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ArbeitskreisKlima

Tagungsband

35. Jahrestreffen des Arbeitskreises Klima in Bad Dürkheim an der Weinstraße

04. - 06. November 2016

35. Jahrestreffen des Arbeitskreises Klima Bad Dürkheim 2016

1

Tagungsband zur

35. Sitzung des Arbeitskreises Klima

der Deutschen Gesellschaft für Geographie

vom 4. bis 6. November 2016

Tagungsort:

Kurpark‐Hotel Bad Dürkheim

Schloßplatz 1‐4

67098 Bad Dürkheim

www.kurpark‐hotel.de

Ausrichter:

Prof. Dr. rer. nat. Sascha Henninger

Fachgebiet Physische Geographie & Fachdidaktik

Technische Universität Kaiserslautern

Pfaffenbergstr. 95

67663 Kaiserslautern

Mit freundlicher Unterstützung durch:


2

Inhaltverzeichnis

Tagungsprogramm Seite 03

Abstracts Seite 08

Liste der Teilnehmer/innen Seite 69


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Tagungsprogramm

Freitag, 04. November 2016

13:30 Begrüßung – Sascha Henninger

Session I Stadt‐ und Geländeklimatologie Leitung: Endlicher, W.

13:40 14:20 15:00

Bechtel, B. et al. Dienst, M. et al. Fenner, D. et al.

Geländeklima im Jahresgang der Oberflächentemperatur – das Beispiel der kanarischen Inseln Der Einfluss unterschiedlicher Bodenbedeckung auf städtische Temperaturen in Brno – Potenziale zur Korrektur langer Temperaturzeitreihen Crowdsourcing von Lufttemperaturdaten: Herausforderungen und Möglichkeiten für lokalskalige Analysen in Berlin

15:40 Pause

16:10 16:50

Snowdon‐Mahnke, A. & Arens, S. Fabisch, M. & Henninger, S.

Integriertes kommunales Klimaanpassungskonzept Hagen: Bewertung der Betroffenheit gegenüber Hitze im Kontext des demografischen Wandels Natürliche und anthropogene Indikatoren als Analyseinstrument von siedlungsklimatischen Risiko‐ und Potenzialflächen

17:30

Kurzpräsentationen Wiesner, S. & Ament, F. Scherber, K. et al. Fehrenbach, U. et al. Holtmann, A. et al. Finn, J. & Henninger, S.

Meteorologischer Antrieb und städtische Modifikation – ein dreidimensionales Messkonzept BMBF‐Fördermaßnahme „Stadtklima im Wandel“ BMBF‐Verbundprojekt „Dreidimensionale Observierung atmosphärischer Prozesse in Städten (3DO)“ BMBF‐Projekt „Dreidimensionales Monitoring atmosphärischer Prozesse in Berlin“ Auswirkung horizontaler Photovoltaik im urbanen Raum auf die siedlungsklimatischen Gegebenheiten

18:20

Postervorstellungen Beck, C. et al. Beck, C. et al. Grunwald, L. et al.

Ermittlung und klimatische Charakterisierung von Local Climate Zones in der Stadtregion Augsburg Untersuchung der klimatischen und gesundheitsrelevanten Effekte von Grün‐ und Wasserflächen in Augsburg Wirkpotenziale von Dachbegrünung im urbanen Raum – exemplarische Ergebnisse


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Ketzler, G. et al. Moghaddam, M. & Henninger, S.

Modellstudie zu Kaltlufteffekten in stadtnahen Tälern Sustainable Urban Development by Expanding the Green Roofs to improve the Urban Environment Quality

18:30 Abendessen

19:30 Abendvortrag Umgang mit großen Hochwasserereignissen – aus

Erfahrung klug geworden?

20:30 Social Event

Samstag, 05. November 2016

Session II Klimawandel und Variabilität Leitung: Schneider, C.

08:30 09:10

Schneider, L. Schultz, J. et al.

Die großräumigen Klimaauswirkungen von Vulkaneruptionen im letzten Jahrtausend ermittelt anhand dendrochronologischer Dichtereihen Nichtlineare Prozesse im Klimasystem und ihr Einfluss auf die Sensitivität von Proxies

09:50

Postervorstellungen und interaktive Präsentationen Kahle, M. & Glaser, R. Gerlitz, L. Hoffmann, K. et al. Haag, I. et al. Bösmeier, A. Giemsa, E.

Vorstellung der aktuellen Version der Virtuellen Forschungsumgebung tambora.org Nordhemisphärische Schneebedeckungs‐Anomalien während der Herbstmonate und ihre Wirkung auf die winterlichen Zirkulations‐ und Niederschlagsmuster über Zentralasien The stable water isotope signal in firn cores from high‐accumulation regions in West Antarctica ‐ A proxy for the high‐resolution reconstruction of regional climate variability Climate trend analysis in western Central Asia Datenexploration und ‐analyse zu Rekonstruktion, Modellierung und Klassifizierung historischer Hochwasserereignisse im Rheineinzugsgebiet unter Einbeziehung von Fuzzy‐Logic Spuren(gas)suche auf Deutschlands höchstem Berg

10:05 Pause

10:35

Falk, U. et al.

Glacier melt modelling of the inland ice cap of King George Island


5

11:15

Klippel, L. et al.

Expositionseffekte im Wachstum und Klimasignal von Pinus heldreichii

Session III Klimafolgenforschung Leitung: Glaser, R.

11:55 Rathmann, J. Klimaökonomische Modellierung von Rückkopplungen im Klimasystem basierend auf dem DICE2013R Modell

12:35

Kurzpräsentationen Himmelsbach, I. et al. Scholze, N. et al.

DRIeR – "Drought impacts, processes and resilience: making the invisible visible" Clim’Ability – Klimaanpassungsstrategien für Unternehmen in der Metropolregion Oberrhein

12:55 Mittagspause

Session IV Transfer von Klimatologie und Meteorologie in

die schulische Ausbildung Leitung: Henninger, S.

14:00 14:40

Feja, K. et al. Brockmüller, S. et al.

„Klimawandel findet Stadt“ – ein Konzept zur Förderung der Bewertung von Klimafolgen und Anpassungsstrategien in städtischen Räumen im Sinne des entdeckenden und forschenden Lernens Auszubildende begegnen dem Klimawandel – klimAZUBI

15:20

Postervorstellungen und interaktive Präsentationen Kaiser, T. et al. Bell, N. & Henninger, S. Flügel H. Foken, T. & Babel, W. Reinhardt, K. & Samimi, C. Gerling, L. & Weber, S. Kaspar‐Ott, I. et al.

„In 80 Minuten um die Welt“ – Geobotanik als verknüpfendes Element für interdisziplinäre Unterrichtskonzepte in Klimageographie und Biologie Unterrichtskonzepte in Klimageographie und Biologie Cloudwalk – Eine Reise ins All Klimatologie für alle – Wetterphänomene von der ISS beobachtet Are trend analyses from FLUXNET station data realistic? Machine‐Learning‐Algorithmen und rein mathematische Interpolationsverfahren – Ein Methodenvergleich zur Interpolation von Winddaten Zentralasiens Modellierung der Partikelanzahlgrößenverteilung beim Transport vom Straßenrand in den urbanen Hintergrund unter Anwendung inverser Methoden Gewichtung von Klimamodellen mittels statistischer Downscaling‐Ergebnisse für den Niederschlag des Mediterranen Raums


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Postervorstellungen und interaktive Präsentationen Philipp, A. et al. Homann, M. et al. Hertig, E. Andersen, H. et al. Beck C. et al. Lehnert, L. et al. Ring, C. et al. Fuchs, J. Otto, M. Pollinger, F. et. al.

Grenzschichtsondierung mithilfe unbemannter Luftfahrt‐systeme im Rahmen der Messkampagne ScaleX 2016 Zirkulationstypen und extreme Gebietsniederschläge im Klimawandel in Mitteleuropa – das Projekt WETRAX Validierung von Extremen im Rahmen der COST Action VALUE Prozesse niedriger Wolken in multivariaten statistischen Modellen Einflüsse von Wetterlagen auf Schlaganfälle in der Region Augsburg Nebelwassereintrag in der Atacamawüste: Untersuchungs‐design und erste Ergebnisse des DFG‐Crustweathering‐Projektes Fingerprinting zur Evaluation von Klimamodellen und Abschätzung der Unsicherheiten über Zukunftsprojektionen Einfluss der Luftmassenherkunft auf die Eigenschaften niedriger Wolken im Südostatlantik Kälteeinbrüche in den tropischen Anden – Analyse der synoptischen Bedingungen und regionalen Einflussgrößen im nördlichen Altiplano (Süd‐Peru und West‐Bolivien) Empirische Gewichtung von Multi‐Modell Ensembles für probabilistische Klimawandelprojektionen im Mittelmeerraum

15:50 Postersession mit Kaffee

Session V Klimamodellierung und ‐projektion Leitung: Jacobeit, J.

16:20 17:00

Kaspar, S. et al. Merkenschlager, C. et al.

Statistisches Downscaling zur lokalen Abschätzung von wasserhaushaltsrelevanten meteorologischen Zielgrößen an der Zugspitze und dem Hohen Sonnblick Berücksichtigung variierender Prädiktor‐Prädiktand‐Beziehungen bei der Abschätzung zukünftiger Starkniederschlagsereignisse im Mittelmeerraum

17:45 Arbeitskreissitzung

18:45 Pfälzer Abend


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Sonntag, 06. November 2016

Session VI Messmethoden in der Klimatologie und Meteorologie Leitung: Bendix, J.

