tl;dr: Vorhersage der Temperaturextreme, Durchschnittstemperatur und Schneefallmenge in der Feldberger Region für die Jahre 1850 bis 2100 anhand von IPCC Computermodellen.

Bild: Temperaturanomalie in Europa 2023

Der Dezember 2023 war der wärmste jemals aufgezeichnete Dezember. Wie die obere Grafik zeigt, ändert sich das Klima auf unserem Planeten dramatisch.

Wir verändern unser Klima, das ist Fakt und lässt sich im 6. Sachstandsbericht des Weltklimarates IPCC nachlesen: PDF

Aber wie verändert sich das Klima in unserer Region?

Bild: Vorhersage Hitzestress in MV für die Jahre 2071 bis 2100: Anzahl der Tage über 30 grad Celcius zwischen Juni und September. Quelle

Im Climate Data Store des EU Copernicus Programms lassen sich historische Klimadaten und Prognosen für den Verlauf verschiedener Werte kostenlos abrufen und nutzen. Die Modelle diverser Forschungseinrichtungen wie z.B. NOAA oder AWI stehen dort zur Verfügung.

Wir haben die Daten des CMIP6 Klimamodells beim Climate Data Store hier abgerufen und mit Python analysiert: Copernicus CMIP6

Das Deutsche Klimarechenzentrum DKRZ schreibt zum CMIP6 Modell:

Das Coupled Model Intercomparison Project (CMIP) koordiniert Klimamodellsimulationen weltweit im Rahmen des Weltklimaforschungsprogramms (WCRP). Ziel von CMIP ist es, die vergangenen, gegenwärtigen und zukünftigen Klimaveränderungen in einem Multi-Modell Kontext besser zu verstehen und vorherzusagen. Um Modellergebnisse vergleichen zu können, erarbeitet CMIP unter anderem Standards für Simulationen, Datenformate und Auswertealgorithmen. Dadurch bekommen die Klimaforscher die Möglichkeit, ihre Erkenntnisse unmittelbar untereinander zu teilen, zu vergleichen und zu bewerten.

Die beschriebenden Szenarien des Weltklimarates, anhand derer sich das Modell orientiert heißen “Shared Socioeconomic Pathways” also gemeinsam genutzte sozioökonomische Pfade. Diese Pfade beschreiben, wie die Menschheit mit dem Klimawandel umgeht und welche Konzequenzen unterschiedliche Verhaltensweisen auf das Klima haben werden. Wir haben uns 2 extreme Pfade angeschaut: SSP1-2.6 und SSP5-8.5.

Der IPCC sagt zu SSP1-2.6:

Die Welt bewegt sich allmählich, aber durchdringend in Richtung eines nachhaltigeren Weges, wobei der Schwerpunkt auf einer integrativeren Entwicklung liegt, die vorhergesagte Umweltgrenzen respektiert. Die Bewirtschaftung der globalen Gemeingüter verbessert sich langsam, Investitionen in Bildung und Gesundheit beschleunigen den demografischen Wandel und der Schwerpunkt des Wirtschaftswachstums verlagert sich hin zu einer breiteren Betonung des menschlichen Wohlergehens. Durch ein zunehmendes Engagement für die Erreichung von Entwicklungszielen wird die Ungleichheit sowohl zwischen den Ländern als auch innerhalb der Länder verringert. Der Konsum ist auf geringes materielles Wachstum und geringere Ressourcen- und Energieintensität ausgerichtet.

Für das “schlechte” Szenario, unter das auch SSP5-8.5 fällt heißt es:

Diese Welt setzt zunehmend auf wettbewerbsorientierte Märkte, Innovation und partizipative Gesellschaften, um einen schnellen technologischen Fortschritt und die Entwicklung des Humankapitals als Weg zu einer nachhaltigen Entwicklung zu bewirken. Globale Märkte werden zunehmend integriert. Darüber hinaus werden umfangreiche Investitionen in Gesundheit, Bildung und Institutionen getätigt, um das Human- und Sozialkapital zu stärken. Gleichzeitig geht der Drang nach wirtschaftlicher und sozialer Entwicklung mit der Ausbeutung reichlich vorhandener fossiler Brennstoffressourcen und der Einführung ressourcen- und energieintensiver Lebensstile auf der ganzen Welt einher. All diese Faktoren führen zu einem schnellen Wachstum der Weltwirtschaft, während die Weltbevölkerung im 21. Jahrhundert ihren Höhepunkt erreicht und dann wieder zurückgeht. Lokale Umweltprobleme wie Luftverschmutzung werden erfolgreich bewältigt. Es besteht Vertrauen in die Fähigkeit, soziale und ökologische Systeme effektiv zu verwalten, gegebenenfalls auch durch Geo-Engineering.

Wir haben historische Daten und die Vorhersagen des Klimamodells auf unsere Region übertragen und mit Hilfe der Programmiersprache Python die Daten analysiert.

