Klimamodellensemble
Regionales Klimamodellensemble
Für die Ableitung von regionalen Klimawirkungen aus zukünftigen klimatischen Entwicklungspfaden (entsprechend den RCP-Szenarien) ist es erforderlich, die globalen Klimamodellsimulationen (GCMs) für Großregionen wie Europa zu verfeinern. Das wird in der Regel dadurch realisiert, dass man diese als Antrieb für höher aufgelöste Regionalmodelle (RCMs) verwendet. Solche sind in der Lage, die regionalen Besonderheiten der Temperatur- und Niederschlagsverteilung realistischer wiedergeben, da unter anderem Effekte hervorgerufen durch Topografie und Landnutzung besser abgebildet werden.
Umfangreiche Simulationsdaten aus [Euro-Cordex] https://cds.climate.copernicus.eu/datasets/projections-cordex-domains-single-levels?tab=download liefert dafür die Basis und Datengrundlage (siehe Tabelle), um Klimaservices für Europa, Deutschland und Bundesländer möglich zu machen. Der Simulationszeitraum umfasst die historischen Perioden ab 1971 und geht über in die Szenarienzeitraum bis 2100. Jede einzelne Modellkombination stellt eine mögliche Realisierung der klimatischen und meteorologischen Entwicklung dar. Betrachtet werden typischerweise Zeitscheiben von 30 Jahren, deren Variabilität und Mittel durch 30x17=510 Jahreswerte erklärt wird. Aus der Gesamtheit der Werte ergeben sich Bandbreiten, die sich sowohl aus der internen Variabilität als auch Modellunsicherheit zusammensetzen.
Zwischen Modell und Messung gibt es bekanntlich systematische Fehler. Für den historischen Vergleichszeitraum können diese quantifiziert werden, um eine Adjustierung (Angleichung) der Simulationswerte vorzunehmen. Dabei bleiben bestehende Trends in den Daten erhalten. In der Klimafolgenforschung gibt es dafür etablierte Verfahren (Lange, 2019). Denn die Größe des sogenannten Modell-Bias ist kein alleiniges Kriterium für die Bewertung von Klimamodellsimulationen.
Für die Angleichung der Modellwerte an Beobachtungswerte bedarf es Tagesdaten auf einem einheitlichen Gitter. Dieses ist durch den generierten Beobachtungsdatensatz vorgegeben. Um die Modellwerte auf das Beobachtungsgitter zu überführen, werden die Modelldaten zuerst auf das Stationsnetz übertragen. Dazu werden die Werte des nächstgelegenen Gitterpunktes dem Stationskoordinaten zugewiesen. Anschließend wird die Interpolation analog zum Basisdatensatz durchgeführt. Dieser Schritt stellt sicher, dass Simulationsdaten und Beobachtungsdaten die gleiche räumliche Zuordnung aufweisen. Auf diese Weise können klimatische Entwicklungen nahtlos in Karten- und Diagrammform dargestellt werden.
Die beiden Klimamodellensembles RCP2.6 und RCP8.5 spannen den möglicher Ereigniskorridor auf, innerhalb dessen sich das zukünftige Klima in Deutschland entwickeln kann. Bestehende Diskrepanzen zwischen beobachteten und simulierten Entwicklungen können zum gegenwärtigen Zeitpunkt nicht aufgelöst werden, da es sich um einen kontinuierlichen Prozess der Weiterentwicklung von Erkenntnissen im wissenschaftlichen Betrieb handelt. So sind Phänomene die anhaltende Trockenheit auslösen Gegenstand aktueller Forschung mit Relevanz über Sektoren der Klimafolgenforschung hinweg.