08:30 09:10 09:50

Vogt, U. & Samad, A. Hannak, L. Kurzpräsentation Schneider, C. et al.

Räumliche und zeitliche Variabilität von NO2 und Partikeln entlang einer verkehrsreichen Bundesstraße in Stuttgart ‐ Ergebnisse von Fahrradmessungen und Passivsammler‐Messungen Parallelmessungen an Klimareferenzstationen in Deutschland 3DO, Teilprojekt: Urbane Mobile Messsysteme und GIS‐Integration (URBMOBI‐GIS) & MOASIK, Teilprojekt: Urbane Strahlung und Gebäudeparametrisierung

10:00 Pause

Session VII Umweltmeteorologie Leitung: Cermak, J.

10:30

Konter, O.

Klimasensitivität von Jahrringbreite‐ und Weindaten aus der Haardt/Pfalz

11:10

Kurzpräsentation Werkmeister,C. et al.

Humanbiometeorologische Untersuchungen unter‐schiedlicher urbaner Grünanlagen in Aachen und dem Bergischen Städtedreieck

Session VIII Regionale Klimatologie Leitung: Weber, S.

11:20

Möller, M.

Wie stark wird die Massenbilanz der Gletscher auf Spitzbergen vom Arktischen Ozean beeinflusst?

12:00

Kurzpräsentationen Wolf, N. et al. Cermak, J. et al. Schneider, C. et al.

Fog Ecosystems in the Atacama Desert under Climate Change NaFoLiCA: Namib Fog Life Cycle Analysis Niederschlagsmuster, Schnee‐ und Gletscher‐Reaktion in Hochasien und ihre Variabilität auf subdekadischen Zeitskalen (prime)

12:30 Verabschiedung


8

Geländeklima im Jahresgang der Oberflächentemperatur –

das Beispiel der kanarischen Inseln.

Benjamin Bechtel, Johannes Weidinger & Jürgen Böhner

Universität Hamburg

Die Landoberflächentemperatur (LST) ist ein wichtiger Parameter für Klimatologie, Hydrologie und

Ökologie, der möglicherweise bald in die Liste der essential climate variables aufgenommen wird. Dem

Vorteil einer flächenhaften Verfügbarkeit stehen allerdings nach wie vor methodische

Herausforderungen wie Emissionsschätzung, Atmosphärenkorrektur, und Wolkenbedeckung

gegenüber. Der Temperaturjahresgang (ATC) ist ein vielversprechender Ansatz, um einige dieser

Schwierigkeiten zu überwinden. Dabei wird ein einfaches Modell an die saisonalen Variation in MODIS

Beobachtungen (1 km Auflösung, 4 mal am Tag) angepasst und daraus Jahresgangsparameter (ACP)

abgeleitet. Diese globale LST‐Klimatologie ermöglicht es, LST Muster unter weitgehend wolkenfreien

Bedingungen für jeden Tag des Jahres zu schätzen und liefert darüber hinaus Maße für die Variabilität

und die Häufigkeit von Wolken‐Vorkommen. Obgleich LSTs wichtige Oberflächenklimaeigenschaften

vom globalen bis zum städtischen Maßstab reproduzieren können, wurde ihre Eignung für

geländeklimatische Fragestellungen bislang wenig untersucht. In diesem Beitrag wird dies anhand

einer Fallstudie exemplarisch beleuchtet. Der Kanarische Archipel, westlich von Marokko besteht aus

sieben Inseln mit einer Gesamtfläche von etwa 7500 km². Während das Klima im Allgemeinen stabil ist

und von Azorenhoch und Passatwinden dominiert wird, zeigt es eine große Variation von Klimaten mit

B (Trocken‐), C (warmgemäßigten Regen‐) und sogar D (borealen) Klimaten auf dem Pico del Teide (mit

3718 m der höchsten Berg Spaniens). Weitere Fallstudien wie etwa für den Himalaya sind in Planung.


9

Der Einfluss unterschiedlicher Bodenbedeckung auf städtische Temperaturen in Brno –

Potenziale zur Korrektur langer Temperaturzeitreihen

Manuel Dienst1, Isabel Knerr1, Jenny Lindén2, Petr Dobrovolný3 & Jan Esper1

Universität Mainz1, IVL Schweden2 & Masaryk University3

Temperaturzeitreihen, die bis in das 19. Jahrhundert zurückreichen, sind sehr wertvoll bei der Analyse

von vergangenem und rezentem Klima. Leider sind eben diese Datensätze rar und nicht selten ist deren

Qualität und Homogenität durch Veränderungen in den Messinstrumenten, den Messzeitpunkten

oder einem Wechsel der Beobachter beeinträchtigt. Die größten Fehlerquellen sind allerdings

Standortwechsel der meteorologischen Stationen und, da die meisten historischen Messungen in oder

in der Nähe von urbanen Gebieten stattfanden, urbanes Wachstum in deren Umgebung. Städtische

Gebiete zeichnen sich in der Regel durch höhere Temperaturen als das Umland aus, da zunehmende

Versiegelung und die Errichtung von Gebäuden einen Rückgang der Evapotranspiration und der

Windgeschwindigkeiten zur Folge haben, während zur gleichen Zeit mehr Solarstrahlung absorbiert

wird und Wärmestrahlung schlechter entweicht.

Vor diesem Hintergrund sollte der Zusammenhang zwischen Bodenbedeckung und Temperatur in

einem urbanen Gebiet geklärt und quantifiziert werden, um im Anschluss daran den Effekt der

städtischen Wärmeinsel auf die historischen und rezenten Messungen in Brno bestimmen zu können.

Für die räumliche Analyse der Temperaturen wurden die Daten von 14 in Brno verteilten Sensoren

genutzt. Im Abstand von jeweils 300m, 500m und 1000m um diese Stationen wurde die

Bodenbedeckung digitalisiert und kategorisiert. Bei Auswertung des Zusammenhanges zwischen

Temperatur und verschiedener Bodenbedeckung zeigten sich die höchsten signifikanten

Korrelationswerte für saisonale Minimum – und Mitteltemperaturen bei Einbeziehung eines Gebietes

im Umkreis von 300m bzw. 500m um die Sensoren. Beispielsweise steigen bei einer Zunahme des

Gebäudeanteils um 10% die winterliche Minimumtemperatur um mehr als 0,2°C und die

Mitteltemperatur im Frühling ebenfalls um knapp 0,2°C. Eine Erhöhung des Grünanteils wiederum

senkt die Temperaturen ab. Da Lage und Umgebung der historischen Wetterstation bekannt sind,

konnte die damalige Landbedeckung ebenfalls digitalisiert und die eben angeführten Resultate genutzt

werden, um die Auswirkung der urbanen Wärme des historischen Brno auf die Zeitreihe zu ermitteln.

Eine Korrektur dieses fehlerhaften Einflusses in der Zeitreihe würde eine Absenkung der Temperaturen

zur Folge haben, die in frühen Jahren besonders ausgeprägt wäre und auf dem Weg zur Gegenwart

immer schwächer würde, da die Station sukzessive aus stark urbanen Gebieten ins Umland verlagert

wurde. Die Korrektur würde zudem den in der Zeitreihe zuvor schon inhärenten Erwärmungstrend

verschärfen.


10

Crowdsourcing von Lufttemperaturdaten: Herausforderungen und Möglichkeiten für

lokalskalige Analysen in Berlin

Daniel Fenner1, Fred Meier1, Marco Otto1, Benjamin Bechtel2 & Dieter Scherer1

Technische Universität Berlin1 & Universität Hamburg2

Die experimentelle Untersuchung stadtklimatologischer Fragestellungen ist stark von der

Verfügbarkeit und Qualität geeigneter Messdaten abhängig. Klassische meteorologische Messnetze

decken häufig nur unzureichend und mit wenigen Stationen die große Heterogenität städtischer

Strukturen ab, welche auf der Lokalskala (hunderte Meter bis wenige Kilometer) bezüglich der

Lufttemperatur zu charakteristischen Veränderungen führen können. Zur Untersuchung

lokalklimatischer Prozesse und zur Einordnung von Messstationen in den lokalen Kontext haben

Stewart und Oke (2012) das Konzept der Local Climate Zones (LCZs) entwickelt. Der von Bechtel et al.

(2015) entwickelte Ansatz ermöglicht es zudem, ganze Stadtgebiete mittels Fernerkundungsdaten

nach dem LCZ‐Konzept zu klassifizieren.

Für privat betriebene Wetterstationen, von denen die Daten ins Internet übertragen werden und

kostenlos von Externen abgerufen werden können (sogenanntes „Crowdsourcing“), stellt sich die

Frage, ob diese klassische Messnetze für lokalskalige Untersuchungen ergänzen können. Die Firma

„netatmo“ (www.netatmo.de) stellt private Wetterstationen her und vertreibt diese weltweit, der

Nutzer entscheidet, welche seiner Messdaten freigegeben werden. Alle frei verfügbaren Daten der

Lufttemperatur wurden automatisiert seit Januar 2015 für Berlin und Umgebung stündlich von uns

gesammelt. Im Januar 2015 haben rund 950 Stationen Daten gesendet, seitdem ist die Anzahl auf über

1500 Stationen gestiegen.

Die Genauigkeit der netatmo‐Sensoren haben wir in Klimakammer‐ und Freilandexperimenten

untersucht. Weitergehend wurden die Daten der Lufttemperatur des gesamten Stationskollektivs

umfassend qualitätsgeprüft. Für Berlin und Umgebung wurde zudem eine LCZ‐Klassifikation

angefertigt und die Standorte der Messstationen den LCZs zugeordnet. Die qualitätsgeprüften Daten

wurden dann für das Jahr 2015 hinsichtlich der LCZs untersucht: (1) Abdeckung der LCZs durch

netatmo‐Stationen, (2) Jahresgang der Lufttemperatur der LCZs mit Fokus auf intra‐LCZ Varianz und

dem Vergleich mit professionellen Messnetzen sowie (3) der Analyse von inter‐LCZ Differenzen.

