Ernest Rudel

1. HARTE UND WEICHE FAKTEN ZUM KLIMAWANDELVERSUCH DER BESCHREIBUNG DER AUSWIRKUNGEN DES KLIMAWANDELS AUF DIE ÖSTERREICHISCHE GESELLSCHAFT NACH DERZEITIGEM WISSENSCHAFTLICHEN KENNTNISSTAND Ernest Rudel

2. Problemstellung Dialogforum Klimafolgen Bevölkerung Globaler Wandel Klima Politik Wirtschaft Medien

3. Klimawandel !!! Dialogforum Klimafolgen • Klimavariabilität ist an sich ein natürlicher Vorgang. Das Klima ändert sich seit jeher und Moränen, Sedimente und andere Klimazeugen sind sichtbare Zeichen dafür. Ursachen für diese Änderungen können außerhalb oder innerhalb des Klimasystems liegen. • Die Tatsache, dass derzeit ein Klimawandel stattfindet, wird von der seriösen Wissenschaft nicht mehr in Frage gestellt. Die Frage, an der sich die Diskussion entzündet, ist wie groß der Anteil natürlicher Prozesse ist (Klimavariabilität), und wie groß der Anteil ist, der von den Aktivitäten der Menschen (Klimawandel) ausgelöst wird. • Das Verständnis der erwärmenden und kühlenden anthropogenen Einflüsse auf das Klima hat sich stark verbessert und dazu geführt, dass der globale durchschnittliche Netto-Effekt menschlicher Aktivitäten seit 1750 mit hoher Wahrscheinlichkeit eine Erwärmung ist.

4. Klimawandel Dialogforum Klimafolgen Die Erwärmung des Klimasystems ist eindeutig, wie dies nun aufgrund der Beobachtungen des Anstiegs der mittleren globalen Luft- und Meerestemperaturen, des ausgedehnten Abschmelzens von Schnee und Eis und des Anstiegs des mittleren globalen Meeresspiegels offensichtlich ist (IPCC 2007). IPCC, 2007: Climate Change 2007: The Physical Science Basis. Contribution of Working Group I to the Fourth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change. Cambridge University Press, Cambridge, United Kingdom and New York, NY, USA, 996 pp. http://www.ipcc.ch

5. Temperaturentwicklung global Dialogforum Klimafolgen

6. Klimazukunft Dialogforum Klimafolgen Datengrundlage der Klimazukunft: • Ausschließlich aus Modellrechnungen mit globalen Zirkulationsmodellen (wie für Wetterprognose). • Unterschiede zu den Wetterprognosemodellen: • zusätzlich zur Atmosphäre auch Ozean, Eis, z.T. Biosphäre und atmosphärische Chemie . • Äußere Antriebe können zeitabhängig geändert werden (z.B. Treibhausgase, Aerosole, Vulkanismus, veränderte Sonnenaktivität). • Gerechnet wird nicht von einer Ausgangslage aus, sondern die Modelle laufen zunächst etliche Jahre, bis ein ausgeglichener Klimazustand erreicht ist. • Gitterdistanzen größer als bei Wetterprognose (in den neuesten Modellen nicht mehr). • „Vorhersagzeitraum“ (Projektionszeitraum): bis 100 Jahre.

7. Klimazukunft Dialogforum Klimafolgen Wie gut können Klimamodelle den IST Zustand darstellen? Temperatur Niederschlag

8. Klimazukunft Dialogforum Klimafolgen Wie gut können Klimamodelle den IST Zustand darstellen? Bewölkung

9. Klimazukunft Dialogforum Klimafolgen

10. Klimazukunft Dialogforum Klimafolgen Nicht-physikalische Probleme der Klimamodelle: • Abschätzung der „Treibhausgase“, Treibhausgasemission • abhängig von der künftigen Bevölkerungs- und Wirtschaftsentwicklung. Diese wird gesteuert von der politischen und soziologischen Entwicklung. Alle diese Faktoren sind noch deutlich weniger gut vorhersehbar, als die Unsicherheiten bei der Klimamodellierung Beispiele: • Weltbevölkerung – Ernährung – Aids – Bevölkerungspolitik Chinas oder des Vatikans • Klima – Pflanzen – Ernährung – Bevölkerungszahl (alle drei sind wieder aufs Klima rückgekoppelt) • Und hundert andere derartige Rückkopplungsprozesse Deshalb: KLIMASZENARIEN und nicht KLIMAPROGNOSE

11. Klimazukunft Dialogforum Klimafolgen Probleme der Klimamodellierung: • Hauptsächlich durch den enormen Rechenaufwand für die notwendige räumliche Auflösung. • Und durch verschiedene physikalische Vorgänge, die noch nicht genau genug verstanden werden, oder für die zu wenig Daten vorliegen (etwa: Bodenfeuchte, Wolkensimulation, Niederschlag, Ozeandaten...)