| GCM/RCM | CLMcom CCLM4-8-17 | SMHI RCA4 | KNMI RACMO22E | DMI HIRHAM5 |
| MPI-M MPI-ESM-LR | RCP8.5 | RCP8.5/2.6 | ||
| CNRM-CERFACS CNRM-CM5 | RCP8.5 | RCP8.5 | RCP8.5 | RCP8.5 |
| MOHC HadGEM2-ES | RCP8.5 | RCP8.5/2.6 | RCP8.5/2.6 | RCP8.5 |
| IPSL IPSL-CM5A-MR | RCP8.5 | |||
| ICHEC EC-EARTH | RCP8.5/2.6 (r12) | RCP8.5/2.6 (r12) | RCP8.5 (r1) RCP2.6 (r12) | RCP8.5 (r1) RCP2.6 (r3) |
| NCC NorESM1-M | RCP8.5 | RCP8.5 |
Tabelle: Simulationsmatrix der zugrundeliegenden Kombinationen regionalisierter Globalmodellsimulationen (GCMs) durch Regionalmodelle (RCMs): RCP8.5 – 17 Modelle, RCP2.6 – 7 Modelle. Für die freien Felder liegen keine Euro-Cordex Simulationen für die RCP Szenarien vor. In Klammern: verwendetes Ensemblemitglied (Realisierung) von EC-EARTH.
Weiterführende Literatur:
Lange, S.: Trend-preserving bias adjustment and statistical downscaling with ISIMIP3BASD (v1.0), Geosci. Model Dev., 12, 3055–3070, https://doi.org/10.5194/gmd-12-3055-2019, 2019.
Klimamodelle
CMIP6
Zur Analyse zukünftiger Klimaszenarien, zum Verständnis der Klimavariabilität in einem Multi-Modell-Rahmen und zur Bewertung der Auswirkungen des Klimawandels wird das CMIP6-Multi-Modell-Ensemble verwendet. CMIP ist eine große internationale Initiative zur Förderung der Klimamodellentwicklung und zur Verbesserung des wissenschaftlichen Verständnisses des Erdsystems. Sie wird vom Weltklimaforschungsprogramm (WCRP) über seine Arbeitsgruppe für gekoppelte Modellierung (WGCM) koordiniert.Weltweit tragen über 30 Forschungsgruppen zu CMIP6 bei. Insgesamt wurden 21 Modellvergleichsprojekte aufgrund ihrer Relevanz für die zentralen Herausforderungen des WCRP und die wissenschaftlichen Kernfragen von CMIP6 befürwortet. Die im Rahmen von CMIP6 erstellten Modellsimulationen wurden zudem in wichtigen internationalen Klimabewertungen und -verhandlungen, darunter den IPCC-Sachstandsberichten, evaluiert und verwendet.
Die von CMIP6 erzeugten Daten bilden die Grundlage für die im ISIMIP (Inter-Sectoral Impact Model Intercomparison Project) verwendeten Wirkungsmodelle, welche die in Climate Impacts Online präsentierten Ergebnisse untermauern.
Lesen Sie mehr über CMIP6: www.wcrp-climate.org
ISIMIP3b
Für das Webportal Climate Impacts Online wurden bias-korrigierte ISIMIP3b-Klimaeingangsdaten des Inter-Sectoral Impact Model Intercomparison Project (ISIMIP) verwendet. Dieser Datensatz basiert auf den ursprünglichen Ausgaben globaler Klimamodelle (GCM) aus dem CMIP6-Archiv. Weitere Informationen zu diesem Datensatz finden Sie auf der ISIMIP-Website
Zur Korrektur von Verzerrungen und zur statistischen Herunterskalierung wurden die ISIMIP3BASD-Methode und der Beobachtungsdatensatz W5E5 v2.0 angewendet (Lange, 2019a; Lange, 2020).
Die Daten umfassen drei Zeiträume:
- - Vorindustriell (1601–1849)
- - Historisch (1850–2014)
- - Zukunft (2015–2100)
- - piControl (Vorindustrielles Steuerungsexperiment)
- - historisch
- - ssp126 (SSP1–RCP2.6)
- - ssp370 (SSP3–RCP7.0)
- - ssp585 (SSP5–RCP8.5)
Der ISIMIP3b-Datensatz umfasst eine breite Palette von Klimavariablen: relative und spezifische Luftfeuchtigkeit in Bodennähe, Windgeschwindigkeit in Bodennähe, tägliche Höchst-, Mittel- und Tiefsttemperatur, langwellige und kurzwellige einfallende Strahlung, Schneefall, Luftdruck an der Oberfläche und Gesamtniederschlag.