Die Ergebnisse zeigen, dass die Daten der netatmo‐Stationen geeignet sind, um lokalklimatische

Charakteristika der Lufttemperatur zu untersuchen, wobei dies insbesondere auf städtische Flächen

zutrifft, wo eine ausreichend hohe Anzahl an Stationen verfügbar ist. Unbebaute Landoberflächen sind

schlecht oder gar nicht von netatmo‐Stationen abgedeckt. Die Varianz in der Lufttemperatur innerhalb

städtischer LCZs ist insbesondere am Tag hoch, statistisch signifikante Unterschiede zwischen

verschiedenen LCZs treten nur in einigen Monaten und zwischen einzelnen LCZs auf. In Nachtstunden

ist die intra‐LCZ Varianz geringer, die Unterschiede in der Lufttemperatur zwischen LCZs deutlicher

ausgeprägt und vergleichbar mit Daten aus professionellen Messnetzen.

‐ Bechtel, B., P. J. Alexander, J. Böhner, J. Ching, O. Conrad, J. Feddema, G. Mills, L. See, I. D. Stewart (2015): Mapping Local Climate

Zones for a Worldwide Database of the Form and Function of Cities. ISPRS Int. J. Geo‐Inf. 4: 199‐219. doi: 10.3390/ijgi4010199

‐ Stewart, I. D., T. R. Oke (2012): Local climate zones for urban temperature studies. Bull. Amer. Meteor. Soc. 93 (12): 1879‐1900.

doi: 10.1175/BAMS‐D‐11‐00019.1


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Integriertes kommunales Klimaanpassungskonzept Hagen: Bewertung der Betroffenheit

gegenüber Hitze im Kontext des demografischen Wandels

Astrid Snowdon‐Mahnke1 & Sophie Arens2

Regionalverband Ruhr1 & Technische Universität Dortmund2

Die Stadt Hagen als altindustrialisierte Stadt steht schon heute vor großen demografischen und

klimatischen Herausforderungen. Bereits seit Mitte der 90er Jahre geht die Zahl der Einwohner der

Stadt kontinuierlich zurück. Bis zum Jahr 2030 soll die Bevölkerung der Stadt noch einmal um knapp

15% schrumpfen. Hagen ist damit die am zweitstärksten schrumpfende Stadt in NRW.

Gleichzeitig wird die Anzahl der über 65‐jährigen im Stadtgebiet deutlich zunehmen. Der durch den

Klimawandel zu erwartende Anstieg der Hitzebelastung wird dabei zunehmend zur Belastung für die

alternde Gesamtbevölkerung.

Um die Auswirkungen des Klimawandels auf die sich wandelnde städtische Bevölkerung beurteilen zu

können, wurde im ersten Schritt die zeitliche Entwicklung der heißen Tage und der Tropennächte auf

der Basis der im Stadtgebiet ausgewiesenen Klimatope dargestellt. Als Berechnungsgrundlage dienten

dabei sog. Klimatopfaktoren für insgesamt sechs Klimatoptypen. Die Klimatopfaktoren beschreiben die

Differenzen zwischen verschiedenen Klimatoptypen und wurden für die Tropennächte und die heißen

Tage getrennt ermittelt. Als Datenbasis zur Ableitung der Klimatopfaktoren wurde dabei eine Vielzahl

an Klimadaten, die der Regionalverband Ruhr in den vergangenen Jahren in unterschiedlichen

Stadtgebieten innerhalb der Metropole Ruhr erhoben hat, herangezogen. Mit Hilfe der

Klimatopfaktoren, den Stationsdaten des DWD für verschiedene Bezugsperioden und den

Projektionsdaten für den Zeitraum 2021‐2050 wurde schließlich eine Beurteilung der Hitzebelastung

in den städtischen Quartieren von Hagen vorgenommen. Dabei wurden absehbare

Landnutzungsänderungen (Planungsabsichten der Stadt Hagen zur Entwicklung neuer Baugebiete)

über eine Anpassung des entsprechenden Klimatoptyps berücksichtigt.

Im zweiten Schritt wurde die Bevölkerungsstruktur des Hagener Stadtgebietes detailliert untersucht.

Dabei erarbeitet das Projekt ein integriertes Klimaanpassungskonzept mit einem innovativen

Analyseansatz. Es analysiert nicht nur die heutige Bevölkerungsstruktur und ihre Betroffenheit in Bezug

auf den Klimawandel, sondern es projiziert auch die zukünftige Bevölkerungsstruktur und ihre

Betroffenheit. Studien zu den zukünftigen Auswirkungen des Klimawandels auf den Raum oder eine

Gesellschaft beziehen sich zumeist auf zukünftige Klimaänderungen. Der Zeitbezug anderer Elemente

bspw. der Bevölkerung ist dabei jedoch nicht immer eindeutig (Greiving et al 2015).

Darüber hinaus wird, anders als in den meisten Anpassungskonzepten, die Betroffenheit der

Bevölkerung nicht nur über den Anteil Hochbetagter und Kleinkinder bewertet, sondern die gesamte

Bandbreite der Altersgruppen berücksichtigt. Untersuchungen zeigen, dass die Mortalitätsraten in

Hitzeperioden von Menschen hohen Alters erheblich steigen (z.B. Garcia‐Herrera et al. 2010).

Großmann et al. (2012) fordern jedoch darüber hinaus eine differenzierte Betrachtung aller

Altersgruppen. Sie fanden in einer Befragung zur subjektiven Hitzebelastung heraus, dass junge Alte

die geringste subjektive Wärmebelastung empfanden während jüngere und mittlere Altersgruppen

eine teilweise sehr hohe Hitzebelastung äußerten.

Im Rahmen des integrierten Anpassungskonzeptes für die Stadt Hagen werden folglich alle

Altersgruppen und ihre Zusammensetzung heute und in Zukunft berücksichtigt, um ein

Betroffenheitsprofil der Stadt Hagen zu ermitteln.


12

‐ Adger, W.N. (2006), Vulnerability. Global Environmental Change 16, 268‐281

‐ Füssel, H.‐M.&Klein, R.J.T. (2006): Climate Change Vulnerability assessments: An Evolution of Conceptual Thinking, Climatic

Change 75 (3): 301‐329, 2006

‐ Greiving, S., Zebisch, M., Schneiderbauer, S., Lindner, C., Lückenkötter, J., Fleischhauer, M., Buth, M., Kahlenborn, w., Schauser, I.

(2015): A consensus based vulnerability assessment to climate change in Germany. In: International Journal of Climate Change

Strategies and Management. Volume 7 Issue 3, S. 306 ‐ 326.

‐ Großmann, K.; Franck, U; Krüger, M.; Schlink, U.; Schwarz, N.; Stark, K. (2012) Soziale Dimensionen von Hitzebelastung in

Großstädten, disP ‐ The Planning Review, 48:4, 56‐68

‐ García‐Herrera, R.; Díaz, J.; Trigo, R. M.; Luterbacher, J.; Fischer, E. M. (2010): A Review of the European Summer Heat Wave of

2003. Critical Reviews in Environmental Science and Technology, 40, S.267–306.


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Natürliche und anthropogene Indikatoren als Analyseinstrument von

siedlungsklimatischen Risiko‐ und Potenzialflächen

Fabisch, Martin & Sascha Henninger


Der Mensch wird nicht nur durch den globalen Klimawandel beeinflusst, sondern ebenfalls durch lokale

Veränderungen, die aufgrund der anthropogenen Überformung der Landschaft entstehen. Besonders

ausgeprägt sind solche lokalen Klimamodifikationen in Städten. Dabei können bereits geringe

Veränderungen zu einer erheblichen Beeinträchtigung der Lebensqualität führen und bei Risikogruppen,

wie zum Beispiel Senioren, gesundheitliche Probleme hervorrufen. Vor dem Hintergrund des

demographischen Wandels sind diese lokalklimatische Modifikationen von zunehmender Bedeutung für die

räumliche Planung.

Um eine ökologische Siedlungsentwicklung betreiben zu können, müssen zunächst die lokalen

Gegebenheiten analysiert werden. Doch der flächendeckende Nachweis eines stadt‐ bzw.

siedlungsklimatischen Effektes ist nur durch aufwändige und in der Regel teure empirische Erhebungen

oder komplexe Modellierungen möglich. Oft können kleine Gemeinden diese Untersuchungen aufgrund

von fehlender fachlicher Qualifikation nicht selbstständig durchführen. Für ein externes Klimagutachten

stehen in der Regel nicht ausreichend Finanzmittel zur Verfügung.

