Hintergrund: Jede Feldfrucht durchläuft in ihrer Entwicklung verschiedene Stadien zu bestimmten Zeiten des Jahres. In den verschiedenen Stadien ist sie auf passende Witterungsbedingungen angewiesen, die sich im Lauf des Jahres ändern. In unserem Jahreskalender lassen sich für sechs kritische Phasen im Anbau von Winterraps verschiedene Klimagrößen auswählen (weitere Feldfrüchte wie z.B. Mais und Winterweizen sind geplant). Für sogenannte Boden-Klima-Räume und verschiedene Zukunftsprojektionen aus einem Ensemble an Klimamodellen lassen sich so die auf uns zukommenden Veränderungen und die damit verbundenen Unsicherheiten erfassen.
Wählen Sie per Klick im Kalender ein charakteristisches Entwicklungsstadium von Winterraps aus. Wählen Sie auf der Karte einen Boden-Klima-Raum aus. Wählen Sie im Dropdown-Menü die Zukunftsperiode und ein Zukunftsszenario aus.
In der Box unten werden für die jeweilige Auswahl die Klimaänderungen gezeigt, die von regionalen Klimamodellen für verschiedene Kenngrößen projiziert werden.
Pflanzenstadium, Boden-Klima-Raum und Zukunftsperiode oben auswählen!
Zunahme: Mindestens 2/3 der Simulationen zeigen eine Zunahme und mindestens 50% der Simulationen sogar eine signifikante Zunahme. |
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Tendenz zur Zunahme: Mindestens 2/3 der Simulationen zeigen eine Zunahme, aber weniger als 50% der Simulationen eine signifikante Zunahme. |
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Abnahme: Mindestens 2/3 der Simulationen zeigen eine Abnahme und mindestens 50% der Simulationen sogar eine signifikante Abnahme. |
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Tendenz zur Abnahme: Mindestens 2/3 der Simulationen zeigen eine Abnahme, aber weniger als 50% der Simulationen eine signifikante Abnahme. |
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Modelle uneins: Keine 2/3-Mehrheit bezüglich der Richtung der Änderungen, aber mindestens 50% der Simulationen zeigen signifikante Änderungen. |
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Keine Änderungen: Keine 2/3-Mehrheit bezüglich der Richtung der Änderungen; weniger als 50% der Simulationen zeigen signifikante Änderungen. |
Berechnung der Signifikanz
Unterschiede zwischen zwei Zeitperioden sind immer von zweierlei geprägt:
1. Der natürlichen (internen) Variabilität. Da das Wetter ständigen chaotischen Schwankungen unterliegt, sind z.B. auch klimatische Mittelwerte über verschiedene Zeiträume nie identisch, selbst ohne jeden Klimawandel.
2. Dem Einfluss externer Faktoren auf das Klima, z.B. dem Ausstoß von Treibhausgasen durch den Menschen.
Um einordnen zu können, ob zeitliche Veränderungen einer Klimagröße mit dem Klimawandel im Zusammenhang stehen, wird die statistische Signifikanz berechnet.
Die Wahrscheinlichkeit, dass eine Zu- oder Abnahme Zufall ist (d.h. mit natürlichen Klimaschwankungen erklärbar ist, ohne menschlichen Einfluss), liegt bei einem signifikanten Ergebnis unter 5%. Der dazu angewendete statistische Test ist ein Mann-Whitney-u-Test.
Referenzzeitraum, auf den sich die Klimaänderungen beziehen: 1971-2000.
