GS/15/0081 AK-UG2/15/005 Gefahrenquellen Wind, Schnee- und Eislasten: Wissenschaftlicher Kenntnisstand zum möglichen Einfluss des Klimawandels Prof. Dr. Manfred Stock PIK-Forschungsbereich Klimawirkungen Vorstandsbeauftragter Regionalstrategien Fachgespräch des AK-UG2 der Kommission für Anlagensicherheit BMUB, Bonn, 17. April 2015 Gefahrenquellen Wind, Schnee- & Eislasten: Möglicher Einfluss des Klimawandels I. Neue Erkenntnisse zum aktuellen Klimawandel 1. 2. 3. II. Szenarien und Risiken Veränderungen bei atmosphärischen Strömungen Mögliche Auswirkungen auf Extremereignisse Wind: wissenschaftlicher Kenntnisstand 1. 2. 3. Winterstürme Konvektive Sturmereignisse Fazit III. Schnee: wissenschaftlicher Kenntnisstand 1. 2. 3. 4. Meteorologische Faktoren für extreme Schneelasten Fallbeispiele Mögliche Entwicklungen im Klimawandel Fazit Prof. Dr. Manfred Stock, Forschungsbereich Klimawirkungen 2 / 30 Szenarien des Klimawandels & Risiken IPCC-WGIIAR5_2013 Prof. Dr. Manfred Stock, Forschungsbereich Klimawirkungen 3 / 30 Arktisches Meereis: kleinstes Minimum 09/2014 Aktuelle Meereisbedeckung Mitte September 2014 im Vergleich zur mittleren Ausdehnung 1992-2006 (rote Linie) © Lars Kaleschke/Universität Hamburg Prof. Dr. Manfred Stock, Forschungsbereich Klimawirkungen 4 / 30 Arktisches Meereis: kleinstes Maximum 03/2015 22.03.2015: http://nsidc.org/arcticseaicenews/ Prof. Dr. Manfred Stock, Forschungsbereich Klimawirkungen 5 / 30 Auswirkungen des Meereisrückgangs auf globale atmosphärische Wellen Jetstream & Rossby-Wellen Schwingen die Wellen nach Norden, saugen sie warme Luft aus den Tropen nach Europa, Russland oder die USA; schwingen sie nach Süden geschieht das gleiche mit kalter Luft aus der Arktis. ⇒ veränderte Wetterlagen in Sommer und Winter © NASA, Goddard Space Flight Center © MMCD NEW MEDIA Prof. Dr. Manfred Stock, Forschungsbereich Klimawirkungen 6 / 30 Beobachtete Veränderungen bei Extremwetterlagen Sommer: mehr stabile Hochdrucklagen mit Hitze oder daneben bzw. davor/danach mehr stationäre Tiefs mit Starkregen Winter: milde schneearme Winter oder daneben bzw. davor/danach mehr extreme Schneefallereignisse © Coumou et al. / PIK Prof. Dr. Manfred Stock, Forschungsbereich Klimawirkungen 7 / 30 Extremereignisse: wissenschaftlicher Kenntnisstand Heatwaves Quelle: Kunkel et al. 2013 Prof. Dr. Manfred Stock, Forschungsbereich Klimawirkungen 8 / 30 Gefahrenquellen Wind, Schnee- & Eislasten: Möglicher Einfluss des Klimawandels I. Neue Erkenntnisse zum aktuellen Klimawandel 1. 2. 3. II. Szenarien und Risiken Veränderungen bei atmosphärischen Strömungen Mögliche Auswirkungen auf Extremereignisse Wind: wissenschaftlicher Kenntnisstand 1. 2. 3. Winterstürme Konvektive Sturmereignisse Fazit III. Schnee: wissenschaftlicher Kenntnisstand 1. 2. 3. 