Im Rahmen des Projektes soll ein Verfahren entwickelt werden, das es ermöglicht, kostengünstige

Klimaanalysen für kleine Siedlungen oder Stadtteile durchzuführen. Aus diesem Grund werden bei der

eigens hierfür entwickelten Matrix‐Methode nicht die Parameter direkt gemessen, sondern

siedlungsklimarelevante Indikatoren (z. B.: Versiegelungsgrad oder Baudichte) vor Ort aufgenommen.

Somit können bereits erste Anhaltspunkte für eine ökologische Siedlungsentwicklung erfasst werden. Viele

dieser Indikatoren entfalten ihre Wirkung allerdings erst im Wechselspiel mit anderen Indikatoren. Um

diese Wechselwirkungen zu erfassen und ein möglichst detailliertes und belastbares Ausgangsmaterial für

siedlungsökologische Handlungsempfehlungen zu erhalten, werden unterschiedliche Indikatoren in einer

Matrix gegenübergestellt. Je nach Ausprägungsintensität der Indikatoren kann so die

Eintrittswahrscheinlichkeit eines Stadtklimaphänomens abgeschätzt werden.

Die Bestandsaufnahme der Indikatoren erfolgt anhand eines Rasters mit einer Auflösung zwischen 50 und

100 Metern (heterogene bzw. homogene Siedlungsstrukturen). Dazu wird ein Fragenkatalog entwickelt, mit

dem für jedes Raster die benötigten Indikatoren analog oder digital per Smartphone abgefragt werden

können. Diese einfache Handhabung ermöglicht es auch Laien die Bestandsaufnahme durchzuführen, um

so die Kosten weiter zu reduzieren. Die erfassten Daten können entweder direkt während der

Bestandsaufnahme in einer mobilen Datenbank gespeichert oder im Anschluss digitalisiert werden. Die

Auswertung und Visualisierung der Ergebnisse erfolgt mithilfe eines Geographischen Informationssystems.

Als Grundlage für die meisten deutschen Siedlungsräume werden acht verschiedene Indikatoren

verwendet. Aus diesen Indikatoren können sechs verschiedene Matrizen gebildet werden, die die

Themenbereiche „Urbane Überwärmung“, „Urbaner Luftaustausch“ und „Urbaner Wasserhaushalt“

abdecken. Der modulare Aufbau des Verfahrens ermöglicht es, dass je nach Untersuchungsraum mehr oder

weniger Matrizen verwendet werden können, um den Rahmenbedingungen des Untersuchungsgebietes

gerecht zu werden. Je nach Auswirkung des Phänomens auf den Menschen, ist die

Eintrittswahrscheinlichkeit als positiv oder negativ zu bewerten. Auf diese Weise können Risiko‐ und

Potenzialkarten erstellt werden, die die Gemeinden dabei unterstützen, eine nachhaltige

Gemeindeentwicklung voranzutreiben und gezielte Handlungsempfehlungen zu entwickeln, um die

siedlunsgklimatischen Rahmenbedingungen zu verbessern.


14

Meteorologischer Antrieb und städtische Modifikation – ein dreidimensionales

Messkonzept

Sarah Wiesner & Felix Ament

Universität Hamburg

Im Verbundprojekt 3DO der BMBF‐Fördermaßnahme „Stadtklima im Wandel“ wird eine Vielzahl

dreidimensionaler atmosphärischer Datensätze in deutschen Großstädten erhoben. Für Hamburg

sollen hierbei gleichzeitig sowohl die meteorologischen Randbedingungen als auch die lokale

Modifikation des Atmosphärenzustandes durch die Stadt erfasst werden. Das zugehörige Konzept wird

in diesem Beitrag präsentiert.

Ziel des vorgestellten Teilprojekts ist es, die bestehende Wissenslücke zu räumlicher und zeitlicher

Variabilität meteorologischer Größen in urbanen Räumen im Verhältnis zum übergeordneten Antrieb

zu schließen. Mit Fokus auf Wind, Feuchte und Lufttemperatur werden zu diesem Zweck gleichzeitig

äußere und untere Randbedingungen sowie die lokale innere städtische Rückkopplung beobachtet.

Dies stellt sicher, dass die meteorologischen Charakteristiken der Stadt in ihrer Gesamtheit quantitativ

erfasst werden. Gerade die Stadt Hamburg eignet sich in besonderem Maße für die Erfassung dieser

Kernparameter, da hier stetige Winde vorherrschen und große Teile innerstädtischer Wasserflächen

sowie hoch anstehendes Grundwasser gegeben sind.

Diesem Konzept zugrunde liegen die Daten der UWWEX Messinstallationen (Urban wind, water and

energy experiment), welche Informationen zu den Modifikationen von Wetter und Klima in der Stadt

liefern. Viele Bestandteile des Messnetzes sind bereits seit Jahren in Betrieb. Ergänzt werden sie durch

neue Profilmessungen am Stadtrand und in Intensivmesskampagnen auch innerhalb der Stadt.

Insbesondere Zeitskalen, auf denen urbanes Klima von Einwohnern wahrgenommen wird, sollen im

Fokus der Datenauswertung stehen: Tage (Hitzewellen), Stunden (Tagesgänge) und Minuten

(städtische Ventilation und Windkomfort).


15

BMBF‐Fördermaßnahme „Stadtklima im Wandel“

Katharina Scherber, Ute Fehrenbach & Dieter Scherer

Technische Universität Berlin

Die BMBF‐Fördermaßnahme „Stadtklima im Wandel“ (Urban Climate Under Change [UC]2) hat zum

Ziel, Großstädten und Stadtregionen ein wissenschaftlich fundiertes, praxistaugliches Instrumentarium

zur Bewältigung der mit heutigen und zukünftigen Klimabedingungen und Luftbelastungen

einhergehenden Probleme an die Hand zu geben. Vier Forschungsverbünde mit insgesamt 30

Teilprojekten (Gesamtkoordination der Fördermaßnahme: D. Scherer) arbeiten seit Juni 2016 mit einer

Laufzeit von drei Jahren sowohl eigenständig als auch kooperativ in drei Modulen: Modul A

„Entwicklung eines leistungsstarken Stadtklimamodells“, Modul B „Evaluierung von

Stadtklimamodellen“, Modul C „Überprüfung der Praxis‐ und Nutzertauglichkeit von

Stadtklimamodellen“. Unter der Beteiligung von über 20 Partnern aus Wissenschaft und Praxis soll ein

modernes, effizientes und benutzerfreundliches Stadtklimamodell entwickelt werden, welches

gebäudeauflösende Simulationen von Großstädten mit einer Größe von 1.000 bis 2.000 km² (z.B.

Berlin) und Gitterweiten von 10 m und feiner erlaubt. Das Modell wird auf dem hochoptimierten,

turbulenzauflösenden Large‐Eddy Simulationsmodell (LES) PALM basieren und in der Lage sein, die

städtische Grenzschicht sowohl im klassischen RANS‐Modus als auch im LES‐Modus zu simulieren.


16

BMBF‐Verbundprojekt „Dreidimensionale Observierung atmosphärischer Prozesse

in Städten (3DO)“

Ute Fehrenbach, Katharina Scherber & Dieter Scherer


Im Rahmen der BMBF‐Fördermaßnahme „Stadtklima im Wandel“ (Urban Climate Under Change [UC]2)

nimmt das Verbundprojekt „Dreidimensionale Observierung atmosphärischer Prozesse in Städten

(3DO)“ die Forschungs‐ und Entwicklungsarbeiten im Modul B „Evaluierung von Stadtklimamodellen“

wahr. Das 3DO‐Verbundprojekt besteht aus 14 Teilprojekten mit insgesamt 20 Partnern (3DO‐

Verbundkoordination: D. Scherer) und hat die Aufgabe, umfassende Daten zu Wetter, Klima und

Luftqualität in Städten zu erheben. Solche Daten sind bis heute leider nur begrenzt verfügbar. Dies gilt

insbesondere für mehrjährige oder multidekadische atmosphärische Langzeitbeobachtungen in

Städten. Existierende Beobachtungsdaten sollen daher aufbereitet, und neue Messungen in Berlin,

Hamburg und Stuttgart durchgeführt werden. Durch Langzeitbeobachtungen sowie während vier

Intensivmesskampagnen, jeweils zwei im Sommer und zwei im Winter, soll eine Vielzahl

dreidimensionaler meteorologischer und luftchemischer Datensätze erhoben werden. Die Daten

sollen sowohl die Evaluierung des in Modul A neu zu entwickelnden Stadtklimamodells ermöglichen,

als auch direkt für Anwendungen, z.B. in der Stadtplanung oder der Luftqualitätskontrolle, nutzbar

sein. Hierzu ist die Entwicklung neuer Messkonzepte und Analysewerkzeuge für die Modellevaluierung

notwendig. Die getesteten Konzepte und Werkzeuge sowie die erhobenen Daten werden über eine

Integrationsplattform allen Partnern der BMBF‐Fördermaßnahme zur Verfügung gestellt. Die

Modellvalidierung sowie Anwendungstests sollen gemeinsam mit den Partnern der Module A bzw. C

durchgeführt werden.


