ReCliS:NGNext Generation Regional Climate Scenarios for the Greater Alpine Region

(Eine neue Generation regionaler Klimaszenarien für den erweiterten Alpenraum)

M. Suklitsch, A. Gobiet, M. Themeßl, H. TruhetzWegener Zentrum für Klima und Globalen WandelForschungsgruppe Regionale und Lokale Klimamodellierung und -analyse (ReLoClim)

Inhalt

+ Motivation und Hintergrund-Informationen

+ Vorläufer-Projekte

+ Das Projekt „ReCliS:NG“

MOTIVATION

Motivation / Hintergrund-Information

+ Erstellen von neuen Klimaszenarien für den Alpenraum

+ Hintergrund: „2°C-Ziel“ der EU (Thema der 3. ACRP-

Ausschreibung), d.h. eine Temperaturerhöhung (global) von

nicht mehr als 2°C gegenüber dem vorindustriellen Zeitalter

bis 2100.

+ Bisher: Treibhausgas-Emissionsszenarien ohne Anpassungs-

Strategien, lediglich potentielle zukünftige Entwicklungen

hinsichtlich Erdbevölkerung, ob eher ökologisch oder

ökonomisch, eher regionalisiert oder globalisiert (Stichworte:

SRES A1, A1FI, A1T, A1B, A2, B1, B2)

Motivation / Hintergrund-Information

+ IPCC AR5 (~2014): „representative concentration pathway“

scenarios (RCPs) umgekehrter Weg: ausgehend von einer

angenommenen Erwärmung bis 2100 potentielle Verläufe

für Treibhausgas-Emissionen/Konzentrationen unter

Berücksichtigung von Anpassungs-Strategien

+ 4 RCPs ausgewählt: RCP2.6, RCP4.5, RCP6.0, RCP8.5

Representative Concentration Pathways

Abbildung: Globale Emissionen und Konzentration von Treibhaus-gasen in der Atmosphäre in den 4 RCP-Szenarien (Quelle: Goose et al., 2011; http://climate.be/textbook)

Konzept: Regionale Klimamodellierung

Auflösung ca. 250km

Auflösung ca. 50km

Auflösung ca. 10km

VORGESCHICHTE

Was bisher geschah:

reclip:more+ 2 regionale Klimamodelle

+ 1 globales Klimamodell

+ 1 Emissions-Szenario

+ Simulations-Zeitraum:

2 10-Jahres-Zeitscheiben (1981

– 1990, 2041 – 2050)

reclip:century / 2+ 2 regionale Klimamodelle

+ 2 globale Klimamodelle

+ 2 Emissions-Szenarien

+ Simulations-Zeitraum:

96/146 Jahre kontinuierlich

(1955 – 2050/2100)

Was bisher geschah:

Abbildung:

+Jahreszeitliche Temperatur-

Änderung aus reclip:century

+Basis:

1961 – 1990

+Vergleich mit:

2021 – 2050

+RCM: COSMO-CLM,

GCM: ECHAM5 A1B

DJF MAM

JJA SON

Was bisher geschah:

Abbildung:

+Jahreszeitliche

Niederschlags-Änderung aus

reclip:century

+Basis:

1961 – 1990

+Vergleich mit:

2021 – 2050

+RCM: COSMO-CLM,

GCM: ECHAM5 A1B

DJF MAM

JJA SON

RECLIS:NG

Neues in ReCliS:NG

reclip:century

+ 2 regionale Klimamodelle

(COSMO-CLM und MM5)

+ 2 globale Klimamodelle

(ECHAM5 und HadCM3)

+ 2 Emissions-Szenarien

(SRES A1B und B1)

+ Simulations-Zeitraum:

146 Jahre kontinuierlich

(von 1955 bis 2100)

ReCliS:NG

+ 1 regionales Klimamodell

(COSMO-CLM)

+ 1 globales Klimamodell

(HadGEM2-ES)

+ 2 Szenarien

(RCP2.6, RCP4.5)

+ Simulations-Zeitraum:

152 Jahre kontinuierlich

(von 1949 bis 2100)

ReCliS:NG – potentielle Fragen

+ Warum COSMO-CLM?Jahrelange Erfahrung bzgl. Fehlereigenschaften

+ Warum RCP2.6/4.5?RCP4.5: „Brückenschlag“ zu reclip:century SRES A1BRCP2.6: Erreicht 2°C-Ziel (globale Erwärmung ca. 1.8°C)

+ Warum die geänderte Simulationsperiode?Kompatibilität zu CORDEX

Exkurs: CORDEX

+ „COordinated Regional Downscaling EXperiment“

+ Internationale Initiative zum koordinierten Erstellen von

regionalen Klimaszenarien in definierten Gebieten der Erde

(Fokusregion: Afrika) u.a. für IPCC AR5.