12. Klimazukunft Dialogforum Klimafolgen IPCC Emission Szenarien für 2000 bis 2100 CO2 Globales Temperaturmittel

13. Klimazukunft Dialogforum Klimafolgen Unsicherheiten, die mit Modellen nicht gelöst werden können. (nichtlineare Rückkoppelungsprozesse, die den Klimawandel erheblich beeinflussen können aus Lenton et al 2008)

14. Klimazukunft Dialogforum Klimafolgen Globale Modelle vs. Regionale Modelle • Die relative Klarheit bezüglich der Klimaentwicklung im globalen Maßstab darf nicht darüber hinwegtäuschen, dass im regionalen Maßstab die Aussagen noch sehr unsicher sind. Die Auswirkungen sind aber in erster Linie regional und auch die Abschätzung wie sehr die Öffentlichkeit betroffen sein wird, hängt wesentlich davon ab, dass belastbare regionale Szenarien entwickelt werden können. • Dazu muss das Problem der Regionalisierung gelöst werden. Dies bedeutet z.B., dass man auf der Basis von Beobachtungs- oder Berechnungsdaten für jedes Gebiet in Österreich Klimaparameter ermitteln kann. Diese Aufgabe spielt die zentrale Rolle in der Klimatologie, da das Klima das Resultat der Interaktion einer Vielzahl von Prozessen mit sehr verschiedenen Raum- und Zeitmaßstäben darstellt. Der Übergang vom globalen Maßstab zum regionalen, und von diesem zum lokalen, bedeutet gleichzeitig eine Verschiebung der relativen Bedeutung der verschiedenen Prozesse und kann daher nicht durch triviale lineare Interpolation erreicht werden. Regionale und lokale Wetter- und Klimaentwicklungen können nur mittels physikalisch sinnvoller bzw. empirischer Koppelung aus den globalen Werten abgeleitet werden.

15. Klimazukunft Dialogforum Klimafolgen Veränderung von 1961-1990 zu 2071-2100 IPCC 2007

16. Klimazukunft Dialogforum Klimafolgen Für 2020 berechnetet maximaler Abfluss IPCC 2007

17. Klimazukunft Dialogforum Klimafolgen Klimamodellierung für zukünftige Niederschlagverteilung in Europa (Globalmodell HAdCru3):

18. Fragenkatalog Dialogforum Klimafolgen • Welche Erkenntnisse aus der Klimaforschung sind gerade für die Behörden und Einsatzorganisationen wichtig? • Eigentlich nur die Frage wie sich künftig die Extremereignisse verhalten werden. • Extremereignis: Ereignis, das stark von entsprechenden Durchschnittswerten oder Trends abweicht und außerordentlich ist. Die Definition von Extremereignissen gründet also auf statistische Kriterien. • Naturgefahr: Ein aus einem natürlichen Prozess oder Einfluss drohendes Unheil. Bei Naturgefahren handelt es sich also um drohendes Unheil, das sich unter Umständen durch Prävention verhindern lässt.

19. Fragenkatalog Dialogforum Klimafolgen • Wie wirken sich zukünftige Trockenperioden auf das Waldbrandrisiko aus? In Westen Österreichs ist allgemein eine abnehmende im Osten, Norden und Süden ein zunehmende Häufigkeit von Trockenperioden zu beobachten. (Auer et al, 2005) Rx5: maximale Fünftagessummen (rechte Skala); Rx1: maximale Eintagessummen (rechte Skala); GSL: Vegetationsperiode (linke Skala)

20. Fragenkatalog Dialogforum Klimafolgen • Wie wirken sich zukünftige Trockenperioden auf das auf das Gesundheitswesen aus? Der heiße Sommer 2003 brachte keine Zunahme der Sterblichkeit in Wien (Rudel et al, 2007). In Zukunft ist mit mehr heißen Tagen zu rechnen. Angemessene Adaptationsmaßnahmen können ein erhöhtes Gesundheitsrisiko aufwiegen oder gar vermindern.