17

BMBF‐Projekt „Dreidimensionales Monitoring atmosphärischer Prozesse in Berlin“

Achim Holtmann, Daniel Fenner, Fred Meier & Dieter Scherer


Das Projekt „Dreidimensionales Monitoring atmosphärischer Prozesse in Berlin“ leistet im Rahmen des

Verbundprojekts 3DO der BMBF Fördermaßnahme „Stadtklima im Wandel“ (Urban Climate Under

Change [UC]2) einen Beitrag zur Entwicklung und Anwendung von Konzepten und Methoden für die

Evaluierung eines neuen gebäudeauflösenden Stadtklimamodells. Hierzu wird das bestehende,

langfristig betriebene, umfangreiche Netz automatischer Wetterstationen und Eddy‐Kovarianz‐

Stationen in Berlin weiter ausgebaut. Zusammen mit der Senatsverwaltung für Stadtentwicklung und

Umwelt Berlin werden lufthygienische und meteorologische Langzeitbeobachtungen der

Senatsverwaltung aufbereitet. Während vier Intensivmesskampagnen werden an ausgewählten

Berliner Standorten zudem Daten für die prozessbezogene Evaluierung einzelner Modellkomponenten

erhoben. Der Schwerpunkt liegt hierbei auf der räumlich dreidimensionalen Erfassung

meteorologischer Größen. Bestehende Analyse‐ und Visualisierungswerkzeuge werden

weiterentwickelt, um die Daten für die Modellevaluierung sowie für ausgewählte Anwendungen

nutzen zu können. Für ausgewählte Zeiträume werden Simulationen mit mesoskaligen

Atmosphärenmodellen sowie mit einem gebäudeauflösenden Modell für Berlin durchgeführt, um mit

diesen Ergebnissen die neu entwickelten Werkzeuge auf Basis der Messdaten zu testen. Anschließend

soll das neue Stadtklimamodell validiert und in Bezug auf ausgewählte Testanwendungen evaluiert

werden.


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Auswirkungen horizontaler Photovoltaik im urbanen Raum auf die siedlungsklimatischen

Gegebenheiten

Jacqueline Finn & Sascha Henninger


Urbane Räume weisen erheblich klimatische Veränderungen im Vergleich zum Umland auf. Diese sind

auf verschiedene städtische Oberflächenstrukturen zurückzuführen. Unterschiedliche Gebäudehöhen,

die städtische Bauweise, die Flächenversiegelung sowie topographische Merkmale prägen nicht nur

die Stadtgestalt, sondern haben auch siedlungsklimatische Auswirkungen. Vegetationsarmut sowie

anthropogen verursachte Luftbeimengungen führen zusätzlich zu lokalklimatischen Veränderungen.

In den Städten gibt es überwiegend versiegelte Flächen, wie zum Beispiel Straßen, Wege, Parkflächen

und öffentliche Plätze. Oftmals sind diese mit dunklen Oberflächenmaterialien, wie beispielsweise

Asphalt, belegt und tragen so zur urbanen Überwärmung bei. Vor allem Straßen sowie Geh‐ und

Radwege bestehen in der Regel aus einem solchen Oberflächenmaterial. Zusätzlich weisen sie lediglich

eine verkehrsinfrastrukturelle Nutzung. Mittels horizontaler Photovoltaik könnte diesen Flächen

langfristig mehrere Funktionen zugeordnet werden.

Horizontale Photovoltaik (auch „Solarstraßen“ genannt) sind Photovoltaikmodule, welche auf bereits

vorhandenen Flächen aufgebracht werden. Die Grundfunktion dieser Module ist ähnlich den

Photovoltaikanlagen auf dem Dach. Ein wichtiges Unterscheidungsmerkmal zu Dachanalgen beruht

auf der Tatsache, dass „ungenutzte“ Flächen nicht nur (überwiegend) von Privatpersonen

(Dachanlagen), sondern auch kommunal genutzt werden können. Zudem ersetzen sie die bisherigen

Asphaltflächen und führen so zu multifunktionalen Verkehrsflächen. Integrierte LED‐Beleuchtung als

Ersatz für Straßenbahnmarkierungen und Heizelemente als Alternative zu Streumitteln im Winter sind

nur erste Funktionen. Des Weiteren bieten „Solarstraßen“ den Kommunen, neben dem Ausbau

regenerativer Energie, die Möglichkeit gezielt Klimaanpassungsmaßnahmen umzusetzen.

In initial durchgeführten Untersuchungen wurden erste Grundlagen geschaffen und durch eine

Kartierung Potentialflächen ermittelt, die für die Anbringung horizontaler Photovoltaik als geeignet

erscheinen. Hierfür wurden Kriterien zur Bewertung erarbeitet, wie unter anderem die

Straßenausrichtung, Hangneigung und ‐exposition sowie dem sky view factor. Weiterführend soll nun

der Frage nachgegangen werden inwieweit sich „Solarstraßen“ lokalklimatisch auswirken,

insbesondere das Strahlungsverhalten der installierten Photovoltaik‐Platten steht hierbei im

Vordergrund.


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Ermittlung und klimatische Charakterisierung von Local Climate Zones

in der Stadtregion Augsburg

Christoph Beck1, Susanne Breitner2, Josef Cyrys2, 3, Uta Geruschkat2, Uwe Hartz2, Jucundus Jacobeit1,

Benjamin Kühlbach1, Thomas Kusch3, Katja Richter2, Alexandra Schneider2, Annette Straub1, Kathrin

Wolf2 & studentische Teilnehmer der Übung “Experimentelle Klimatologie”1

Universität Augsburg1, Helmholtz Zentrum München2, Universität Augsburg, Environment Science

Center3

Das Konzept der Local Climate Zones findet weitverbreitet Anwendung, zur nachvollziehbaren

Beschreibung und Charakterisierung klimarelevanter städtischer Strukturen. Local Climate Zones

Klassifikationen liegen mittlerweile für eine Reihe von, sowohl makroklimatisch als auch strukturell

unterschiedlich charakterisierten, Stadtregionen vor. Inwieweit stadtspezifisch ermittelte Local

Climate Zones auch tatsächlich korrespondierende distinkte lokalklimatische Differenzierungen

wiederspiegeln wurde bislang allerdings nur für wenige Stadtregionen systematisch untersucht.

Der vorliegende Tagungsbeitrag dokumentiert die Ermittlung von Local Climate Zones in der

Stadtregion Augsburg, die im Rahmen einer Fortgeschrittenen‐Lehrveranstaltung durchgeführt wurde.

Weiterführend erfolgt auf der Grundlage eines umfangreichen stationären stadtklimatologischen

Messnetzes und unter Einbezug ergänzend durchgeführter mobiler Messungen die klimatologische

Evaluierung der Augsburger Local Climate Zones.


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Untersuchung der klimatischen und gesundheitsrelevanten Effekte von Grün‐ und

Wasserflächen in Augsburg

Christoph Beck, Sebastian Brumann, Simon Flutura, Simon Neumair, Andreas Seiderer, studentische

Teilnehmer des Projektseminars “Grün und Wasser in der Stadt – Wohlfühlklimate in Augsburg”,

Elisabeth Andre & Jucundus Jacobeit

Universität Augsburg

Die kleinräumige klimatische Differenzierung in Städten bewirkt nachgewiesenermaßen

gesundheitsrelevante Effekte. Während in dicht bebauten und hochversiegelten städtischen Räumen

überwiegend nachteilige Gesundheitseffekte zu erwarten sind, wird insbesondere urbanen Grün‐ und

Wasserflächen eine mehrheitlich positive Gesundheitswirkung zugeschrieben.

Im Rahmen einer Kooperation zwischen dem Lehrstuhl für Physische Geographie und Quantitative

Methoden (Institut für Geographie) und dem Lehrstuhl für Multimodale Mensch‐Technik Interaktion

(Institut für Informatik) sollen die kleinräumigen klimatischen Differenzierungen und die

korrespondierenden Variationen relevanter physiologischer Kenngrößen entlang unterschiedlich

charakterisierter Messrouten im Stadtgebiet von Augsburg erfasst und weiterführend analysiert

werden. Zentrale Zielsetzung ist hierbei zunächst die Quantifizierung der Zusammenhänge zwischen

potenziell gesundheitsrelevanten Klimaparametern und physiologischen Kennwerten. Für zukünftige

weitergehende Untersuchungsschritte ist darüber hinaus die zusätzliche Berücksichtigung

nichtklimatischer potenziell gesundheitsrelevanter Umwelteinflüsse (z.B. Lärm) geplant.

In einer initialen Projektphase wurden im Sommer 2016 erste Messkampagnen zur simultanen

hochfrequenten Erfassung sowohl klimatischer Größen (z.B. Lufttemperatur und Luftfeuchtigkeit) als

auch physiologischer Kennwerte (z.B. Herzrate/Herzratenvarianz, Hautleitfähigkeit) konzipiert und

durchgeführt. Besonderes Augenmerk wurde hierbei auf die Berücksichtigung unterschiedlich

charakterisierter und dimensionierter Grün‐ und Wasserflächen gelegt.

Der vorliegende Tagungsbeitrag dokumentiert die Konzeption und Durchführung der initialen

Messkampagnen und präsentiert und diskutiert erste vorläufige Ergebnisse.


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Wirkpotenziale von Dachbegrünung im urbanen Raum – exemplarische Ergebnisse

Laura Grunwald, Jannik Heusinger, Jana Caase & Stephan Weber

Technische Universität Braunschweig

Aktuelle Klimaprojektionen weisen auf einen eindeutigen globalen Erwärmungstrend hin. Diese

Problematik wird in Städten durch die thermischen Eigenschaften der Baumaterialien (z.B. erhöhte

Strahlungsabsorption, Wärmespeicherung) intensiviert. Als Maßnahme zur klimaangepassten

Stadtentwicklung wird die Erhöhung der grünen Infrastruktur (z.B. Gründächer) in Städten diskutiert.