Wenn Sie mit Daten arbeiten, die von Climate Impacts Online heruntergeladen wurden, zitieren Sie diese bitte gemäß den Zitierhinweisen zu ISIMIP3b
Die ISIMIP3b-Daten umfassen die folgenden Modelle. Unter jedem Link finden Sie weitere Informationen zu den einzelnen Modellen:
| Modell | Link |
|---|---|
| GFDL-ESM4 | GFDL, ISIMIP-Eingangsdaten GFDL-ESM4 |
| IPSL-CM6A-LR | IPSL, ISIMIP-Eingangsdaten IPSL-CM6A-LR |
| MPI-ESM1-2-HR | Max-Planck-Institut für Meterologie, ISIMIP-Eingangsdaten MPI-ESM1-2-HR |
| MRI-ESM2-0 | MRI, ISIMIP-Eingangsdaten MRI-ESM2-0 |
| UKESM1-0-LL | UKESM, ISIMIP-Eingangsdaten UKESM1-0-LL |
| CanESM5 | CCCma, ISIMIP-Eingangsdaten CanESM5 |
| CNRM-CM6-1 | CNRM-CERFACS, ISIMIP-Eingangsdaten CNRM-CM6-1 |
| CNRM-ESM2-1 | CNRM-CERFACS, ISIMIP-Eingangsdaten CNRM-ESM2-1 |
| EC-Earth3 | EC-Earth-Konsortium, ISIMIP-Eingangsdaten EC-Earth3 |
| MIROC6 | MIROC, ISIMIP-Eingangsdaten MIROC6 |
Modelle im Detail
GFDL-ESM4Das Klimamodell GFDL-ESM4, das Teil des CMIP6-Projekts ist, wurde 2018 veröffentlicht. Es besteht aus:
Aerosol: interaktiv (einschließlich indirekter Aerosolwirkung), Atmosphäre: GFDL-AM4.1 (Würfelkugel (c96) – nominelle horizontale Auflösung 1 Grad; 360 x 180 Längen-/Breitengrad; 49 Ebenen; oberste Ebene 1 Pa), Atmosphärenchemie: GFDL-ATMCHEM4.1 (vollständige Atmosphärenchemie), Land: GFDL-LM4.1 (Landmodell mit einem neuen Vegetationsdynamikmodell, das Pflanzenalter, Höhenstruktur und Bodenmikroben explizit berücksichtigt und tägliche Brand-, Anbau-, Weide- und Beweidungs-Kacheln enthält), Landeis: GFDL-LM4.1, Ozean: GFDL-OM4p5 (GFDL-MOM6, tripolar – nominell 0,5 Grad; 720 x 576 Längen-/Breitengrad; 75 Ebenen; oberste Gitterzelle 0–2 m), Ozean-Biochemie: GFDL-COBALTv2, Meereis: GFDL-SIM4p5 (GFDL-SIS2.0, tripolar – nominal 0,5°; 720 x 576 Längen-/Breitengrade; 5 Schichten; 5 Dickenkategorien), mit Strahlungstransport und C-Gitter-Dynamik zur Kompatibilität mit MOM6. Das Modell wurde von der National Oceanic and Atmospheric Administration, Geophysical Fluid Dynamics Laboratory, Princeton, NJ 08540, USA (NOAA-GFDL) in den nativen nominalen Auflösungen betrieben: Aerosol: 100 km, Atmosphäre: 100 km, Atmosphärenchemie: 100 km, Land: 100 km, Landeis: 100 km, Ozean: 50 km, Ozean-Biochemie: 50 km, Meereis: 50 km.