+ ReCliS:NG-Simulationen sollen CORDEX-konform sein, um Teil

dieser weltweiten Anstrengung zu werden

+ nähere Informationen (in englischer Sprache):

http://wcrp.ipsl.jussieu.fr/RCD_Projects/CORDEX/CORDEX_giorgi_WMO.pdf

ReCliS:NG – Projekt-Abwicklung

+ Kopieren großer Mengen an Antriebsdaten (ca. 2 Terrabyte,

~4 Mio. DIN A4-Seiten)

+ Aufbereitung der Antriebsdaten

+ Interpolieren der Antriebsdaten

+ schließlich: vergangenes und zukünftiges Klima simulieren

(ca. 9 Monate bis 1 simuliertes Jahr pro Kalendertag)

+ Erwartete Datenmenge aller Simulationen: ca. 150 Terrabyte

(rund 30km hoher A4-Papierstapel)

+ Evaluierung der Modell-Ergebnisse

ReCliS:NG - Modellevaluierung

+ Erfolgt mit WICEWegener Center Integrated Climate Model Evaluation

SystemWerkzeug zur Modellevaluierung sowie Berechnung der

Klimawandelsignale (und ein bisschen mehr…)Am Wegener Zentrum / in ReLoClim entwickelt

+ verschiedene Möglichkeiten, am bekanntesten: Bias

(„Modellfehler“), Varianz des Fehlers, (räumliche und

zeitliche) Korrelationen

+ http://www.wegcenter.at/ReLoClim/tools

ReCliS:NG – Modellfehler

+ Alle Modell-Ergebnisse haben Fehler (Ursachen

unterschiedlich)

+ Machen eine direkte Anwendung der Modellergebnisse in z.B.

Klimafolgenforschung unmöglich.

+ Diese Fehler kann man teilweise korrigieren

+ Fehlerkorrektur-Methoden, z.B. Quantile Mapping – in WICE)

+ Benötigt: Beobachtungsdaten, Modell-Ergebnisse, gewisse

Annahmen

Abbildung: Schematische Darstellung des Quantile Mapping Verfahrens (Quelle:

Themeßl und Gobiet, 2010)

+1. Entnahme des Modellwert an einem gewissen Punkt/zu einer gewissen Zeit

+2. Überprüfen der Häufigkeit dieses Werts im Kalibrierungs-Zeitraum

+3. Suche des Werts mit der gleichen Häufigkeit in der Beobachtungs-Zeitreihe

+4. Übertragen dieses Wertes als korrigiertes Modellergebnis

ReCliS:NG – Fehlerkorrektur

Abbildung:

+Links: originale

Modellergebnisse,

+Rechts: fehlerkorrigierte

Modellergebnisse

+Oben: Temperature

+Unten: Niederschlag

+Quelle: Themeßl et al, 2010

ReCliS:NG – Beispiel Fehlerkorrektur

Stichwort: Interfacing

+ Fehlerkorrektur eine Art des „Interfacings“ zwischen

Klimamodellierung und Klimafolgenforschung

+ Generell: Daten aus Klimamodellen für die Anwendung in

anderen Forschungsbereichen aufbereiten (inkl.

Beschreibungen)

+ Erfahrung in WegCenter Forschungsgruppe ReLoClim

aufgebaut (erstmals in EU-Projekt „CLAVIER“)

+ begehrte Erfahrung, siehe Adapt.at, adapt2to4, CC-Snow

ReCliS:NG – Erwartete Ergebnisse

+ Werkzeug zum Konvertieren der Antriebsdaten in das

notwendige Format

+ Neuere und aktuellere Klimaszenarien für den

Alpenraum/Österreich

+ Information über Auswirkungen des „2°C-Ziels“ auf den

Alpenraum (Temperatur-Zunahme, Niederschlags-Verteilung,

Häufigkeit von Extremereignissen)

Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!

Mehr Informationen zur Arbeit in ReLoClim auf http://wegcenter.at/ReLoClim

Bildnachweis:

Falls nicht anders angegeben: aus eigener Arbeit entstanden

Goosse H., P.Y. Barriat, W. Lefebvre, M.F. Loutre and V. Zunz (2011). “Introduction to climate dynamics and climate modeling”,

Online textbook verfügbar unter http://www.climate.be/textbook.

Themeßl, M., A. Gobiet (2010), “Error Correction of Daily Temperature and Precipitation from Regional Climate Simulations in

Europe and the Effects on Climate Change Signals”, Abstract EGU2010-9664 , präsentiert bei der EGU 2010, Wien, 2. – 7. Mai

Themeßl, M., A. Gobiet, G. Heinrich (2010), “Error Correction of Daily Temperature and Precipitation from Regional Climate

Simulations in Europe and the Effects on Climate Change Signals”, Abstract GC51A-0732, präsentiert beim 2010 Fall Meeting,

AGU, San Francisco, Calif., 13. – 17. Dez.

Klima- und Energiefonds

http://www.klimafonds.gv.at/