T. Staeger, J. Grieser und C.-D. Schönwiese
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Der Nachweis des anthropogenen Klimawandels in Beobachtungsdaten und Änderungen des Extremverhaltens T. Staeger, J. Grieser und C.-D. Schönwiese Arbeitsgruppe Meteorologische Umweltforschung/Klimatologie Institut für Meteorologie und Geophysik der J. W. Goethe- Universität Frankfurt/M.
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Arbeitsgruppe Meteorologische Umweltforschung/Klimatologie Institut für Meteorologie und Geophysik der J. W. Goethe-Universität Frankfurt/M. Der Nachweis des anthropogenen Klimawandels in Beobachtungsdaten und Änderungen des Extremverhaltens. T. Staeger, J. Grieser und C.-D. Schönwiese. - PowerPoint PPT Presentation
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Der Nachweis des anthropogenen Klimawandels in Beobachtungsdaten und
Änderungen des Extremverhaltens
T. Staeger, J. Grieser und C.-D. Schönwiese
Arbeitsgruppe Meteorologische Umweltforschung/Klimatologie
Institut für Meteorologie und Geophysik der J. W. Goethe-Universität Frankfurt/M.
Teil I: Der anthropogene Klimawandel
Fakten:
Der Mensch verändert den atmosphärischen Strahlungshaushalt durch den Eintrag von Treibhausgasen
Natürliche Faktoren haben im letzten Jahrhundert lediglich einen kleinen Beitrag zu Veränderungen dieses Strahlungshaushaltes geleistet
Quelle: IPCC 2001
Die bodennahe Weltmitteltemperatur ist im 20. Jhr. um ca. 0,6°C angestiegen
Quelle: IPCC 2001
Die Erwärmung im 20. Jhr. Ist wahrscheinlich die stärkste der letzten 1000 Jahre
Quelle: IPCC 2001
Wie groß ist die Wahrscheinlichkeit, das der menschliche Einfluss das Klima verändert?
Fragen:
Wie sieht die räumliche Verteilung dieser Wahrscheinlichkeit aus?
Kann man den anthropogenen Treibhauseffekt auch in anderen Klimaelementen (z.B. Niederschlag) nachweisen?
Welcher Anteil dieser Erwärmung ist durch menschliche Einwirkung verursacht?
1900 1910 1920 1930 1940 1950 1960 1970 1980 1990
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Globale Mitteltemperatur 1899 - 1998 (nach Jones et al.)
1900 1910 1920 1930 1940 1950 1960 1970 1980 1990-0,5
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Globale Mitteltemperatur 1899 - 1998 (nach Jones et al.)GHG (59,9%)
1900 1910 1920 1930 1940 1950 1960 1970 1980 1990-0,5
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Globale Mitteltemperatur 1899 - 1998 (nach Jones et al.)GHG (59,9%)SUL (3,1%)
Der Nachweis des anthropogenen Klimawandels in der bodennahen Weltmitteltemperatur:
1900 1910 1920 1930 1940 1950 1960 1970 1980 1990-0,5
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Globale Mitteltemperatur 1899 - 1998 ( nach Jones et al.)GHG+SUL (63,0%)
1900 1910 1920 1930 1940 1950 1960 1970 1980 1990-0,5
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Globale Mitteltemperatur 1899 - 1998 (nach Jones et al.)GHG+SUL (63,0%)SOI (4,2%)
1900 1910 1920 1930 1940 1950 1960 1970 1980 1990-0,5
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Globale Mitteltemperatur 1899 - 1998 (nach Jones et al.)GHG+SUL+SOI (67,2%)
1900 1910 1920 1930 1940 1950 1960 1970 1980 1990-0,5
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Globale Mitteltemperatur 1899 - 1998 (nach Jones et al.)GHG+SUL+ENSO (67,2%)VUL (6,0%)
1900 1910 1920 1930 1940 1950 1960 1970 1980 1990-0,5
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Globale Mitteltemperatur 1899 - 1998 (nach Jones et al.)GHG+SUL+ENSO+VUL (73,2%)
1900 1910 1920 1930 1940 1950 1960 1970 1980 1990-0,5
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Globale Mitteltemperatur 1899 - 1998 (nach Jones et al.)GHG+SUL+SOI+VUL (73,2%)SOL (4,2%)
1900 1910 1920 1930 1940 1950 1960 1970 1980 1990-0,5
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Globale Mitteltemperatur 1899 - 1998 (nach Jones et al.)GHG+SUL+SOI+VUL+SOL (79,7%)
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Unstrukturierte Komponente
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Unstrukturierte KomponenteGHG-Signal
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Unstrukturierte KomponenteGHG-SignalSUL-Signal
SI99,9
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Unstrukturierte KomponenteGHG-SignalAnthropogenes Signal
SI99,9
SI99,9
Der Nachweis des anthropogenen Klimawandels bei feinerer räumlicher Differenzierung:
Der Nachweis des anthropogenen Klimawandels in Europa:
Der Nachweis des anthropogenen Klimawandels in Europa - Niederschlag:
Fazit Teil I:
Die globale Erwärmung im 20. Jhr. ist hauptsächlich durch den Menschen verursacht.
