung (locker)WaldParkGewerbe (dicht)Gewerbe (locker)FreiflächenWasser
Ein-, Mehrfam.haussdlg.DorfkernReihenhaussiedlungZeilenbebauungZeilenbeb. + HochhäuserBlockbebauung
Mittelalterl. StadtGleiseKleingärten
Bankenviertel
Barbara Früh, DWD Städte im Klimawandel 21. September 2010
OrographieOrographieOrographieOrographie
Taunus
Taunus
Taunus
Taunus
Barbara Früh, DWD Städte im Klimawandel 21. September 2010
� Landnutzung� Orographie
� Anfangsbedingungenfür windschwache Strahlungsbedingungen� Lufttemperatur� Windgeschwindigkeit und -richtung� relative Feuchte
Eingabe fEingabe fEingabe fEingabe füüüür MUKLIMO_3r MUKLIMO_3r MUKLIMO_3r MUKLIMO_3
• Beobachtungen• Simulationen
• Vergangenheit• Zukunft
MUKLIMO_3 Simulation
Barbara Früh, DWD Städte im Klimawandel 21. September 2010
urbanes Klima-modell
MUKLIMO_3
AbschAbschAbschAbschäääätzung der Klimatzung der Klimatzung der Klimatzung der Klimaäääänderung in der Stadtnderung in der Stadtnderung in der Stadtnderung in der Stadt
regionales KlimaT , v, rh
Klimaprojektion
Vergangenheit
Klimaprojektion
Zukunft
Quader-Methode
Barbara Früh, DWD Städte im Klimawandel 21. September 2010
v
QuaderQuaderQuaderQuader----MethodeMethodeMethodeMethode
METHODE:
• 8 MUKLIMO_3 Eck-Simulationen
• meteorologische Felder für T, v und rh an allen 8 Ecken
• tri-lineare Interpolation auf den Zielpunkt T, v ,rh
ZielpunktT, v, rh
TmaxTmin
Vmax
Vmin
rhmin
rhmax
Tmin , vmin , rh min(15°C, 0.7ms -1, 42%)
(25°C, 3ms -1, 80%)Tmax, vmax, rhmax
T
rh
Barbara Früh, DWD Städte im Klimawandel 21. September 2010
StatistikMomente
VerteilungenTrends, Korrelation,
Indices, etc.
Klima-änderungs-
signal
Analyse
Interpolation
urbanes Klima-modell
MUKLIMO_3
AbschAbschAbschAbschäääätzung der Klimatzung der Klimatzung der Klimatzung der Klimaäääänderung in der Stadtnderung in der Stadtnderung in der Stadtnderung in der Stadt
regionales KlimaT , v, rh
Klimaprojektion
Vergangenheit
Klimaprojektion
Zukunft
Quader-Methode
Barbara Früh, DWD Städte im Klimawandel 21. September 2010
Anzahl SommertageTmax ≥ 25°C
1971 – 2000
Eingabe für Quader: Beobachtungen
Offenbach(1971-77 & 1980-95)Simulation 52.2 d/aBeobachtung 49.6 d/a
Rhein-Main-Airport(1971-2000)Simulation 40.3 d/aBeobachtung 46.1 d/a
Evaluierung Evaluierung Evaluierung Evaluierung
Barbara Früh, DWD Städte im Klimawandel 21. September 2010
ÄÄÄÄnderung der Anzahl Sommertage nderung der Anzahl Sommertage nderung der Anzahl Sommertage nderung der Anzahl Sommertage 2021 2021 2021 2021 –––– 2050 (A1B) vs. 1971 2050 (A1B) vs. 1971 2050 (A1B) vs. 1971 2050 (A1B) vs. 1971 ---- 2000200020002000
+14 d/a
+10 d/a
+12 d/a
+16 d/a
+22 d/a
+24 d/a
+28 d/a
+30 d/a
+32 d/a
+26 d/a
+20 d/a
+18 d/a
+8 d/a
CLMCLMCLMCLM REMOREMOREMOREMO
STARSTARSTARSTAR WETTREGWETTREGWETTREGWETTREG
avg 12.8 d/amin 10.0 d/amax 15.1 d/a
avg 12.8 d/amin 7.6 d/amax 15.1 d/a
avg 11.2 d/amin 8.1 d/amax 13.7 d/a
avg 24.8 d/amin 17.6 d/amax 28.1 d/a
810
1214
1618
2022
2426
2830
3234
Barbara Früh, DWD Städte im Klimawandel 21. September 2010
REMOREMOREMOREMO
CLMCLMCLMCLM
WETTREGWETTREGWETTREGWETTREG
STARSTARSTARSTAR
30303030
20202020
10101010
Konfidenzintervall auf 90% Signifikanzniveau 1971 – 2000
Box-WhiskerDiagramm:95.95.95.95.
75.75.75.75.50.50.50.50.25.25.25.25.
5.5.5.5.
Pe
rze
nti
le
Änderung der Anzahl SommertageSommertageSommertageSommertage (Tmax ≥ 25°C) 2021 – 2050 (A1B) vs. 1971 - 2000
gemittelt über das Stadtgebiet von Frankfurt/Main
5 –
31
Ta
ge
pro
Ja
hr
Barbara Früh, DWD Städte im Klimawandel 21. September 2010
Zusammenfassung & AusblickZusammenfassung & AusblickZusammenfassung & AusblickZusammenfassung & Ausblick
� Entwicklung der Quader-Methode zur Bestimmung der Auswirkungen des Klimawandels auf eine Stadtonline verfügbar � Journal of Applied Meteorology and Climatology
� Early Online-Releases
�Anwendung und erfolgreiche Evaluierung der Quader-Methode für die Anzahl Sommertage in Frankfurt am Main
� Verwendetes Ensemble von 4 regionalen Klimaprojektionen mit SRESA1B zeigt eine Erhöhung der mittleren Anzahl Sommertage bis 2021 2021 2021 2021 ––––2050205020502050 (vs. 1971 1971 1971 1971 –––– 2000200020002000) um 5 5 5 5 –––– 31 Tage31 Tage31 Tage31 Tage (90% Signifikanzniveau)
� Simulation von Landnutzungsänderungen / Planungszustand
� Diskussion der Ergebnisse in enger Zusammenarbeit mit der Stadt