Quelle: WDC-Klima - GFDL-ESM4
IPSL-CM6A-LR
Das Klimamodell IPSL-CM6A-LR wurde 2017 veröffentlicht und ist ebenfalls Teil des CMIP-Projekts. Das Modell umfasst die Komponenten: „Atmosphäre: LMDZ (NPv6, N96; 144 x 143 Längen-/Breitengrad; 79 Ebenen; oberste Ebene 80000 m), Land: ORCHIDEE (v2.0, Wasser/Kohlenstoff/Energie-Modus), Ozean: NEMO-OPA (eORCA1.3, tripolar, primär 1°; 362 x 332 Längen-/Breitengrad; 75 Ebenen; oberste Gitterzelle 0–2 m), ocnBgchem: NEMO-PISCES, Meereis: NEMO-LIM3. Das Modell wurde vom Institut Pierre Simon Laplace, Paris 75252, Frankreich (IPSL) in den nativen nominalen Auflösungen betrieben: Atmosphäre: 250 km, Land: 250 km, Ozean: 100 km, ocnBgchem: 100 km, Meereis: 100 km.“
Quelle: WDC-Klima - GFDL-ESM4
MPI-ESM1-2-HR
Das MPI-ESM besteht aus den gekoppelten allgemeinen Zirkulationsmodellen für Atmosphäre und Ozean, ECHAM6 (spektral T127; 384 x 192 Längen-/Breitengrad; 95 Ebenen; oberste Ebene 0,01 hPa) und MPIOM (tripolar TP04, ca. 0,4°; 802 x 404 Längen-/Breitengrad; 40 Ebenen; oberste Gitterzelle 0–12 m), sowie den Subsystemmodellen für Land und Vegetation JSBACH3.20 und für die marine Biogeochemie HAMOCC6. Es wird vom Max-Planck-Institut für Meteorologie, Hamburg 20146, Deutschland (MPI-M), in folgenden nominalen Auflösungen betrieben: „Aerosol: 100 km, Atmosphäre: 100 km, Land: 100 km, Landeis: keine, Ozean: 50 km, marine Biogeochemie: 50 km, Meereis: 50 km.“
Quelle: WDC-Klima - GFDL-ESM4
MRI-ESM2-0
Das Modell MRI-ESM2.0 wurde 2017 veröffentlicht und wird vom Meteorologischen Forschungsinstitut Tsukuba, Ibaraki 305-0052, Japan (MRI) betrieben. Es umfasst die folgenden Komponenten: „Aerosol: MASINGAR mk2r4 (TL95; 192 x 96 Längen-/Breitengrad; 80 Ebenen; oberste Ebene 0,01 hPa), Atmosphäre: MRI-AGCM3.5 (TL159; 320 x 160 Längen-/Breitengrad; 80 Ebenen; oberste Ebene 0,01 hPa), atmosChem: MRI-CCM2.1 (T42; 128 x 64 Längen-/Breitengrad; 80 Ebenen; oberste Ebene 0,01 hPa), Land: HAL 1.0, Ozean: MRI.COM4.4 (tripolar, primär 0,5° Breite/1° Länge mit meridionaler Verfeinerung bis zu 0,3° innerhalb von 10° nördlich und südlich des Äquators; 360 x 364 Längen-/Breitengrad; 61 Ebenen; oberste Gitterzelle 0-2 m), ocnBgchem: MRI.COM4.4, seaIce: MRI.COM4.4. Das Modell wurde in den nativen nominalen Auflösungen ausgeführt: Aerosol: 250 km, Atmosphäre: 100 km, atmosChem: 250 km, Land: 100 km, Ozean: 100 km, ocnBgchem: 100 km, seaIce: 100 km.