4. Meteorologische Faktoren für extreme Schneelasten Fallbeispiele Mögliche Entwicklungen im Klimawandel Fazit Prof. Dr. Manfred Stock, Forschungsbereich Klimawirkungen 9 /30 Entwicklung beim Sturmindex Nordwest-Europa Quelle: Feser et al. (2014) Prof. Dr. Manfred Stock, Forschungsbereich Klimawirkungen 10 / 30 Trendanalysen zur Anzahl der Winterstürme Anzahl der Studien rot: Zunahme blau: kein Trend grün: Abnahme Messdaten Modelle Modelle Vergangenheit Klimaszenarien Quelle: Feser et al. (2014) Prof. Dr. Manfred Stock, Forschungsbereich Klimawirkungen 11 / 30 Relative Änderungen der Schäden durch Winterstürme im A1B-Szenario (GDV-Datenbasis) Quelle: Gerstengarbe 2011 Prof. Dr. Manfred Stock, Forschungsbereich Klimawirkungen 12 / 30 Konvektive Prozesse – Gewitterzelle Quelle: Sander 2010 (Original von Klemp 1987) Prof. Dr. Manfred Stock, Forschungsbereich Klimawirkungen 13 / 30 Abhängigkeit konvektiver Parameter an Tagen mit Schwergewitter – Beobachtungen & Reanalysen, Europa 1. Convective Available Potential Energy 2. WindSheer (0 to 6 km) blau: Windböen > F1 und Hagel > 5cm rot: signifikante Tornados ≥ F2 grau: Tornados < F1 Quelle: Sander, J. (2011) Prof. Dr. Manfred Stock, Forschungsbereich Klimawirkungen 14 / 30 Entwicklung konvektiver Parameter [1957 – 2009] an verschiedenen Stationen in Deutschland Schleswig Quelle: Mohr, S. (2013) Prof. Dr. Manfred Stock, Forschungsbereich Klimawirkungen 15 / 30 Hagelschadenstage/Jahr [1986 – 2010], DE-BW Quelle: Mohr, S. (2013) Prof. Dr. Manfred Stock, Forschungsbereich Klimawirkungen 16 / 30 Relative Änderung WSh0-6 vs CAPE1/2 ∆ WSh0-6 (m/s) CAPE * (WSh0-6)1.6 = konstant Klimawandel: CAPE wächst mit ∆T ⇒ eventuell stärkere Gewitterstürme, & eher weniger Tornados (??) ∆ WMAX = ∆ (2*CAPE)1/2 (m/s) Quelle: Brooks (2012) Prof. Dr. Manfred Stock, Forschungsbereich Klimawirkungen 17 / 30 Fazit: Wind- und Sturmgefahren im Klimawandel Winterstürme • Bisher beobachtete Entwicklungen von Sturmschäden in Europa belegen noch keinen Einfluss des Klimawandels. • Verschiedene Studien lassen zukünftig einen Anstieg der Sturmgefahren für Nordwest-Europa erwarten, aber bei hoher natürlicher Variabilität. Gewitterstürme und Tornados • Für die Einschätzung der Entwicklung bei anderen Sturmgefahren, z.B. durch Gewitterstürme und Tornados ist die Informationslage noch zu dürftig. IPCC-WGIIAR5_2013 Prof. Dr. Manfred Stock, Forschungsbereich Klimawirkungen 18 / 30 Next: Schnee- & Eislasten - wissenschaftlicher Kenntnisstand Prof. Dr. Manfred Stock, Forschungsbereich Klimawirkungen 19 / 30 Gefahrenquellen Wind, Schnee- & Eislasten: Möglicher Einfluss des Klimawandels I. Neue Erkenntnisse zum aktuellen Klimawandel 1. 2. 3. II. Szenarien und Risiken Veränderungen bei atmosphärischen Strömungen Mögliche Auswirkungen auf Extremereignisse Wind: wissenschaftlicher Kenntnisstand 1. 2. 3. Winterstürme Konvektive Sturmereignisse Fazit III. Schnee: wissenschaftlicher Kenntnisstand 1. 2. 3. Meteorologische Faktoren für extreme Schneelasten Fallbeispiele Mögliche Entwicklungen im Klimawandel & Fazit Prof. Dr. Manfred Stock, Forschungsbereich Klimawirkungen 20 / 30 Meteorologische Faktoren für extreme Schneelast (1) Stationäre Wetterlagen im Winter, insbesondere aus West- oder Nordwestwetterlagen, die langandauernde oder wiederholte extreme Niederschläge überwiegend in Form von Schnee bringen, (2) Temperaturschwankungen um die 0°C, verbunden mit Tau- und Gefrierzyklen sowie Niederschlägen, alternierend als Regen, Graupel, Schnee und Schneeregen, (3) stürmische Winde mit starken Schneeverwehungen infolge Winddrift, (4) hohe vertikale