Bodennahe Lufttemperatur | Tagesmittel der Lufttemperatur in Bodennähe. Bei Messungen in Wetterstationen bedeutet „Bodennähe“ 2 Meter Höhe über dem Erdboden. |
---|---|
Niederschlag | Mittlere Tagessumme des Niederschlags von flüssigem Wasser (Regen, Niesel) und festem Wasser (Schnee, Hagel, Graupel). | Bodenfeuchte | Gesamtmenge an Wasser in den obersten Bodenschichten. Diese Größe liegt momentan nur in Modellen vor, da sie in der Realität schwer messbar ist. |
Anzahl von Hitzetagen | Anzahl der Tage im ausgewählten Zeitraum, an denen die Tagesmaximumtemperatur der Luft 30°C übersteigt. |
Typische Dauer von Hitzeperioden | Die Dauer einer Hitzeperiode wird hier definiert als Anzahl aufeinanderfolgender Tage, an denen die Tagesmaximumtemperatur 30°C übersteigt. Als „typische Dauer“ wird hier der Median aller solcher Ereignisse jedes Jahres (in dem ausgewählten Zeitraum des Jahres) verstanden. Für jede Klimasimulation und den Beobachtungsdatensatz wird für die jeweils ausgewählte 30-Jahresperiode ein Mittelwert über die 30 jährlichen Mediane gebildet. Der Median der Dauer von Hitzeperioden ist nicht zu verwechseln mit dem Median des Modell-Ensembles. |
Maximale Dauer von Hitzeperioden | Die Dauer einer Hitzeperiode wird hier definiert als Anzahl aufeinanderfolgender Tage, an denen die Tagesmaximumtemperatur 30°C übersteigt. Als „maximale Dauer“ wird hier das Maximum aller solcher Ereignisse jedes Jahres (in dem ausgewählten Zeitraum des Jahres) verstanden. Für jede Klimasimulation und den Beobachtungsdatensatz wird für die jeweils ausgewählte 30-Jahresperiode ein Mittelwert über die 30 jährlichen Maxima gebildet. Das Maximum der Dauer von Hitzeperioden ist nicht zu verwechseln mit dem Maximum des Modell-Ensembles. |
Temperaturvariabilität | Diese Klimagröße bemisst die typischen Schwankungen der Tagesmitteltemperatur von Tag zu Tag, um den über den 30-Jahreszeitraum gemittelten Jahresgang herum. Mathematisch ausgedrückt handelt es sich um die Standardabweichung der Tagestemperatur-Anomalien im ausgewählten Zeitraum. Je "untypischer" die Temperatur an einem beliebigen Tag im Vergleich mit dem für einen Zeitraum üblichen Klimamittel ist, desto höher die Temperaturvariabilität. |
Anzahl von Frosttagen | Anzahl der Tage im ausgewählten Zeitraum, an denen die Tagesminimumstemperatur der bodennahen Luft 0°C unterschreitet. |
Anzahl von Tagen über 5°C | Anzahl der Tage im ausgewählten Zeitraum, an denen die Tagesmitteltemperatur der bodennahen Luft 5°C übersteigt. Diese Tage werden gelegentlich als Vegetationstage bezeichnet. Um zu beantworten, ob die Vegetation an einem bestimmten Tag wächst, sind jedoch noch andere Faktoren entscheidend, z.B. Bodenfeuchte, Strahlung und Nährstoffverfügbarkeit. |
Anzahl von Vernalisationstagen | Anzahl der Tage im ausgewählten Zeitraum, an denen die Tagesmitteltemperatur der Luft in Bodennähe den Wert von 5°C nicht übersteigt. |
Typische Dauer von Vernalisationsperioden | Die Dauer einer Vernalisationsperiode wird hier definiert als Anzahl aufeinanderfolgender Tage, an denen die Tagesmitteltemperatur in Bodennähe den Wert von 5°C nicht übersteigt. Als „typische Dauer“ wird hier der Median aller solcher Ereignisse jedes Jahres (in dem ausgewählten Zeitraum des Jahres) verstanden. Für jede Klimasimulation und den Beobachtungsdatensatz wird für die jeweils ausgewählte 30-Jahresperiode ein Mittelwert über die 30 jährlichen Mediane gebildet. Der Median der Dauer von Vernalisationsperioden ist nicht zu verwechseln mit dem Median des Modell-Ensembles. |
Maximale Dauer von Vernalisationsperioden | Die Dauer einer Vernalisationsperiode wird hier definiert als Anzahl aufeinanderfolgender Tage, an denen die Tagesmitteltemperatur in Bodennähe den Wert von 5°C nicht übersteigt. Als „maximale Dauer“ wird hier das Maximum aller solcher Ereignisse jedes Jahres (in dem ausgewählten Zeitraum des Jahres) verstanden. Für jede Klimasimulation und den Beobachtungsdatensatz wird für die jeweils ausgewählte 30-Jahresperiode ein Mittelwert über die 30 jährlichen Maxima gebildet. Das Maximum der Dauer von Vernalisationsperioden ist nicht zu verwechseln mit dem Maximum des Modell-Ensembles. |