Quelle: WDC-Klima - GFDL-ESM4
UKESM1
UKESM1 besteht aus dem Ozeanmodell NEMO und dem Meereismodell CICE sowie dem Landoberflächenmodell JULES mit der dynamischen Vegetationssimulation TRIFFID. Darüber hinaus simuliert das Modell die Atmosphärenchemie und Aerosole mit UKCA, die marine Biogeochemie mit MEDUSA und die dynamischen Eisschilde mit dem Modell BISICLES. Quelle: UKESM - UKESM1
CanESM5
Das Klimamodell CanESM5, das Teil des CMIP6-Projekts ist, wurde 2019 veröffentlicht. Es besteht aus: Aerosol: interaktiv, Atmosphäre: CanAM5 (native Atmosphäre T63L49, lineares Gauß-Gitter T63; 128 x 64 Längen-/Breitengrad; 49 Ebenen; oberste Ebene 1 hPa), Atmosphärenchemie: vorgegebene Oxidantien für Aerosole, Land: CLASS3.6/CTEM1.2, Landeis: vorgegebene Eisschilde, Ozean: NEMO3.4.1 (tripolares ORCA1-Gitter, 1 Grad mit Verfeinerung auf 1/3 Grad innerhalb von 20 Grad um den Äquator; 361 x 290 Längen-/Breitengrad; 45 vertikale Ebenen; oberste Gitterzelle 0–6,19 m), Ozean-Biogeochemie: Canadian Model of Ocean Carbon (CMOC); NPZD-Ökosystem mit nach OMIP vorgegebener Karbonatchemie, Meereis: LIM2. Das Modell wurde vom Canadian Centre for Climate Modelling and Analysis, Environment and Climate Change Canada, Victoria, BC V8P 5C2, Kanada (CCCma) in den nativen nominalen Auflösungen betrieben: Aerosol, Atmosphäre, Atmosphärenchemie, Land, Landeis: 500 km; Ozean, Ozean-Biogeochemie, Meereis: 100 km. Quelle: WDC Climate – CanESM5
CNRM-CM6-1
Das Klimamodell CNRM-CM6-1 wurde 2017 veröffentlicht und ist ebenfalls Teil des CMIP6-Projekts. Es besteht aus: Aerosol: vorgegebene Monatsfelder, berechnet mit dem Schema TACTIC_v2, Atmosphäre: Arpege 6.3 (T127; reduziertes Gauß-Gitter mit insgesamt 24572 Gitterpunkten auf 128 Breitenkreisen, 256 Gitterpunkte je Breitenkreis zwischen 30° N und 30° S, abnehmend auf 20 bei 88,9° N und 88,9° S; 91 Ebenen; oberste Ebene 78,4 km), Atmosphärenchemie: OZL_v2, Land: Surfex 8.0c, Ozean: Nemo 3.6 (eORCA1, tripolar, primär 1 Grad; 362 x 294 Längen-/Breitengrad; 75 Ebenen; oberste Gitterzelle 0–1 m), Meereis: Gelato 6.1. Das Modell wurde vom CNRM (Centre National de Recherches Météorologiques, Toulouse 31057, Frankreich) und vom CERFACS (Centre Européen de Recherche et de Formation Avancée en Calcul Scientifique, Toulouse 31057, Frankreich) in den nativen nominalen Auflösungen betrieben: Aerosol, Atmosphäre, Atmosphärenchemie, Land: 250 km; Ozean, Meereis: 100 km. Quelle: WDC Climate – CNRM-CM6-1
CNRM-ESM2-1
Das Erdsystemmodell CNRM-ESM2-1 wurde 2017 veröffentlicht und ist ebenfalls Teil des CMIP6-Projekts. Es besteht aus: Aerosol: TACTIC_v2, Atmosphäre: Arpege 6.3 (wie CNRM-CM6-1: T127; 91 Ebenen; oberste Ebene 78,4 km), Atmosphärenchemie: REPROBUS-C_v2, Land: Surfex 8.0c, Ozean: Nemo 3.6 (eORCA1, tripolar, primär 1 Grad; 362 x 294 Längen-/Breitengrad; 75 Ebenen; oberste Gitterzelle 0–1 m), Ozean-Biogeochemie: Pisces 2.s, Meereis: Gelato 6.1. Das Modell wurde von CNRM und CERFACS (Toulouse, Frankreich) in den nativen nominalen Auflösungen betrieben: Aerosol, Atmosphäre, Atmosphärenchemie, Land: 250 km; Ozean, Ozean-Biogeochemie, Meereis: 100 km. Quelle: WDC Climate – CNRM-ESM2-1