Nachdem man den entsprechenden Datensatz runtergeladen hat, kann man ihn in Python einlesen und relativ schnell Grafiken erstellen:

	import xarray as xr
	import rioxarray as rio
	
	# Datensatz angeben
	filename = 'pfad/zum/datensatz'
	
	# Datensatz öffnen
	
	nc_file = xr.open_dataset(filename)
	
	# Diagramm zeichnen 
	# wir nutzen hier den Key 'ta' aus dem CMIP6 Datensatz, 
	# also die Lufttemperatur
	
	nc_file['ta'].plot(aspect=2, size=8)

Jetzt kann man mit matplotlib, pandas, numpy, scipy und weiteren Python Paketen “rumspielen” und den Datensatz umfangreich analysieren. Dazu gehören Mittelwertbildung, Interpolation und Regression. Am Ende lassen sich Trends ableiten. Im Ergebnis haben wir die Jahresmitteltemperatur für die Feldberger Seenlandschaft für die SSP Szenarien SSP1-2.6 und SSP5-8.5 berechnet. Bild 1 zeigt die Vorhersage für unsere Region. Darin sehen wir, dass wir im “schlechten” Szenario mit einem Anstieg der Durchschnittstemperatur um etwa 4 Grad Celcius zu rechnen haben.

Bild 1: Vorhersage Jahresmitteltemperatur

Im Sommer wirkt sich das ganze extremer aus. Wir rechnen mit einer Erwärmung um etwa 5 Grad Celcius, siehe Bild 2.

Bild 2: Vorhersage Durchschnittstemperatur im Monat Juli

Bezogen auf die Landwirtschaft bedeutet das: häufiger Hitzewellen und Perioden mit sogenanntem Hitzestress. Für Pflanzen und Tiere stellt das eine Belastung dar. Hitzestress und weitere sogenannte agroklimatische Indikatoren lassen sich im Portal des Copernicus Climate Data Service interaktiv erkunden. Mit Hilfe dieser interaktiven Anwendung haben wir uns einmal angeschaut, wie sich Hitzewellen in den kommenden 80 Jahren häufen werden.

In Bild 3 haben wir die wahrscheinliche Häufung von Hitzestress dargestellt. Die Grafik zeigt die Anzahl von Tagen mit über 30 Grad Celcius Tagesmitteltemperatur in der Zukunft, falls das IPCC Szenario SSP5-8.5, also das “schlechte” Szenario eintritt.

Bild 3: Vorhersage Hitzestress in Tagen pro Jahr

Der Klimawandel wirkt sich nicht nur im Sommer aus. Auch im Winter ist vor allem mit deutlich weniger Schneefall zu rechnen, da die Durchschnittstemperatur es immer seltener erlaubt, dass Schnee fällt und “liegen bleibt”. Bild 4 zeigt die Schneefall Menge als Vorhersage, wieder für die “guten” und “schlechten” SSPs.

Bild 4: Vorhersage Schneefallmenge

Für unsere Region in der Mecklenburgischen Seenplatte sind die Folgen der Veränderung schon erkennbar. Insbesondere unseren Seen geht das Wasser aus. In Bezug auf die fallenden Wasserpegel unserer Gewässer ist eine negative klimatische Wasserbilanz verantwortlich. Die Klimatische Wasserbilanz ist die Differenz aus der Niederschlagssumme und der Summe der potentiellen Verdunstung nach FAO. Mit Hilfe der IPCC Computermodelle und der Anwendung Copernicus Interactive Climate Atlas lässt sich der SPEI (Standardized Precipitation Evapotranspiration Index) berechnen, um aussagen über die Klimatische Wasserbilanz treffen zu können. Der SPEI ist ein statistischer Indikator, der auf Grundlage der klimatischen Wasserbilanz (Niederschlagssumme minus Summe der potentiellen Verdunstung) Trocken- und Feuchteperioden anzeigt. Die folgende Tabelle zeigt eine Zuordnung der SPEI Werte zu Auftrittswahrscheinlichkeit und Trockenheitsklasse.

Mit Hilfe des Copernicus Interactive Climate Atlas haben wir den SPEI für die Mecklenburgische Seenplatte berechnet:

Bild 5: Vorhersage Hitzestress in Tagen pro Jahr

Was tun?

Nun wissen wir, wie sich der menschgemachte Klimawandel auf unsere Heimat auswirken wird. Mal abgesehen davon, dass wir eine unfassbar aufwändige Veränderung an unserer Zivilisation vornehmen müssen, unser Wirtschaftsystem sich ändern muss und wir viele neue Technologien brachen werden, die es noch gar nicht gibt … Was können wir tun? Was müssen wir tun?

Glücklicherweise hat das Umweltbundesamt eine tolle Zusammenstellung von Informationen veröffentlicht:

• Wie wirkt sich der Klimawandel auf MV aus?
• Klimafolgen: Handlungsfeld Raum-, Regional- und Bauleitplanung
• Klimafolgen: Handlungsfeld Biologische Vielfalt
• Klimafolgen: Handlungsfeld Tourismus

Dort kann man sehr gut nachlesen, wie sich der Klimawandel auf unterschiedliche Sektoren auswirkt und was man tun kann.