Anzahl trockener Tage | Anzahl der Tage im ausgewählten Zeitraum, an denen die Niederschlagssumme 1 mm nicht übersteigt. |
Typische Dauer von Trockenperioden | Die Dauer einer Trockenperiode wird hier definiert als Anzahl aufeinanderfolgender Tage, an denen die Niederschlagssumme 1 mm nicht übersteigt. Als „typische Dauer“ wird hier der Median aller solcher Ereignisse jedes Jahres (in dem ausgewählten Zeitraum des Jahres) verstanden. Für jede Klimasimulation und den Beobachtungsdatensatz wird für die jeweils ausgewählte 30-Jahresperiode ein Mittelwert über die 30 jährlichen Mediane gebildet. Der Median der Dauer von Trockenperioden ist nicht zu verwechseln mit dem Median des Modell-Ensembles. |
Maximale Dauer von Trockenperioden | Die Dauer einer Trockenperiode wird hier definiert als Anzahl aufeinanderfolgender Tage, an denen die Niederschlagssumme 1 mm nicht übersteigt. Als „maximale Dauer“ wird hier das Maximum aller solcher Ereignisse jedes Jahres (in dem ausgewählten Zeitraum des Jahres) verstanden. Für jede Klimasimulation und den Beobachtungsdatensatz wird für die jeweils ausgewählte 30-Jahresperiode ein Mittelwert über die 30 jährlichen Maxima gebildet. Das Maximum der Dauer von Trockenperioden ist nicht zu verwechseln mit dem Maximum des Modell-Ensembles. |
Anzahl von Tagen mit sehr geringer Bodenfeuchte | Als „sehr geringe Bodenfeuchte“ wird hier jener Wert verstanden, den die Bodenfeuchte nur an 20% aller Tage in einem Referenzzeitraum (hier 1971-2000) unterschreitet. Der Schwellwert ist abhängig vom Ort - eine Bodenfeuchte, die z.B. an Standorten mit sandigen Böden normal ist, gilt anderswo bereits als starke Trockenheit. Außerdem ist der Schwellwert auch abhängig vom Klimamodell, da sich die Berechnung der Bodenfeuchte in den Modellen unterscheidet. |
Anzahl von Tagen mit sehr hoher Bodenfeuchte | Als „sehr hohe Bodenfeuchte“ wird hier jener Wert verstanden, den die Bodenfeuchte nur an 20% aller Tage in einem Referenzzeitraum (hier 1971-2000) überschreitet. Der Schwellwert ist abhängig vom Ort - eine Bodenfeuchte, die z.B. an Standorten mit lehmigen Böden normal ist, wäre auf einem sandigen Boden bereits außergewöhnlich hoch. Außerdem ist der Schwellwert auch abhängig vom Klimamodell, da sich die Berechnung der Bodenfeuchte in den Modellen unterscheidet. |
Anzahl trockener Hitzetage | Anzahl der Tage im ausgewählten Zeitraum, die sowohl Hitzetage als auch Tage mit sehr geringer Bodenfeuchte sind (gemäß den obigen Definitionen). Die Kombination von Hitze und Trockenheit ist für Pflanzen besonders gefährlich, da ein Mangel an kühlender Verdunstung zu Hitzeschäden führen kann. |
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Mit Klimamodellen können Projektionen für das zukünftige Klima
berechnet werden. Diese liefern Antworten auf die
Frage: „Was wäre, wenn?“ Verschiedene Annahmen, z. B. zur Entwicklung
der Bevölkerung, der Technologie und der
Wirtschaft, führen zu verschiedenen Entwicklungspfaden von Emissionen
und Konzentrationen an Treibhausgasen.
Solche Szenarien sind keine Vorhersagen, sondern beschreiben
verschiedene plausible Entwicklungen. Mit Klimamodellen werden dann die
Auswirkungen der Emissionen und der damit verbundenen veränderten
Zusammensetzung der Atmosphäre auf das Klimasystem der Erde simuliert.
Im Rahmen des fünften IPCC-Sachstandsberichts wurden die
„Representative Concentration Pathways“ (RCPs) als Szenarien verwendet.
Drei davon wurden hier ausgewählt und nach dem Ausmaß an Klimaschutz benannt, das zu ihrer Realisierung nötig wäre:
Kein Klimaschutz (Szenario RCP8.5), etwas Klimaschutz (RCP4.5) und viel Klimaschutz (RCP2.6).