21. Fragenkatalog Dialogforum Klimafolgen • Welche Rückkoppelungseffekte haben zunehmende Hitzeperioden bzw. Rückgang der Gletscher und die damit verbundene reduzierte Wasserführung europäischer Flüsse auf die Trinkwasserversorgung bzw. auf die Kühlwasserversorgung der Großindustrie bzw. der Energieerzeugung (Verweis auf das Schwerpunktthema der „Bevölkerungsschutz“ Ausgabe 3/2008, Bundesamt für Bevölkerungsschutz und Katastrophenhilfe)? • Die Trinkwasser und Kühlwasserversorgung in Österreich ist auch in einem wärmeren Klima in den nächsten 40 Jahren gewährleistet. Rechnungen für Ende des 21.Jhdts. sind derzeit noch mit zu großen Unsicherheiten behaftet, um belastbare Einschätzungen abgeben zu können.

22. Fragenkatalog Dialogforum Klimafolgen • Wie sieht die Entwicklung von Extremwettereignissen (Sturm, Starkniederschläge, Hagel, Eisregen, Starkschneefälle) im Zuge des Klimawandels aus - sind diese kleinräumig auftretenden Ereignisse aufgrund der Klimamodelle nachweisbar? • Die historische Entwicklung der Extremereignisse ist nicht so leicht zu erkennen wie die der mittleren Zustände. Um die statistische Signifikanz von Änderungen in der Häufigkeit von seltenen Ereignissen nachweisen zu können, sind viel längere Datenreihen erforderlich, als für häufige Ereignisse. • Zudem tritt bei manchen Ereignissen auch das Problem der zuverlässigen Erfassung auf: so werden z.B. Stürme, Hochwässer, Lawinen, etc. in der Regel nur dann verzeichnet, wenn sie Schaden anrichten, oder mindestens in Bereichen niedergehen, wo sie potentiell Schaden hätten anrichten können. • Extreme Ereignisse in unbesiedelten Gebieten wurden und werden in der Regel nicht oder selten erfasst. Die Statistiken sind daher unvollständig und enthalten viele Fehlerquellen.

23. Nehmen die Extremereignisse zu? Dialogforum Klimafolgen Einige Gründe für die vermeintliche Zunahme der Extremereignisse: • Bevölkerungswachstum (auch bisher klimasensible Gebiete/Gefahrenregionen werden besiedelt) • Steigender Lebensstandard/Wohlstandsentwicklung • Konzentration von Bevölkerung und Werten in Ballungsräumen • Besiedlung und Industrialisierung exponierter Regionen • Steigende Versicherungsdichte und der marktpolitisch nachvollziehbare Versuch der Versicherungen die Gewinne zu maximieren • Änderung der Umweltbedingungen auf der regionalen Skala

24. Nehmen die Extremereignisse zu? Dialogforum Klimafolgen Die Klimamodelle prognostizieren höhere mittlere Temperaturen. Bei einer „Normalverteilung“ ist es ganz klar, dass auch die Wahrscheinlichkeit zunimmt, dass mehr Tage mit extremen maximalen Temperaturen auftreten. Verteilung der täglichen Maximal-temperatur in Wien während der Sommermonate 1901-1930 (blau) und 1971-2000 (rot) (Quelle: Datenbank der ZAMG)

25. Nehmen die Extremereignisse zu? Dialogforum Klimafolgen Statistische Verteilung von Windspitzen und Niederschlag ist aber nicht „normal“! Windspitzenverteilung Wien Hohe Warte, 1977-2006 Verteilung der täglichen Niederschlagswerte in Wien in der Periode 1948-1977 (blau) und 1978-2007 (rot) (Quelle: Datenbank der ZAMG)

26. Nehmen die Extremereignisse zu? Dialogforum Klimafolgen Häufigkeit der Niederschlags-Extremereignisse in fixen Subintervallen von 100, 50 und 25 Jahren

27. Klimazukunft Dialogforum Klimafolgen Godina, 2008, internal analysis of the Austrian Hydrographic Service

28. Klimazukunft Dialogforum Klimafolgen Rekonstruktion der Hochwässer auf der Elbe Einzelereignisse und geglättetes Mittel (Mudelsee et al., 2003, Nature 425: 166-169 )

29. Nehmen die Extremereignisse zu? Dialogforum Klimafolgen Starkniederschläge in Wien nehmen in den letzten 50 Jahren zu!!!!

30. Nehmen die Extremereignisse zu? Dialogforum Klimafolgen Oder doch nicht??

31. Nehmen die Extremereignisse zu? Dialogforum Klimafolgen Extremereignisse Hier besteht die größte Diskrepanz zwischen der Vorhersagbarkeit durch die Klimamodelle und der „Heraufbeschwörung“ in der aktuellen Klimadebatte. IPCC-Bericht keine Hinweise auf eine langfristige Zunahme der tropischen und extratropischen Stürme. Phänomene wie Gewitter, Tornados, Hagel sind nicht in der Modellphysik enthalten.