Dies hat im globalen Mittel mit an Sicherheit grenzender Wahrscheinlichkeit zu einem Klimawandel geführt.
Bei feinerer räumlicher Differenzierung und regionaler Betrachtung ist dieser Klimawandel schwerer nachweisbar
In anderen Klimaelementen wie z.B. dem Niederschlag ist ein anthropogener Einfluss sichtbar, jedoch weit schwieriger nachweisbar als in der Temperatur
Teil II: Änderungen des Extremverhaltens
Warum interessieren wir uns für Extreme?
Wir Menschen können nicht wahrnehmen, wenn es in 100 Jahren um ca. 1°C wärmer wird.
Wir spüren jedoch sehr deutlich, ob es extrem warm oder kalt ist, ob es extrem viel oder wenig regnet, ob es extrem stark stürmt.
Was sagt uns die Wissenschaft über Änderungen des Extremverhaltens in Verbindung mit dem Klimawandel?
Quelle: IPCC 2001
Zeit
0 50 100 150-3
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Zeit
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3Festlegung von Schwellenwerten
Eintrittswahrscheinlichkeit
Zeit
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0.10Risiko (für 10, 30 und 100 Zeitschritte)
Zeit
0 20 40 60 80 100
Ris
iko
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0.8
1.0
Elementare Begriffe der Extremwertanalyse:
Was ändert sich bei instationären Zeitreihen?
Mann muss das Rauschen von dem strukturierten Anteil abspalten:
Zeitreihe = Struktur(t) + Rauschen (t)
Die Kenngrößen Eintrittswahrscheinlichkeit und Risiko sind in diesem Fall zeitabhängig!
Beispiel: Harmonischer Oszillator plus Rauschen
Zeit
0 100 200 300-3
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1
2
3
Zeit
0 100 200 300-3
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Eintrittswahrscheinlichkeit
Zeit
0 100 200 300
Ein
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0.10Risiko (für 10, 30 und 100 Zeitschritte)
Zeit
0 20 40 60 80 100
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0.4
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1.0
Beispiel: Augusttemperaturen in Frankfurt/Main
Augusttemperaturen in Frankfurt am Main
Zeit
1900 1920 1940 1960 1980 2000
Te
mp
era
tur
in °
C
18
19
20
21
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23Eintrittswahrscheinlichkeit
Zeit
1900 1920 1940 1960 1980 2000
Ein
tritts
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ch
ein
lich
ke
it
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0.02
0.04
0.06
0.08
0.10Risiko (für 10, 30 und 100 Zeitschritte)
Zeit
1900 1920 1940 1960 1980 2000
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iko
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0.2
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0.6
0.8
1.0
Fazit Teil II:
Extreme sind wichtiger als mittleres Verhalten
Informationen über das Extremverhalten einer Klimvariablen können aus deren mittleren Verhalten gewonnen werden
Kleine Veränderungen des Mittels können zu sehr großen Veränderungen des Extremverhaltens führen
Vielen Dank für ihre Aufmerksamkeit!
