Refine
Has Fulltext
- yes (3)
Is part of the Bibliography
- no (3)
Institute
- Geowissenschaften / Geographie (2)
- Extern (1)
Innerhalb einer Stadt bildet sich durch die dichte Bebauung und den erhöhten Energieumsatz gegenüber dem Umland ein davon deutlich abweichendes "Stadtklima" aus. Dieses ist beispielsweise durch eine höhere Temperatur in der Stadt gekennzeichnet, welche zur Ausbildung der sogenannten städtischen Wärmeinsel führt. Zudem lassen regionale Klimamodelle für die nächsten Jahrzehnte Klimaänderungen erwarten, die sich in den städtischen Ballungsräumen durch die Überlagerung mit der städtischen Wärmeinsel deutlich belastender auswirken als im Umland. Dies ist für die Menschen von elementarem Interesse, da bereits heute mehr als die Hälfte der Weltbevölkerung in Städten lebt. Der Klimawandel findet bereits statt: 60-jährige Messungen des Deutschen Wetterdienstes am Flughafen Frankfurt/Main belegen einen signifikanten Anstieg des Jahresmittels der Lufttemperatur von 0,35 °C pro Dekade. Die Anzahl der mittleren jährlichen Sommertage, das sind Tage an denen die Lufttemperatur 25 °C erreicht oder überschreitet, weist ebenfalls einen signifikanten Trend von 4,3 Tagen pro Dekade auf. Wenn dieser beobachtete Trend unverändert weiterginge, so wären für die Klimaperiode 2021 - 2050 durchschnittlich etwa 21 Sommertage pro Jahr mehr als in der Klimaperiode 1971 - 2000 zu erwarten. Eine zuverlässige Abschätzung muss jedoch die erwartete Änderung klimarelevanter Spurenstoffe berücksichtigen und daher auf den verfügbaren globalen und regionalen Klimaprojektionen basieren. Ziel der Untersuchung war es deshalb, auf der Basis von Projektionen regionaler Klimamodelle die Auswirkungen des Klimawandels für detaillierte Stadtstrukturen aufzuzeigen. Mit Hilfe eines Stadtklimamodells und der am Beispiel Frankfurt/Main entwickelten sogenannten „Quadermethode“ (Früh et al., 2011) konnte erstmals sowohl die vergangene als auch die zukünftige Wärmebelastung für Frankfurt am Main unter Berücksichtigung der vielfältigen Bebauungsstrukturen und sonstiger Flächennutzungen simuliert werden. Auch die klimatischen Auswirkungen der größeren Planungsvorhaben der Stadt wurden in diesem Zusammenhang untersucht. Auf der Grundlage des moderaten IPCC Emissionsszenarios A1B ergibt sich für das Stadtgebiet von Frankfurt bis zum Jahr 2050 eine Zunahme der mittleren jährlichen Anzahl von Sommertagen von derzeit etwa 44 Tagen pro Jahr, um weitere 5 bis 31 Tage. Damit wird Mitte des Jahrhunderts im Sommerhalbjahr jeder zweite bis vierte Tag in Frankfurt wärmer als 25 °C sein. Gleichzeitig wird auch die mittlere jährliche Anzahl "Sommerabende", das sind Abende an denen es um 22 Uhr noch mindestens 20 °C warm ist, um 5 bis 33 Tage ansteigen. Auch die Anzahl der "heißen Tage" mit einer Höchsttemperatur von mindestens 30 °C und der Tropennächte mit Lufttemperaturen, die nicht unter 20 °C sinken, wird deutlich zunehmen. Aufgrund der heute noch geringen Anzahl solcher Tage lassen sich für die Zukunft derzeit keine verlässlichen Aussagen treffen. Dies gilt auch für alle Untersuchungen, die für die Klimaperiode 2071 - 2100 durchgeführt wurden. Die Studie zeigt, dass die Zunahme der Sommertage bis Mitte des Jahrhunderts sich nicht signifikant zwischen dicht und locker bebauten Stadtteilen unterscheidet. Die Wärmebelastung wird also gleichermaßen stark zunehmen und zukünftig auch dort am höchsten sein wo sie es heute schon ist. Die Unterschiede zwischen Stadt und Umland werden sich aber nicht wie befürchtet verschärfen. Aber die Wahrscheinlichkeit, dass Hitzesommer – wie beispielsweise im Jahr 2003 – häufiger auftreten werden, nimmt bis Mitte des Jahrhunderts zu. Betrachtet man unterschiedliche Bebauungsstrukturen in Frankfurt, so belegen die Modellergebnisse zusätzlich, dass in dicht bebauten Gebieten, wie zum Beispiel der Innenstadt, die Wärmebelastung mit bis zu 54 Sommertagen pro Jahr bereits heute am stärksten ist. Hochhäuser, wie im Frankfurter Bankenviertel, können den Effekt dichter Bebauung zwar durch ihre abschattende Wirkung zumindest tagsüber etwas mildern. Da allerdings der Effekt der nächtlichen Wärmeinsel durch die