32. Gewitter und Hagel Dialogforum Klimafolgen • Die Wahrscheinlichkeit des Auftretens von Hagel in Österreich ist regional sehr verschieden. Vor allem die südöstliche Steiermark und das Donautal gelten als hagelgefährdet. Eine Langzeituntersuchung hinsichtlich der Eintrittshäufigkeit der Intensität von Hagelunwettern liegt für Österreich nicht vor. • Für die Slowakei gibt es eine Publikation: R. Drinka, I. Bašták Ď., M. Gera: Climate Changes and Their Impact on the Statistical Structure of Atmosphere Stability Diagnostic Parameters Needed FOR Downscaling • Darin nimmt unter Zugrundelegung des A1B Szenarios die Wahrscheinlichkeit einer Labilisierung der Schichtung ab und damit auch die Eintrittswahrscheinlichkeit von Gewittern und Hagel. Die Resultate sind gut auf Österreich zu übertragen.

33. Zeitreihen von Gewitter und Hagel Dialogforum Klimafolgen

34. Stürme Dialogforum Klimafolgen Die Sicht der Versicherungen

35. Nehmen die Extremereignisse zu? Dialogforum Klimafolgen Die Sicht der Wissenschaft Matulla C, Schöner W, Alexandersson H, von Storch H, Wang XL, 2007. European Storminess: Late 19th Century to Present. Climate Dynamics, DOI 10.1007/s00382-007-0333-y

36. Zusammenfassung Wetterextreme Dialogforum Klimafolgen Nehmen die Wetterextreme zu? • Auswertungen historischer Quellen in Mitteleuropa zeigen sehr deutlich, dass Wetterkatastrophen ein ständiger Begleiter waren. Dies gilt für alle angesprochen Varianten wie Gewitter, Stürme und Hochwasser. • Untersuchungen von Langzeittrends der verschiedenen extremen Wetterereignisse (Stürme, Niederschlag, Gewitter, Hagel) in Mitteleuropa, die derzeit an der ZAMG laufen, zeigen, dass in den letzten dreihundert Jahren im Alpenraum kein signifikanter Trend für die Zunahme dieser Ereignisse nachweisbar ist. • Die Aussage, dass neben einem Temperaturanstieg auch Veränderungen in der Niederschlagstätigkeit und dem Auftreten extremer Wetterereignisse, wie Stürme und Überschwemmungen, beobachtbar sind, ist derzeit nicht zu belegen. • Die Quellen belegen vielmehr sehr deutlich, dass in einigen Phasen der Klimaentwicklung der letzten 1000 Jahre Katastrophen häufiger als in den letzten 200 Jahren aufgetreten sind. Einzelne Ereignisse übertreffen die uns heute heimsuchenden Extremfälle sogar erheblich.

37. Zusammenfassung Dialogforum Klimafolgen Nehmen Gewitter und Hagel zu? • Die Wahrscheinlichkeit des Auftretens von Hagel ist regional sehr verschieden. In Österreich gelten vor allem die südöstliche Steiermark und das Donautal als hagelgefährdet. Eine Langzeituntersuchung hinsichtlich der Eintrittshäufigkeit von Hagelwettern liegt für Österreich derzeit nicht vor. • Schweizer Ergebnisse zeigen eine leichte Zunahme der Hagelschläge sowie der Großwetterlagen, die Hagelschläge verursachen können. • Slowakische Ergebnisse zeigen eine leichte Abnahme. • Beide Ergebnisse auf Österreich übertragbar. Österreichische Daten zeigen keinen bzw. einen leicht abnehmenden Trend

38. Zusammenfassung Dialogforum Klimafolgen Nehmen die Starkniederschläge zu? • Starkniederschläge sind nicht nur als Klimaparameter von Interesse, sondern auch als potentielle Auslöser von Überschwemmungen, Lawinen- und Murenabgängen. • Manche Arbeiten behaupten, dass weltweit die Starkniederschläge überall stärker zunehmen als die mittleren Niederschlagssummen, vor allem in Gebieten, in welchen die Niederschläge an sich zunehmen. Gleichzeitig verringert sich der Wiederkehrzeitraum für 20 jährige Extremereignisse von Tagesniederschlagssummen (Kharin und Zwiers, 2000). • Starkniederschläge treten im alpinen Raum entweder als räumlich begrenzte, sehr intensive Schauer oder Gewitter, d.h. infolge konvektiver Prozesse auf, oder als anhaltende, ergiebige Niederschläge in Zusammenhang mit Tiefdruckgebieten, Trögen oder Fronten, d.h. durch zyklonale Prozesse ausgelöst. • Für Österreich lässt sich aus den Datensätzen jedoch keine Zunahme der Starkregenereignisse ableiten; eher im Gegenteil – die Daten zeigen, dass die Extreme (Monatswerte) in Mitteleuropa im 19. Jhdt. stärker ausgeprägt waren.