Das Szenario RCP8.5 beschreibt einen weiterhin kontinuierlichen
Anstieg der Treibhausgasemissionen, mit einer Stabilisierung der
Emissionen auf einem sehr hohen Niveau zum Ende des 21. Jahrhunderts.
Das mittlere Szenario, RCP4.5, geht davon aus, dass die Emissionen bis
zur Mitte des 21. Jahrhunderts noch etwas ansteigen und danach wieder
sinken. Dieser Pfad kann durch verschiedene sozioökonomische
Entwicklungen erreicht werden, die z. B. auch klimapolitische Maßnahmen
berücksichtigen. Das Klimaschutz-Szenario, RCP2.6, beinhaltet sehr
ambitionierte Maßnahmen zur Reduktion von Treibhausgasemissionen und
zum Ende des 21. Jahrhunderts sogar „negative Emissionen“ (eine
netto-Entnahme von CO2 aus der Atmosphäre).
Mehr Informationen zu den RCP-Szenarien findet sich in
Meinshausen et al. "The RCP greenhouse gas concentrations and their
extension from 1765 to 2500"
und in Abschnitt 12.3.3 des 5. IPCC-Sachstandsberichts.
Kurze und verständlich aufbereitete Informationen finden sich auch auf Klimanavigator oder Klimawiki.
Datenquelle zum Erstellen der obigen Abbildung: http://www.pik-potsdam.de/~mmalte/rcps/index.htm#Download
Bei den verwendeten Klimamodell-Simulationen handelt es sich um Ergebnisse von regionalen Klimaprojektionen aus der EURO-CORDEX-Initiative (Jacob et al., 2014). Im Rahmen dieser europaweiten Initiative werden Simulationen mit umfangreichen Modell-Ensembles mit einer horizontalen Auflösung von ca. 12.5 km (0.11 Grad) durchgeführt. Jedes regionale Modell (RCM) erhält Randwerte von einem (gröber aufgelösten) globalen Klimamodell (GCM) vorgeschrieben. Daraus ergeben sich gegenwärtig mehr als 45 Kombinationen von globalen und regionalen Modellen für die Region Europa.
Alle Klimaprojektionen wurden aus dem ESGF-Datenportal über den Datenknoten am Deutschen Klimarechenzentrum heruntergeladen und analysiert. Davon beziehen sich 50 Simulationen auf das Szenario RCP8.5, 17 Simulationen auf das Szenario RCP4.5, sowie 18 Simulationen auf das
Szenario RCP2.6. Für alle drei Szenarien wurden die Simulationen mit acht verschiedenen regionalen Klimamodellen (RCMs) erstellt. Die Antriebsdaten für diese RCMs stammen von zehn verschiedenen globalen Klimamodellen (GCMs). Eine Übersicht über die regionalen Klimamodelle und deren jeweiligen globalen Antriebsdaten gibt die untenstehende Tabelle.
Stand des Datensatzes: April 2020.
Antreibendes GCM und Realisation | RCM |
---|---|
CanESM2, r1i1p1 | CCLM4-8-17 |
CanESM2, r1i1p1 | REMO2015 |
CNRM-CM5, r1i1p1 | CCLM4-8-17 |
CNRM-CM5, r1i1p1 | HIRHAM5 |
CNRM-CM5, r1i1p1 | REMO2015 |