Im Rahmen der Posterpräsentation werden ausgewählte Beispiele der aktuellen Gründachforschung

unserer Arbeitsgruppe an der TU Braunschweig präsentiert.

Zur Untersuchung des Gründachpotentials in Braunschweig (250.000 Einwohner) wurde mittels einer

GIS‐gestützten Analyse die zur Begrünung geeigneten Dachflächen identifiziert, wobei die

Dachneigung sowie die Dachgröße als Kriterien dienten. 14 % aller Gebäudedächer in Braunschweig

wurden generell als geeignet für Dachbegrünung eingestuft. Vertiefend wurde eine zusätzliche

Einteilung der geeigneten Dächer bezüglich ihrer positiven Wirkpotenziale auf klimatische und

lufthygienische Aspekte in der Stadt durchgeführt, um zu identifizieren wo eine Installation besonders

sinnvoll wäre. Dazu wurden vier Ökosystemleistungen (Minderung der Lufttemperatur, Verbesserung

der Lufthygiene, Erhöhung der Retention und Biodiversität) zur näheren Untersuchung ausgewählt.

Die Ergebnisse der vier Bereiche wurden in einem Gesamtranking zusammengefasst und zeigen, dass

0,9 % der Gebäude in Braunschweig ein hohes Wirkpotenzial aufweisen.

Ein wesentlicher positiver Effekt von Dachbegrünung ist die Modifikation der Energiebilanz im

Vergleich zu herkömmlichen Dachbedeckungen (Erhöhung der Verdunstung) sowie die Möglichkeit zur

Sequestrierung von CO2. Mit Hilfe von Eddy‐Kovarianz Messungen auf einem extensiven, nicht

bewässerten Gründach (8600 m²) in Berlin konnte gezeigt werden, dass das Bowen‐Verhältnis (β =

sensibler Wärmefluss/ latenter Wärmefluss) im Jahresmittel bei 0,93 und in feuchten Perioden bei 0,24

liegt. Allerdings ist ein exponentieller Anstieg von β innerhalb trockener Perioden zu erkennen (β =

2,9), weshalb eine künstliche Bewässerung zur Aufrechterhaltung der Verdunstungskühlung in diesen

Phasen sinnvoll wäre. Weiterhin zeigten die Untersuchungen, dass Gründächer in der annuellen Bilanz

eine CO2‐Senke (FCO2= ‐ 84 g C/ m² Jahr) darstellen können.

Die Variabilität des CO2‐Austausches sowie der Verdunstung von Gründächern in Abhängigkeit von

atmosphärischen Randbedingungen wurde mittels Kammermessungen über mehrere Wochen an

Gründachplots (je 1 m²) untersucht. Die Plots wurden unterschiedlichen Randbedingungen (z.B.

trocken, bewässert, eingeschränkt bewässert, unbeeinflusst) ausgesetzt. Erste Ergebnisse zeigen, dass

sich Unterschiede in der Verdunstungsleistung zwischen den trockenen im Vergleich zum regelmäßig

bewässerten Plot in der Größenordnung von bis zu 47 % einstellen.

Insgesamt zeigen Gründächer ein hohes Wirkpotenzial, um das Klima im urbanen Raum (lokal) zu

verbessern.


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Modellstudie zu Kaltlufteffekten in stadtnahen Tälern

Gunnar Ketzler, Timo Sachsen & Dimitri Falk

RWTH Aachen

Eine mögliche Strategie kommunaler Anpassung an den Klimawandel ist die (Re‐) Aktivierung lokaler

Kaltluftströme bzw. das Vermeiden von Beeinträchtigungen der Kaltluftproduktion bzw. des

Kaltlufttransports.

Dabei geht es einerseits meist darum, vorhandene Kaltlufteinzugsgebiete zu erfassen und in Bezug auf

ihre Leistungsfähigkeit für oft sehr inhomogene Teilräume in komplexen Einzugsgebieten zu

untersuchen. Dies geschieht derzeit in der Arbeitsgruppe Klimatologie am Geographischen Institut der

RWTH Aachen im Projekt „StädteRegionale KlimaAnpassungsProzessE (ESKAPE)“. Andererseits stellt

sich gerade in komplexen Strukturen die Frage nach Kriterien für eine Beurteilung sehr oft ganz anders

als bei der Beurteilung eines einzelnen Vorhabens oder einer einzelnen Stadt.

Basierend auf Modellrechnungen mit dem Kaltluftabflussmodel KLAM_21 des DWD wurden

verschiedene Fragestellungen für reale und hypothetische Bebauungs‐ bzw. Geländesituationen

gerechnet und deren jeweilige Effekte berechnet.

Kaltluftüberströmungen („Kaltlufttransfluenz“) von einem in ein benachbartes hydrologisches

Einzugsgebiet scheinen am Mittelgebirgsrand nicht untypisch zu sein. Dargestellt werden

Auswirkungen einer Kaltluftüberströmung auf verschieden gelegene talabwärtige Teilflächen am

Stadtrand; hier zeigt sich, dass solche Effekte vorhanden sind, aber mit zunehmender Entfernung vom

Überströmungsort abnehmen.

Bauvorhaben in Kaltlufteinzugsgebieten sind in der Regel mit der Folge von reduziertem

Kaltluftvolumenstrom verbunden. In einem Beispieleinzugsgebiet wird ebenfalls die Wirkung von

Lagemerkmalen innerhalb des Einzugsgebiets untersucht, wobei es speziell um die Lage der

veränderten Flächen zum Kaltluftstrom selbst geht.


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Sustainable Urban Development by Expanding the Green Roofs to improve the Urban Environment

Quality (case study: Karaj)

Maral Abolghasemi Moghaddam & Sascha Henninger


Today with the increasing rate of energy consumption and energy resource constraints, in addition to

the environmental pollution and waste of human capitals, the future of human life is at risk and this is

increasing due to urbanization. Urbanization has had different impacts on the environment such as

global warming and consequently revealed in a change of climatic patterns. Iran is also a part of this

global change and because of various issues including geographical patterns (a large part of Iran is

located in hot and dry desert climate), energy consumption patterns, fossil fuel resources it has to

handle with climatic and environmental problems more than other countries. Growth in annual

consumption of energy and unbalance between the environment and humans in Iran has shown the

importance of considering the goals of sustainable urban development (environmental, economic and

social) more and more.

Karaj city, which is a metropolis in Iran and rapidly growing, has also the same situation. Karaj city is

the center of Alborz‐ the 31st province of Iran‐ and is located in west of Tehran‐ capital of Iran (34

kilometers). Unprecedented increase in the population of the city ‐ Karaj is one of the biggest cities in

Iran with a population of over 2,500,000 people ‐ and other urban issues have been followed by many

problems including environmental ones such as heavy traffic, sound and air pollution. It seems that a

good solution for this issue to help Karaj achieving the goals of sustainable urban development, are

green roofs. Green roofs can have major environmental impacts on contemporary cities to improve

and sustain the quality of urban environment. The purpose of this project is the introduction of green

roofs as a strategy for sustainable urban development particularly in the city of Karaj. So the progress

of the project would be that first the environmental sustainability of Karaj would be assessed with the

environmental and consumption data like annual energy consumption, air pollution, per‐capita green

space. Then based on this fact that climatic situations, framework shape and city components are the

most important factors, which affect the performance of green roofs in an area the indicators of

sustainable urban development and environmental problems, would be discussed in the 12 district

areas of Karaj municipality. Then according to obtained statistics there would be a particular program

(Karaj environmental strategic plan) to make use of green roofs. This program will work on the basis

of these factors: regional climate and micro‐climates, template and annual rainfall, average solar

radiation energy received, drought period, and eventually specific criteria for the construction of green

roofs on future and existing buildings would be suggested and implemented in a sample neighborhood.


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Die großräumigen Klimaauswirkungen von Vulkaneruptionen im letzten Jahrtausend ermittelt

anhand dendrochronologischer Dichtereihen

Lea Schneider

Universität Mainz

Die Sensitivität der Strahlungsbilanz gegenüber externen Faktoren ist vor dem Hintergrund eines sich

ändernden Klimas von großer Bedeutung. Während sich für einen abrupten Anstieg der

Treibhausgaskonzentration nur schwer weltgeschichtliche Analogien finden lassen, übt die

vulkanogene Injektion von Sulfataerosolen häufig einen kurzlebigen, aber signifikanten Einfluss auf

den Strahlungsantrieb der Erde aus (Robock, 2000). Obwohl dank Satellitenüberwachung in der

jüngeren Vergangenheit viele Erkenntnisse über den Klimaeinfluss von sulfatreichen Ausbrüchen mit

stratosphärischer Aschewolke gewonnen werden konnten, legen Ascheablagerungen in polaren

Eisbohrkernen nahe, dass der Sulfatausstoß weiter zurückliegender Eruptionen von weitaus größerer

Dimension war (Oppenheimer, 2011). Um die Auswirkungen der größten Ausbrüche im vergangenen

Jahrtausend zu ermitteln, werden häufig Temperaturrekonstruktionen von hochauflösenden

Klimaproxies mit dem vulkanischen Strahlungsantrieb verglichen, der wiederum anhand polarer

Ascheablagerungen abgeschätzt wird (z.B. Masson‐Delmotte et al., 2013). In unserer Studie zeigen wir,

dass diese Gegenüberstellung unter anderem durch eine fehlerhafte Datierung der Eisbohrkerne zur

Unterschätzung des Strahlungsantriebs führen kann. Aber auch Temperaturrekonstruktionen, die auf

Jahrringbreite basieren, können durch biologische Speicherprozesse in Bäumen die vulkanische

Abkühlung nur unzureichend wiedergeben. Mit einer neuen jährlich aufgelösten hemisphärischen

Temperaturrekonstruktion, basierend auf Dichtemessungen von Jahrringen, detektieren und datieren

wir vulkanische Signaturen unabhängig von Eisbohrkernen. Diese abrupten Abkühlungsereignisse

lassen sich zwar mit Einbrüchen im Strahlungsantrieb assoziieren, weichen aber im Rahmen der

Datierungsunsicherheit von Eisbohrkernen ab. Auch hinsichtlich der Rangordnung ergeben sich

deutliche Unterschiede. Im Mittel folgt auf die zehn größten detektierten Vulkanausbrüche des letzten

Jahrtausends eine hemisphärische Abkühlung um 0.6°C im Sommer, was der vierfachen

Standardabweichung des hochfrequenten Signals hemisphärischer Temperaturvariabilität entspricht.