EC-Earth3
Das Klimamodell EC-Earth3 (EC-Earth 3.3) wurde 2019 veröffentlicht und ist ebenfalls Teil des CMIP6-Projekts. Es besteht aus: Atmosphäre: IFS cy36r4 (TL255, linear reduziertes Gauß-Gitter, entsprechend 512 x 256 Längen-/Breitengrad; 91 Ebenen; oberste Ebene 0,01 hPa), Land: HTESSEL (in das IFS integriertes Landoberflächenschema), Ozean: NEMO3.6 (ORCA1, tripolar, primär 1 Grad mit meridionaler Verfeinerung auf 1/3 Grad in den Tropen; 362 x 292 Längen-/Breitengrad; 75 Ebenen; oberste Gitterzelle 0–1 m), Meereis: LIM3. Das Modell wurde vom EC-Earth-Konsortium aus 32 europäischen Einrichtungen (Koordination: Rossby Centre, Swedish Meteorological and Hydrological Institute, SMHI, Norrköping, Schweden) in der nativen nominalen Auflösung von 100 km für alle Komponenten betrieben. Quelle: WDC Climate – EC-Earth3
MIROC6
Das Klimamodell MIROC6 wurde 2017 veröffentlicht und ist ebenfalls Teil des CMIP6-Projekts. Es besteht aus: Aerosol: SPRINTARS6.0, Atmosphäre: CCSR AGCM (T85; 256 x 128 Längen-/Breitengrad; 81 Ebenen; oberste Ebene 0,004 hPa), Land: MATSIRO6.0, Ozean: COCO4.9 (tripolar, primär 1 Grad; 360 x 256 Längen-/Breitengrad; 63 Ebenen; oberste Gitterzelle 0–2 m), Meereis: COCO4.9. Das Modell wurde von JAMSTEC (Japan Agency for Marine-Earth Science and Technology, Kanagawa, Japan), AORI (Atmosphere and Ocean Research Institute, The University of Tokyo, Chiba, Japan), NIES (National Institute for Environmental Studies, Ibaraki, Japan) und R-CCS (RIKEN Center for Computational Science, Hyogo, Japan) in den nativen nominalen Auflösungen betrieben: Aerosol, Atmosphäre, Land: 250 km; Ozean, Meereis: 100 km. Quelle: WDC Climate – MIROC6
Quellen:
Eyring, V., S. Bony, G. A. Meehl, C. A. Senior, B. Stevens, R. J. Stouffer, and K. E. Taylor, 2016: Overview of the Coupled Model Intercomparison Project Phase 6(CMIP6) experimental design and organization. Geoscientific Model Development, 9, 1937−1958, https://doi.org/10.5194/gmd-9-1937-2016.Lange, S.: Trend-preserving bias adjustment and statistical downscaling with ISIMIP3BASD (v1.0), Geoscientific Model Development, 12, 3055–3070, https://doi.org/10.5194/gmd-12-3055-2019, 2019a.
Lange, S.: ISIMIP3BASD v2.4.1, https://doi.org/10.5281/zenodo.3898426, 2020.
ISIMIP3b
WGCM CMIP6
Szenarienauswahl
Das Portal KlimafolgenOnline zeigt zwei der vier Haupt-Representative Concentration Pathways (RCPs): RCP2.6, RCP4.5, RCP6.0 und RCP8.5., sogenannte Repräsentative Konzentrationspfade. Diese wurden für den fünften Sachstandsbericht des Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) von der Wissenschaftsgemeinde erarbeitet.
Die im Portal verwendeten RCP-Szenarien 2.6 und 8.5 berücksichtigen unterschiedlich hohe treibhausgasinduzierte Strahlungsantriebe für den Zeitraum 2021-2100. Entscheidend für den jeweilig unterschiedlichen Temperaturanstieg in den Szenarien ist die Intensität des zukünftigen Klimaschutzes von 2021 bis 2100, die den Strahlungsantrieb sowie die Treibhausgaskonzentration beeinflussen.