39. Zusammenfassung Dialogforum Klimafolgen Die Welt ist einem globalen Wandel unterworfen. Der Mensch trägt mit seiner Bevölkerungsentwicklung, der Politik und der daraus folgenden Wirtschaftentwicklung erheblich dazu bei. Durch die genannten Faktoren wird aber auch das Weltklima und damit die Natur selbst beeinflusst. Mit diesem Klimawandel müssen wir leben, wir müssen uns Anpassen und wir müssen Strategien entwickeln, um den Klimawandel und seine Folgen zu mildern. Wir müssen uns aber nicht fürchten: Wetterextreme sind ein Bestandteil des Wetters und daher muss man immer damit rechnen. Die interjährliche Variabilität war, ist und wird auch in Zukunft groß sein. Jahren mit vielen Extremen werden „ruhige“ Jahren folgten. Das besiedelte Gebiet hat sich ausgedehnt, auch Risikozonen wurden und werden weiterhin bebaut. Lawinen, Muren und lokale Hochwässer haben schon allein dadurch bereits (ohne Klimawandel) eine verheerende Auswirkungen.

40. Fragenkatalog Dialogforum Klimafolgen • Wie glaubhaft sind die Klimaszenarien (z.B. IPCC-Report) und wie kann man die Ungewissheit in den Klimawandel-Modellen abschätzen? • Die Klimaszenarien des IPCC entsprechen unserem state-of-the-art Verständnis des Klimasystems und der Rechenleistung der gegenwärtig besten Computer. Die Szenarien beruhen auf Annahmen wie sich die Weltbevölkerung entwickelt und wie die künftige Wirtschafts- und Energieentwicklung aussieht etc. • Die Unsicherheiten werden erfasst indem man (a) möglichst verschiedene Emissionsszenarien (Weltbevölkerung, Wirtschafts- und Energieentwicklung, etc.) betrachtet (Stichwort: A2, A1B, B1); (b) verschiedene GCMs verwendet (ECHAM5, HadCM3, CGCM3, NCEP, etc.) und (c) verschiedene Downscalingverfahren/Regionale Modelle anwendet. -> Daraus folgt eine Bandbreite in der sich der Klimawandel (aus heutiger Sicht) abspielen wird.

41. Fragenkatalog Dialogforum Klimafolgen • Gibt es genauere (kleinräumigere) Regional-Modelle (vgl. in Deutschland REMO, WETTREG,CLM, STAR) in der Klimaforschung, die eine bessere Prognose für Österreich zulassen? • Werden die Klimamodelle in Zukunft besser (treffgenauer, mit weniger Unsicherheit behaftet)? • WETTREG und STAR sind statistische Modelle, die nicht auf Österreich anwendbar sind. Mit den RCM‘s REMO und CLM wird auch in Österreich gerechnet. • Es gibt intrinsische Unsicherheiten und solche die aus einer zu groben Approximation der bekannten physikalischen Prozesse kommen. Bei der zweiten Art der Unsicherheit kann mit Verbesserungen gerechnet werden.

42. Fragenkatalog Dialogforum Klimafolgen • Wie sieht die Methodologie der Klimaforschung aus. Welche sind die Kompetenzzentren, die wichtigsten Akteure? • Klimaforschungszentren, Universitäten, Wetterdienste • Wie lassen sich Annahmen verifizieren bzw. falsifizieren? Welche Studien/Untersuchungen sind so zu sagen anerkannte Standardwerke? • Mit GCMs zuerst mit nur natürlichen forcing die Temperaturentwicklung des 20 Jh. rechnen und dann mit natürlichem und anthropogenem forcing. Da die Temperaturentwicklung nur im zweiten Fall wiedergegeben werden kann, spielt das anthropogene forcing (also die menschliche Aktivität) eine entscheidende Rolle. • Alle peer-reviewten Journal paper (wobei es mehr oder weniger angesehene Journals gibt). Die IPCC Reports sind im Wesentlichen Zusammenfassungen von peer-reviewten Papers.

43. Dialogforum Klimafolgen Mit Optimismus in die Zukunft