CNRM-CM5, r1i1p1 | WRF381P |
CNRM-CM5, r1i1p1 | RACMO22E |
CNRM-CM5, r1i1p1 | RCA4 |
EC-EARTH, r12i1p1 | CCLM4-8-17 |
EC-EARTH, r12i1p1 | REMO2015 |
EC-EARTH, r12i1p1 | WRF361H |
EC-EARTH, r1i1p1 | RACMO22E |
EC-EARTH, r3i1p1 | RACMO22E |
EC-EARTH, r12i1p1 | RACMO22E |
EC-EARTH, r1i1p1 | RCA4 |
EC-EARTH, r3i1p1 | RCA4 |
EC-EARTH, r12i1p1 | RCA4 |
EC-EARTH, r1i1p1 | HIRHAM5 |
EC-EARTH, r3i1p1 | HIRHAM5 |
EC-EARTH, r12i1p1 | HIRHAM5 |
IPSL-CM5A-MR, r1i1p1 | WRF381P |
IPSL-CM5A-MR, r1i1p1 | RACMO22E |
IPSL-CM5A-MR, r1i1p1 | RCA4 |
MIROC5, r1i1p1 | CCLM4-8-17 |
MIROC5, r1i1p1 | REMO2015 |
MIROC5, r1i1p1 | WRF361H |
HadGEM2-ES, r1i1p1 | CCLM4-8-17 |
HadGEM2-ES, r1i1p1 | HIRHAM5 |
HadGEM2-ES, r1i1p1 | REMO2015 |
HadGEM2-ES, r1i1p1 | HadREM3-GA7-05 |
HadGEM2-ES, r1i1p1 | WRF381P |
HadGEM2-ES, r1i1p1 | RACMO22E |
HadGEM2-ES, r1i1p1 | RCA4 |
HadGEM2-ES, r1i1p1 | WRF361H |
MPI-ESM-LR, r1i1p1 | CCLM4-8-17 |
MPI-ESM-LR, r1i1p1 | COSMO-crClim-v1-1 |
MPI-ESM-LR, r2i1p1 | COSMO-crClim-v1-1 |
MPI-ESM-LR, r1i1p1 | HIRHAM5 |
MPI-ESM-LR, r1i1p1 | RACMO22E |
MPI-ESM-LR, r1i1p1 | WRF361H |
MPI-ESM-LR, r1i1p1 | RCA4 |
MPI-ESM-LR, r2i1p1 | RCA4 |
MPI-ESM-LR, r3i1p1 | RCA4 |
MPI-ESM-LR, r3i1p1 | REMO2015 |
NorESM1-M, r1i1p1 | COSMO-crClim-v1-1 |
NorESM1-M, r1i1p1 | HIRHAM5 |
NorESM1-M, r1i1p1 | REMO2015 |
NorESM1-M, r1i1p1 | WRF381P |
NorESM1-M, r1i1p1 | RACMO22E |
NorESM1-M, r1i1p1 | RCA4 |
Antreibendes GCM und Realisation | RCM |
---|---|
CNRM-CM5, r1i1p1 | CCLM4-8-17 |
CNRM-CM5, r1i1p1 | RACMO22E |
CNRM-CM5, r1i1p1 | RCA4 |
EC-EARTH, r12i1p1 | CCLM4-8-17 |
EC-EARTH, r12i1p1 | RCA4 |
EC-EARTH, r1i1p1 | RACMO22E |
EC-EARTH, r12i1p1 | RACMO22E |
EC-EARTH, r3i1p1 | HIRHAM5 |
IPSL-CM5A-MR, r1i1p1 | WRF381P |
IPSL-CM5A-MR, r1i1p1 | RCA4 |
HadGEM2-ES, r1i1p1 | CCLM4-8-17 |
HadGEM2-ES, r1i1p1 | HIRHAM5 |
HadGEM2-ES, r1i1p1 | RACMO22E |
HadGEM2-ES, r1i1p1 | RCA4 |
MPI-ESM-LR, r1i1p1 | CCLM4-8-17 |
MPI-ESM-LR, r1i1p1 | RCA4 |
NorESM1-M, r1i1p1 | HIRHAM5 |
Antreibendes GCM und Realisation | RCM |
---|---|
CNRM-CM5, r1i1p1 | RACMO22E |
EC-EARTH, r12i1p1 | CCLM4-8-17 |
EC-EARTH, r12i1p1 | REMO2015 |
EC-EARTH, r12i1p1 | RACMO22E |
EC-EARTH, r12i1p1 | RCA4 |
EC-EARTH, r3i1p1 | HIRHAM5 |
IPSL-CM5A-LR, r1i1p1 | REMO2015 |
MIROC5, r1i1p1 | CCLM4-8-17 |
MIROC5, r1i1p1 | REMO2015 |
HadGEM2-ES, r1i1p1 | REMO2015 |
HadGEM2-ES, r1i1p1 | RACMO22E |
HadGEM2-ES, r1i1p1 | RCA4 |
MPI-ESM-LR, r1i1p1 | CCLM4-8-17 |
MPI-ESM-LR, r1i1p1 | RCA4 |
MPI-ESM-LR, r1i1p1 | WRF361H |
NorESM1-M, r1i1p1 | REMO2015 |
NorESM1-M, r1i1p1 | RCA4 |
GFDL-ESM2G, r1i1p1 | REMO2015 |