‐ Masson‐Delmotte, V., Schulz, M., Abe‐Ouchi, A., Beer, J., Ganopolski, A., Gonzalez Rouco, J. F., . . . Timmermann, A. (2013).

Information from Paleoclimate Archives. In T. F. Stocker, D. Qin, G.‐K. Plattner, M. Tignor, S. K. Allen, J. Boschung, A. Nauels, Y.

Xia, V. Bex & P. M. Midgley (Eds.), Climate Change 2013: The Physical Science Basis. Contribution of Working Group I to the Fifth

Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change (pp. 383–464). Cambridge, United Kingdom and New York,

NY, USA: Cambridge University Press.

‐ Oppenheimer, C. (2011). Eruptions that Shook the World. Cambridge.

‐ Robock, A. (2000). Volcanic eruptions and climate. Reviews of Geophysics, 38(2), 191‐219. doi: Doi 10.1029/1998rg000054


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Nichtlineare Prozesse im Klimasystem und ihr Einfluss auf die Sensivität von Proxies

Johannes Schultz1, Christoph Beck2, Burkhard Neuwirth3, Christian Ohlwein1 & Philipp Andreas2

Universität Bonn1, Universität Augsburg2, DeLaWi ‐ Jahrringanalytik Windeck3

Für ein verbessertes Verständnis des Klimasystems, der zugrunde liegenden Prozesse und

Rückkoppelungen, der natürlichen Klimavariabilität sowie für die Abschätzung des anthropogen

verursachten Anteils am Klimawandel, ist es unerlässlich, längere Zeiträume zu betrachten. Da

meteorologische Messdaten nicht in ausreichender Zahl, Güte und räumlicher Abdeckung für längere

Zeiträume zur Verfügung stehen, werden oft historische Quellen oder Proxydaten wie z.B.

Eisbohrkerne, Warven oder Jahrringe für die Rekonstruktion vergangener Klimazustände

stellvertretend herangezogen. Zahlreiche Studien konnten die Potenziale von Jahrringen,

insbesondere für die Rekonstruktion von Temperatur, Niederschlag oder Luftdruckindizes e.g.

Nordatlantische Oszillation (NAO), belegen.

In den gemäßigten Breiten sind die Bäume zumeist sensitiv für verschiedene Klimaelemente, jedoch

sind oft die statistischen Zusammenhänge zu einzelnen Klimaelementen nur schwach ausgeprägt.

Daher werden für Klimarekonstruktionen oft Baumstandorte verwendet, an denen extreme

klimatische Bedingungen vorherrschen bzw. nur ein Klimaelement das Wachstum dominant

beeinflusst. Alternativ dazu besteht die Möglichkeit, nicht einzelne Klimaelemente zu betrachten,

sondern den Zusammenhang zwischen Jahrringwachstum und Großwetterlage zu untersuchen. Die

Großwetterlage bzw. die großräumigen Zirkulationsverhältnisse und damit einhergehenden

Luftmassen bestimmen maßgeblich die Witterungsbedingungen am Standort. Die meisten

Klimaelemente sind statistisch signifikant mit der Großwetterlage gekoppelt. Etliche Studien konnten

auch einen starken Zusammenhang zwischen Jahrringwachstum und Wetterlagen nachweisen.

In diesem Beitrag untersuchen wir, basierend auf 9 verschiedenen Wetterlagenklassifikationen in

Kombination mit zwei Jahrringnetzwerken mit 50 und 726 Jahrringbreitenchronologien die

Wetterlagensensitivität dieser beiden Netzwerke. Unsere Ergebnisse zeigen, dass Instationaritäten

zwischen höherskaligen Phänomenen im Klimasystem, in diesem Fall NAO und AMO (Atlantische

Multidekaden‐Oszillation), die Sensitivität von Jahrringen für niederskalige Phänomene herabsetzt.

Dieser von uns in Nature Scientific Reports (www.nature.com/articles/srep18560 ) beschriebene

“scale bias effect“ hat das Potenzial, selbst große Multi‐Proxy‐Netzwerke zu beeinflussen. Die Fähigkeit

dieser Netzwerke, verlässliche Aussagen über vergangene Klimabedingungen zu treffen, wird nicht für

die Gesamtlänge der Rekonstruktion herabgesetzt, aber in zyklisch auftretenden Perioden. Ein

verbessertes Verständnis der Interaktion von Prozessen und Phänomenen auf verschiedenen Raum‐

und Zeitskalen im Klimasystem ist daher unerlässlich, um robuste und verlässliche

Klimarekonstruktionen zu erstellen. Der Einfluss von Instationaritäten und Nichtlinearität im

Klimasystem auf Klimarekonstruktionen muss somit näher untersucht werden.


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Vorstellung der aktuellen Version der Virtuellen Forschungsumgebung tambora.org

Michael Kahle & Rüdiger Glaser

Universität Freiburg

Mit tambora.org wurde eine virtuelle Forschungsumgebung (VFU) geschaffen, mit der klima‐ und

umwelthistorische Datenbestände mit unterschiedlichen regionalen und thematischen

Schwerpunkten langfristig und nachhaltig gesichert und zugänglich gemacht werden. Die VFU ist in den

Regelbetrieb der Universitätsbibliothek Freiburg eingebunden und bildet grundlegende Teile der

komplexen Wertschöpfungskette von den Rohdaten (in der Regel historische Schriftquellen oder

Bildzeugnisse) bis zu fachwissenschaftlichen und planungsrelevanten Informationen (z.B.

Hochwasserrisikokarten oder Temperaturrekonstruktionen) ab.

Die Präsentation soll einen Überblick bieten, wie tambora.org sowohl für Dateneingabe in eigene

Projekte als auch für die Verwendung bestehender Daten genutzt werden kann.


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Nordhemisphärische Schneebedeckungs‐Anomalien während der Herbstmonate und ihre

Wirkung auf die winterlichen Zirkulations‐ und Niederschlagsmuster über Zentralasien

Lars Gerlitz

GFZ Potsdam

Das winterliche Niederschlagsklima Zentralasiens wird sowohl durch tropische als auch durch

Zirkulationsmuster der mittleren und hohen Breiten beeinflusst. Insbesondere die Variabilität

tropischer Ozeanoberflächen‐Temperaturen, aber auch die Ausprägung typischer Zirkulationsmuster

im Bereich des Nordatlantiks und Eurasiens (beispielsweise die Arktische/Nordatlantische Oszillation,

das East‐Atlantik‐Pattern, das East‐Atlantic/Western‐Russia‐Pattern sowie das Sibirische

Hochdruckgebiet) wurden als wesentliche Einflussfaktoren für die zentralasiatischen Winter‐

Niederschläge identifiziert. Während die tropischen Feuchteflüsse in die Region hoch signifikant mit

der El Nino Southern Oscillation korrelieren und mit Hilfe einfacher statistischer Modelle vorhersagbar

sind, ist eine Prognose der interannuellen Variabilität der Westwind‐Zirkulation und der Ausprägung

der wesentlichen Druck‐Zentren mit großen Unsicherheiten verbunden (Gerlitz et al., 2016)

Der vorliegende Beitrag zielt auf die Entwicklung neuer Prädiktoren für die Vorhersage der

winterlichen atmosphärischen Zirkulation und der assoziierten Niederschläge in Zentralasien ab. Dabei

wird insbesondere der Einfluss der Eurasischen Schneebedeckung im Oktober auf die Zirkulation der

Folgemonate analysiert. Grundlegend für die Analyse ist NOAA‐SCE, ein Hybrid‐Datensatz, der

wöchentliche Schneebedeckungsdaten seit 1966 mit einer räumlichen Auflösung von 1° lat./long.

bereitstellt (Estilow et al., 2016). Es zeigt sich, dass sowohl der Zustand der winterlichen Arktischen

Oszillation als auch die Ausprägung des Sibirischen Hochdruckgebietes mit unterschiedlichen

Schneebedeckungs‐Parametern im Herbst korrelieren. Hohe Schneebedeckungsraten in Eurasien

(beziehungsweise in Teilregionen) induzieren eine frühe / verstärkte Ausprägung des Sibirischen

Hochdruckgebietes. Eine Verstärkung der meridionalen Druckgradienten resultiert in einer negativen

Arktischen Oszillation und in einer Südwärts‐Verlagerung des Subtropen‐Jetstreams und der damit

verbundenen Zykolenen‐Zugbahnen.