Das Szenarium RCP 2.6 zeigt eine mögliche Entwicklung, die die weltweite Zwei-Grad-Obergrenze voraussichtlich einhält. Voraussetzung dafür ist ein starker Klimaschutz. Die Festlegung der Zwei-Grad-Obergrenze ist ein politisches Ziel, da die Wissenschaft davon ausgeht, dass die Klimafolgen bei einer Erwärmung unterhalb dieser Temperatur noch beherrschbar wären. Nähere Informationen findet man im deutschen Synthesebericht des Fünften Sachstandberichts des IPCC. Dieses Dokument ist als PDF im Menü unter Klimawissen hinterlegt. Beim UN-Klimagipfel in Paris im Dezember 2015 haben 195 Staaten ein neues Abkommen gegen die Erderwärmung beschlossen. Demnach soll die Erderwärmung auf "deutlich unter zwei Grad" gegenüber vorindustriellen Bedingungen begrenzt werden.
Das Szenarium RCP 8.5 ist das Worst-Case-Szenarium. Es betrachtet eine mögliche Klimaentwicklung bei weiter steigenden Treibhausgasemissionen ohne zusätzliche Klimaschutzmaßnahmen. Daraus ergibt sich ein weltweit mittlerer Temperaturanstieg zwischen 3,6 °C und 4,1 °C bis 2100 gegenüber vorindustriellem Niveau, wenn man die derzeitig zur Verfügung stehenden Szenarienläufe der globalen Klimamodelle zugrunde legt.
In Deutschland liegt die mittlere Temperaturzunahme bis 2100 gegenüber vorindustriell im Bereich von +2°C (RCP2.6) und +5°C (RCP8.5).
Beobachtungsdaten
Historische Beobachtungen der klimatischen Entwicklungen wie im Sektor Klima dargestellt, basieren auf Stationsdaten, die seit 1961 bis heute zum Messnetz des DWD gehören.
Sie liefern Tageswerte meteorologischer Messgrößen an ca. 220 synoptischen Stationen und an ca. 1200 Niederschlagsstationen.
Dieser Stationsdatensatz ist die Basis für die Homogenisierung und räumlichen Interpolation auf ein hochauflösendes Gitter unter Berücksichtigung topografischer Gegebenheiten. Bei der Homogenisierung und Interpolationen werden Werte benachbarter Stationen berücksichtigt. Die Berechnung von abgeleiteten Klimaindikatoren erfolgt auf den interpolierten täglichen Basisdaten. Mögliche Artefakte können im Einzelfall nicht ausgeschlossen werden.
Interpolation
Zur Darstellung der aus den täglichen Klimadaten abgeleiteten Klimaindikatoren wurde eine Methode angewendet, bei der die verfügbaren Informationen an den Standorten der Messstationen auf Gitterpunkte interpoliert wurden. Deren räumliche Auflösung beträgt ca. 4 x 4 km für das es auch Höhenwerte aus einem Digitalen Geländemodell gibt. Die Methode berücksichtigt u.a. bestehende Gradienten der Werte in verschiedenen Höhenstufen im Stationsnetz. Vor der eigentlichen Interpolation werden die Höheneffekte im Stationsnetz eliminiert. Der gesuchte Wert am entsprechenden Gitterpunkt wird dann durch eine gewichtete Summierung der Stationsdaten innerhalb eines vorgegebene Einflussradius (benachbarte Stationen) bestimmt, indem anschließend die Summe durch die Stationsanzahl geteilt wird. Der Höheneffekt wird dann im Anschluss auf das Zielgitter entsprechend der Höhenwerte aufgeprägt.
Globalstrahlung (rsds): Für die Globalstrahlung wird ein abweichendes Verfahren verwendet. Eine Prüfung, bei der jede Station einzeln weggelassen und aus den übrigen vorhergesagt wurde, zeigte, dass die Höhenkorrektur die Ergebnisse hier verschlechtert. Die Werte werden daher ohne Höhengradient interpoliert, mit radialen Basisfunktionen über die Entfernung in Kilometern, ergänzt um einen konstanten und einen linearen Anteil. Der mittlere Fehler an den Stationen sinkt dadurch von rund 20 auf rund 16,5 W/m2; Werte außerhalb von 0–400 W/m2 werden begrenzt. Die beobachtete Globalstrahlung selbst wird an den Stationen aus der Sonnenscheindauer abgeleitet (siehe Erläuterung zur Variable).
