Vorlesung 14 Flashcards
Warum ist Stadtklimatologie wichtig?
=> Umwelteinflüsse durch zunehmende Urbanisierung: • Änderung der Oberflächen (Material, Form, Durchlässigkeit, geometrische Struktur) • Änderungen im Wasserhaushalt (Speicher und Oberflächenabfluss) -> Änderung der Wasserbilanz • Änderung der Energiebilanz -> Hitzebelastung • Emission von Lärm -> Lärmbelastung • Emission von Schad- und Geruchsstoffen -> Luftbelastung (NOX, SO2, PM, CO, O3) -> Smog (Smoke & Fog) -> Geruchsbelästigung
Urban boundary layer (UBL)
• interne Grenzschicht über einer Stadt
• Teil der bodennahen atmosphärischen Grenzschicht, der durch die städtisch
bebauten Gebiete beeinflusst wird
• Ursache: Anpassung der Strömung an die veränderte Oberflächenbeschaffenheit
Langwellige Ausstrahlung, tagsüber
Langwellige Ausstrahlung, nachts
- > heiße Dächer, warme Straßenschlucht
- > kalte Dächer, warme Straßenschlucht
Bioklima:
Gesamtheit aller atmosphärischen
Einflussgrößen auf den menschlichen Organismus
-> belastend, schonend oder reizend
-> große regionale Unterschiede
Anpassungsmaßnahmen bei Hitzebelastung
Kurzfristige Anpassung:
• Hitze-Warnsysteme berücksichtigen die Situation
der nächsten Tage
• Möglichkeit zur kurzfristigen Realisierung Langfristige Anpassung:
• Stadtplanung
- Grün- und Freiflächen, Bäume
- Frischluftbahnen
- Erhöhung der Albedo z. B. durch Anstriche
- Senkung anthropogener Wärmeproduktion
• Architektur - Wärmekapazität der Gebäude
- Ausrichtung der Wohnungen
- Regelung der Sonneneinstrahlung
- passive Kühlung
-> Reduktion von thermischem Stress in Innen- und
Freiräumen
Thermischer Komfort: physikalische Messung
-Anemometer zur Messung der Windgeschwindigkeit
-Schallmessung mit Spezialmikrophon
-Psychrometer zur Messung von Lufttemperatur und -feuchte
-Messung der Oberflächentemperatur mit Thermalkamera
-Pyranometer zur Messung der kurzwelligen Strahlungsflüsse und Pyrgeometer zur Messung der
langwelligen Strahlungsflüsse in 3-d
Stadtplanung (UHI)
Reduzierung des Urban Heat Island-Effekts und Verbesserung der
Luftqualität durch „urban green“
Die Bestandteile des Klimasystems als Input für Modelle:
Atmosphäre Hydrosphäre Kryosphäre Biosphäre Pedosphäre Lithosphäre Anthroposphäre
Downscaling – dynamisch oder statistisch
Dynamisch: Das Ergebnis des GCM dient als Anfangsbedingung eines RCM mit
höherer räumlicher Auflösung (Bsp. “COSMO-CLM”, “REMO”)
Statistisch: Statistische (mathematisch beschreibbare) Zusammenhänge von
Klimaelementen (z.B. Mittelwert, Varianz, Amplitude der Lufttemperatur oder des
Niederschlages) aus GCM Gitterpunkten und z.B. einem dichten Netz von
Wetterstationen dienen zur Verfeinerung der räumlichen Aussage des GCM (Bsp.
“STAR II” und “WETREG”)
Unsicherheiten in Klimamodellen I
Natürliche Klimavariabilität
• auch interne Variabilität oder Rauschen genannt
• wird durch mehrere Faktoren beeinflusst:
– Schwankungen der Solarstrahlung
– natürliche CO2 Schwankungen
– Schwankungen in der Aerosolkonzentration (zum
Beispiel verursacht durch Vulkanausbrüche)
• trotz großer Variabilität von Wetterereignissen
geringer Einfluss auf lange Klimareihen
Szenariounsicherheit
• beinhaltet die Unsicherheit zukünftiger
Treibhausgasemissionen
• In Europa beträgt der relative Anteil der
Emissionsszenariounsicherheit nur
etwa 8% der gesamten Projektionsunsicherheiten für
Projektionen bis 2100
Unsicherheiten in Klimamodellen II
Modellunsicherheit
• unterschiedliche Modelle modellieren verschiedene Entwicklungen, die
Bandbreite dieser Ergebnisse ist die Modellunsicherheit
• Unsicherheiten entstehen bei unvollständigem Verständnis oder zu starker
Vereinfachung des Klimasystems
• Klimamodelle basieren auf physikalischen Grundgesetzen
• Modellunsicherheit kann zwischen 45 % und 85 % zur gesamten
Klimaprojektionsunsicherheit beitragen
• Projektionsunsicherheiten können durch Model-Ensembles minimiert
werden.
Beobachtete Veränderungen
steigende(r)/s: - Lufttemperatur - Wasserdampfmenge - Marine Lufttemperatur - Meeresoberflächentemperatur - Meeresspiegel - Ozeanischer Wärmegehalt - Temperatur über Land sinkende(r)/s: - Gletschervolumen - Meereisfläche
Natürliche und anthropogene Treiber im Klimasystem
• Externe Antriebsfaktoren – Plattentektonik – Orbitalparameter – Solare Aktivität – Vulkanismus • Interne Klimavariabilität • Anthropogene Treiber
Was bedeutet ein Temperaturanstieg von 1,5°C bzw. 2°C?
Weitere schwerwiegende, langfristige Folgen?
- Rückkopplungen
- Kipppunkte
- potenzielle Folgen
- Verlust von Biodiversität und Massenaussterben von Arten
- Starke Zunahme von Extremereignissen
- Massenmigration
- hohe Kosten der Anpassung und Mitigation
- viele weitere ökologische, soziale und wirtschaftliche Folgen
Wie viel Zeit bleibt noch?
Um mit 67%iger Wahrscheinlichkeit unter 1,5°C Erwärmung zu bleiben:
-> Restbudget 420 Gt (2018) bei aktuell ca. 40 Gt Emissionen pro Jahr
-> ca. 8 Jahre (2021)
Um mit 33%iger Wahrscheinlichkeit unter 1,5°C Erwärmung zu bleiben:
-> Restbudget 840 Gt (2018) ca. 19 Jahre (2021)
Um mit 67%iger Wahrscheinlichkeit unter 2°C Erwärmung zu bleiben:
-> Restbudget 1170 Gt (2018) ca. 27 Jahre (2021)
Um mit 33%iger Wahrscheinlichkeit unter 2°C Erwärmung zu bleiben:
-> Restbudget 2030 Gt (2018) ca. 48 Jahre (2021)
-> aber: zusätzliche Emissionen z.B. aus tauendem Permafrost und aus
Feuchtgebieten und anderen Rückkopplungen noch nicht berücksichtigt
(Schätzungen ~100 Gt)
-> große Unsicherheiten