oder horizontale Gradienten von Lufttemperatur und Feuchte infolge spezifischer regionaler geographischer Besonderheiten Prof. Dr. Manfred Stock, Forschungsbereich Klimawirkungen 21 / 30 Zunahme niederschlagsreicher Wetterlagen im Winter Änderungssignale in Tagen pro Jahr über den Zeitraum von 1950 bis 2100 und mittlere, bodennahe Strömungsfelder der zyklonalen Südwestwetterlage (links), des Tiefs Mitteleuropa (rechts ) Quelle: U. Riediger, DWD, Klimastatusbericht 2012 Prof. Dr. Manfred Stock, Forschungsbereich Klimawirkungen 22 / 30 Anomalien der Schneebedeckung auf der Nordhalbkugel 2009-2010 2010-2011 % Quelle: Liu et al., PNAS 2012 Prof. Dr. Manfred Stock, Forschungsbereich Klimawirkungen 23 / 30 Sturmtief „DAISY“ Januar 2010, Vb-Wetterlage Temperaturanomalien 30. Dez. 2009–13. Jan. 2010 ⇒ schwere Schneeeinbrüche in Südeuropa, in Norddeutschland nur punktuell Quelle: http://de.wikipedia.org/wiki/Sturmtief_Daisy Prof. Dr. Manfred Stock, Forschungsbereich Klimawirkungen 24 / 30 Meteorologische Parameter am 23.02.1999 Quelle: MeteoSchweiz 1999 Prof. Dr. Manfred Stock, Forschungsbereich Klimawirkungen 25 / 30 Meteorologische Parameter Dez. 2005 bis Feb. 2006 Quelle: U. Strasser 2008 Prof. Dr. Manfred Stock, Forschungsbereich Klimawirkungen 26 / 30 Extremfrühjahr 2013 Mittwoch, 13.03.2013 Historischer Märzwinter Neue Schnee- und Kälterekorde Mit dem heftigsten Temperatursturz seit vielen Jahrzehnten hat sich mitten im März noch einmal der Winter mit aller Macht zurückgemeldet. Zunächst formierte sich eine markante Luftmassengrenze, die Frühlingsluft im Süden von arktischer Kaltluft im Norden trennte. Im Übergangsbereich zwischen beiden Luftmassen kam es zu teilweise massiven Schneefällen, aber auch zu Eisregen. Der eisige Nordostwind sorgte zudem für teils meterhohe Schneeverwehungen im Norden, ………... In Lübeck türmte sich der Schnee am 11. März ganze 42 Zentimeter hoch, ……. http://www.wetteronline.de/wetterrueckblick/2013-05-30-rb Prof. Dr. Manfred Stock, Forschungsbereich Klimawirkungen 27 / 30 Lake Effect Snow Prof. Dr. Manfred Stock, Forschungsbereich Klimawirkungen 28 / 30 Meteorologische Faktoren für extreme Schneelast (1) Stationäre Wetterlagen im Winter, insbesondere aus West- oder Nordwestwetterlagen, die langandauernde oder wiederholte extreme Niederschläge überwiegend in Form von Schnee bringen, Wetterlagen & Niederschläge nehmen wahrscheinlich zu. (2) Temperaturschwankungen um die 0°C, mit Tau- und Gefrierzyklen sowie alternierend Regen, Graupel, Schnee und Schneeregen, Temperaturen & Feuchte nehmen im zu Winter. (3) stürmische Winde mit starken Schneeverwehungen infolge Winddrift, Möglicherweise leichte Zunahme. (4) hohe vertikale oder horizontale Gradienten von Lufttemperatur und Feuchte infolge spezifischer regionaler geographischer Besonderheiten Erfordert noch Untersuchungen Fazit: ein Klimaanpassungsfaktor von 1,2 für Schneelast erscheint in Anlehnung an TRAS 310 vertretbar. Prof. Dr. Manfred Stock, Forschungsbereich Klimawirkungen 29 / 30 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit !? Prof. Dr. Manfred Stock, Forschungsbereich Klimawirkungen 30 / 30
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