Weiterführende Literatur:
Cressie N., 1993, Statistics for spatial data, Wiley Series in Probability and Statistics
https://app.readthedocs.org/projects/pykrige/downloads/pdf/latest/
Klimabasisdaten
Neue Daten für Deutschland und Bayern
2025 gab es ein UPDATE mit folgenden Ergänzungen:
- - Die Klimadatenbasis wurden für den Beobachtungszeitraum bis 2020 aktualisiert.
- - Das Klimamodellensemble wurde um weitere Modellläufe (Euro-Cordex) ergänzt und um historische Simulationen erweitert.
- - Die Bias-Korrektur der Simulationsdaten wurde mit einer eigenen Software vorgenommen.
- - Die Ergebnisdaten wurden auf ein feineres Gitter unter Berücksichtigung topografischer Besonderheiten interpoliert.
Unterschiede
Der Unterschied zu dem ab 2019 genutzten Impact2C-Datensatz ist im Kern ein umfassenderes Modellensemble von 17 Läufen für das RCP8.5 Szenarium. Die daraus resultierende Statistik ausgewählter Klimaindikatoren für einen 30-jährigen Zeitraum basiert somit auf 30x17=510 Jahreswerten (anstatt 120). Bei der Entwicklung einzelner Indikatoren kann es im Vergleich dazu zu deutlichen Abweichungen kommen.
Die Spannbreite der Jahresmitteltemperatur in Deutschland bleibt mit 11°C bis 14°C (RCP8.5 bis 2100) in etwa erhalten. Größere Unterschiede zeichnen sich bei der mittleren Anzahl der Hitzetage ab. In den aktuellen Daten liegt der Wert bei knapp 30 Tagen. Vorher waren es etwas mehr als 20 Tage in Deutschland.
Das umfassendere Ensemble macht sich auch bei den Gesamtniederschlägen bemerkbar. Je mehr Modelle, desto größer die Spannbreite der Variabilität im Jahresniederschlag. Im Mittel bleiben die Entwicklungen auf historischem Niveau. Mehr Starkregen und höhere Mitteltemperaturen begünstigen jedoch längere Trockenphasen.
Beobachtungsdaten: 1961-2020
Für die Aktualisierung des Beobachtungsdatensatzes wurden nur Messstationen berücksichtigt, die seit 1961 bis heute zum DWD Stationsnetz gehören. Dazu zählen ca. 220 synoptische Stationen und ca. 1200 Niederschlagsstationen. Alle liefern tägliche Werte meteorologischer Messgrößen. Aufgrund der begrenzten Stationsdichte können vorallem kleinräumige Phänomene bzw. regionale Besonderheiten nicht in ganzer Schärfe abgebildet werden. Dieses Stationsnetz markiert gleichzeitig die Basis für die Aufbereitung der Szenariendaten (siehe Interpolation).
Klimamodellensemble: historisch und zukünftig
Das aktuell 17 Simulationen umfassende RCP8.5 Klimamodellensemble wurde um die historische Simulationsperioden ab 1971 ergänzt. Der gesamte Simulationszeitraum umfasst somit insgesamt 130 Jahre. Für das RCP2.6 Szenario ist das Ensemble deutlich kleiner, weil dafür weniger Läufe verfügbar sind. Für den historischen Zeitraum lassen sich in der aktuellen Version die Entwicklungen im Modellensemble und in den Beobachtungen miteinander vergleichen. In vielen der Indikatoren zeigt sich, dass die Simulationen im Einklang mit den Beobachtungen verlaufen. Phänomene wie Frühjahrstrockenheit weisen Diskrepanzen auf, die auf Modellschwächen hindeuten.