Hochhäuser verstärkt wird, ist keineswegs als Anpassungsmaßnahme auf den Hochhausbau zu setzen. Neben den Auswirkungen der regionalen Klimaänderungen auf die Stadt werden auch die Auswirkungen bereits geplanter Veränderungen der Stadt untersucht. Dabei kann gezeigt werden, dass eine Umwandlung von bebauten Flächen in Grünflächen die durch den Klimawandel erwartete Zunahme an Sommertagen und -abenden etwa halbieren würde. Umgekehrt kann eine Verdichtung der Bebauung die erwartete Zunahme an Sommertagen und -abenden nahezu verdoppeln. Die Auswirkungen solcher Maßnahmen werden aber lokal sehr begrenzt sein. Um der erwarteten regionalen Klimaerwärmung im gesamten Stadtgebiet gegenzusteuern ist daher eine klimagünstige Gestaltung der Stadt in möglichst vielen Stadtbereichen notwendig. Parks und Grünanlagen nehmen unter zukünftigen Klimabedingungen somit in ihrer Bedeutung stark zu.
In the last decade, the Climate Limited-area Modeling Community (CLM-Community) has contributed to the Coordinated Regional Climate Downscaling Experiment (CORDEX) with an extensive set of regional climate simulations. Using several versions of the COSMO-CLM-Community model, ERA-Interim reanalysis and eight global climate models from phase 5 of the Coupled Model Intercomparison Project (CMIP5) were dynamically downscaled with horizontal grid spacings of 0.44∘ (∼ 50 km), 0.22∘ (∼ 25 km), and 0.11∘ (∼ 12 km) over the CORDEX domains Europe, South Asia, East Asia, Australasia, and Africa. This major effort resulted in 80 regional climate simulations publicly available through the Earth System Grid Federation (ESGF) web portals for use in impact studies and climate scenario assessments. Here we review the production of these simulations and assess their results in terms of mean near-surface temperature and precipitation to aid the future design of the COSMO-CLM model simulations. It is found that a domain-specific parameter tuning is beneficial, while increasing horizontal model resolution (from 50 to 25 or 12 km grid spacing) alone does not always improve the performance of the simulation. Moreover, the COSMO-CLM performance depends on the driving data. This is generally more important than the dependence on horizontal resolution, model version, and configuration. Our results emphasize the importance of performing regional climate projections in a coordinated way, where guidance from both the global (GCM) and regional (RCM) climate modeling communities is needed to increase the reliability of the GCM–RCM modeling chain.
In the last decade, the Climate Limited-area Modeling (CLM) Community has contributed to the Coordinated Regional Climate Downscaling Experiment (CORDEX) with an extensive set of regional climate simulations. Using several versions of the COSMO-CLM community model, ERA-Interim reanalysis and eight Global Climate Models from phase 5 of the Coupled Model Intercomparison Project (CMIP5) were dynamically downscaled with horizontal grid spacings of 0.44◦(∼50 km), 0.22◦ (∼25 km) and 0.11◦ (∼12 km) over the CORDEX domains Europe, South Asia, East Asia, Australasia and Africa. This major effort resulted in 80 regional climate simulations publicly available through the Earth System Grid Federation (ESGF) web portals for use in impact studies and climate scenario assessments. Here we review the production of these simulations and assess their results in terms of mean near-surface temperature and precipitation to aid the future design of the COSMO-CLM model simulations. It is found that a domain-specific parameter tuning is beneficial, while increasing horizontal model resolution (from 50 to 25 or 12 km grid spacing) alone does not always improve the performance of the simulation. Moreover, the COSMO-CLM performance depends on the driving data. This is generally more important than the dependence on horizontal resolution, model version and configuration. Our results emphasize the importance of performing regional climate projections in a coordinated way, where guidance from both the global (GCM) and regional (RCM) climate modelling communities is needed to increase the reliability of the GCM-RCM modelling chain.