Auf Basis von Korrelations‐ und Komposit‐Analysen wird das Vorhersage‐Potential unterschiedlicher

Schnee‐Parameter für das Zentralasiatische Winterklima bewertet. Die Integration der neuen

Prädiktoren in einfache statistische Vorhersage‐Modelle führt zu einer Verbesserung der Modell‐Skills.

‐ Gerlitz, L., Apel, H., Gafurov, A., Unger‐Shayesteh, K., Vorogushyn, S., and Merz, B.: A statistically based seasonal precipitation

forecast model with automatic predictor selection and its application to Central and South Asia, Hydrol. Earth Syst. Sci., accepted,

2016.

‐ Estilow, T.W., Young, A.H., and Robinson, D.A.: A long‐term Northern Hemisphere snow cover extent data record for climate

studies and monitoring. Earth System Science Data, 7, 137‐142, 2015.


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The stable water isotope signal in firn cores from high‐accumulation regions in West

Antarctica ‐ A proxy for the high‐resolution reconstruction of regional climate variability

Kirstin Hoffmann1,2, Hanno Meyer 2, Francisco Fernandoy3, Christoph Schneider1 & Johannes Freitag2

Humboldt‐Universität zu Berlin1, Helmholtz‐Zentrum für Polar‐ und Meeresforschung2, Universidad

Nacional Andrés Bello3

West Antarctica and in particular the northern Antarctic Peninsula (AP) and the West Antarctic Ice

Sheet (WAIS) belong to the regions on Earth with recently fastest and strongest warming. As a

consequence of increasing air and sea surface temperatures ice shelves have started to destabilize and

disintegrate leading to an accelerated retreat of marine glacier fronts and, thus, contributing to the

overall mass loss of West Antarctica. So far the involved processes and forcing mechanisms of the rapid

warming have not been entirely identified and understood, mainly due to the lack of long‐term

meteorological data records for Antarctica. Here we present new data on the stable water isotope

signal in firn cores from two high‐accumulation sites in West Antarctica – Plateau Laclavere (LCL) on

the northern tip of the AP and Union Glacier (UG) in the Ellsworth Mountains on the northern edge of

the WAIS – and aim to reconstruct the regional climate variability in a high spatial and temporal

resolution. The firn cores, which are up to 20 m long, were retrieved from the two study sites during

several Chilean‐German field campaigns undertaken between 2008 and 2016. They were processed

and then analysed for their stable water isotope composition using laser spectroscopy and mass

spectrometry. In addition, for some of the firn cores high‐resolution density profiles were obtained

using X‐ray microfocus computer tomography.

Based on the results of the laboratory analyses the two study sites are compared with respect to their

main isotopic characteristics (δ18O, δD, dexcess), accumulation rates are calculated from density

profiles and potential moisture source regions are identified by backward trajectory modelling. We

show that the stable water isotope signal in the examined firn cores and derived accumulation rates

well reflect the different climate regimes (maritime vs. continental) at the two study sites.

Furthermore, we have found that air masses precipitating on LCL mainly originate in the Bellingshausen

Sea whereas for UG the Weddel Sea represents the primary moisture source. Due to the high regional

snow accumulation, in particular at the northern AP, seasonal cycles up to single precipitation events

are well preserved in the stable water isotope signal of the firn allowing annual layer counting to be

used for firn core dating. Thus, we have determined the time period covered in firn cores from the AP

to be about 10 years and in firn cores from UG to be about 35 years. The high temporal resolution of

firn cores from LCL and UG allows to investigate and to better understand the imprint of

meteorological parameters ‐ such as air temperature, relative humidity and precipitation patterns ‐ on

the stable water isotope composition of snow and firn. Consequently, firn cores and possibly deeper

ice cores from LCL and UG, yet to be retrieved, bear a high potential of serving as natural archives for

the high‐resolution reconstruction of regional climate variability and hence allow to overcome the lack

of long‐term meteorological data records to investigate the recent warming process in West

Antarctica.


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Climate trend analysis in western Central Asia

Isabell Haag1, Philip Jones2, Colin Harphan2 & Cyrus Samimi1

Universität Bayreuth1 & University of East Anglia2

Central Asia is warming twice as much as the Northern Hemisphere, which will result in exacerbating climate

change impacts such as changes in precipitation patterns, water stress, and food scarcity. In addition,

countries in Central Asia are also stressed by non‐climatic factors, like social inequality, political instability,

and poverty, making them extremely vulnerable to climate change. The scope beyond climate change

related consequences is uncertain, as large‐scale atmospheric patterns are expected to change due to

global warming. For our study area, the westerly and monsoonal circulations are more important. This

might result in changing precipitation patterns, both temporally and spatially. Changes in precipitation

patterns in addition to rising temperatures, can be extremely harmful and livelihood‐threatening to over

66 million local people, who need water for agricultural irrigation, energy production, and domestic use.

Therefore, climate research is needed to examine temporal and spatial changes in precipitation in order to

take early measurements and to support the local population to cope with climate change impacts.

The study examines precipitation and temperature trends for 1930 to 2014 in an area in western arid

Central Asia (35‐45N; 65‐80E). The study area covers the countries Tajikistan, Kyrgyzstan, West China,

Northern Pakistan and Afghanistan, Eastern Uzbekistan, and Southern Kazakhstan. On the one hand, the

research area was chosen because of its diversity of landscapes and elevations, while on the other hand it

has a sufficiently dense network of climate stations but past studies in the area are relatively few.

To examine historic climate patterns, the global gridded dataset CRU TS3.23 from the Climatic Research

Unit of the University of East Anglia was used. Temperature and precipitation data have been analyzed

using time series and spatial climate plots created, using the open statistic software R‐Studio. The statistical

analysis was conducted for the whole research area and for the nine interior subareas, in order to

distinguish spatial variation in precipitation and temperature more precisely. Climate trends were analyzed

annually and for winter and summer.

The climate trend analysis showed a significant warming trend throughout the entire area since 1976. These

warming trends have been getting more pronounced since the year 2000, particularly in summer. The

strongest increase in annual temperatures after 2000 (relative to 1961‐1990) can be seen in the northeast

of Kyrgyzstan. Annual precipitation amounts do not show any significant changes in the study area. Only a

slight increase in precipitation after 2000 can be detected. However, this cannot be seen as a significant

trend. Increasing precipitation is most pronounced in winter and in the countries Tajikistan and Kyrgyzstan.

The driest areas can be defined as the Tarim Basin in the southeast and the lower forelands in Kazakhstan,

east Uzbekistan, and north Afghanistan. Projected warming trends for the study area in combination with

low precipitation rates, will amplify climate change consequences, which will threaten the sustainable

development of the countries involved in the study. A reason behind the temporal and spatial precipitation

changes might be found in a shifting intensity and seasonality of the westerly and monsoonal circulation.

In order to detect the triggers behind the precipitation variability and to support future climate predictions,

further climate change research is needed in this area.


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Datenexploration und‐analyse zu Rekonstruktion, Modellierung und Klassifizierung

historischer Hochwasserereignisse im Rheineizugsgebiet unter Einbeziehung von Fuzzy‐

Logic

Annette Bösmeier, Rüdiger Glaser, Iso Himmelsbach & Johannes Schönbein


Im Rahmen des interdisziplinären, deutsch‐französischen und DFG‐ANR‐finanzierten Projektes

TRANSRISK (2008 ‐2011) wurden umfassend Daten zu Hochwasserereignissen der letzten 300 Jahre im

Bereich des südlichen Oberrheingebiets zusammengestellt. Im Hinblick auf die Untersuchung von

Wahrnehmung, Akzeptanz und Umgang mit Hochwasserrisiko beidseits des Rheins wurde unter

anderem eine typspezifische semi‐quantitative Klassifizierung der Hochwasser sowie deren

auslösende Wetterlagen erarbeitet sowie unterschiedliche räumliche Typen im Auftreten von

Hochwasserereignissen identifiziert.

In dem vorzustellenden Dissertationsprojekt, das im Rahmen des aktuelle laufenden Projektes

„Transnationales Hochwasserrisikomanagement im Rheineinzugsgebiet – Ein historisch‐progressiver

Ansatz“ (TRANSRISK2, 2014‐2017) erarbeitet wird, ist eine Verbesserung der Bewertung

hermeneutischer Inhalte zur Klassifizierung unterschiedlich starker Hochwasserereignisse auf der Basis

mathematisch‐statistischer Methoden angestrebt.

Der Fokus liegt dabei auf einer Untersuchung der Möglichkeiten in der Nutzung historischer,

hochwasserbezogener schriftlicher Daten sowie deren Aufbereitung, Exploration und Analyse, die

unter anderem auf Methoden der Fuzzy Logic zurückgreift.

Dabei gilt der eher unpräzisen historischen Information besondere Aufmerksamkeit, da für sie parallele

instrumentelle Messdaten vor Mitte des 19. Jh. meist nicht vorliegen. Untersucht wird daher, wie die

Hochwasserereignisse der prä‐instrumentellen Zeit mit den Hochwasserereignissen der

instrumentellen Periode in Bezug gesetzt werden können, um Veränderungen im Abflussregime

identifizieren und die Berechnung von Wiederkehrzeiten auf einer erweiterten Datenbasis vornehmen

zu können.


31

Spuren(gas)suche auf Deutschlands höchstem Berg

Esther Giemsa1, Jucundus Jacobeit1, Ludwig Reis2 & Stephan Hachinger3

Universität Augsburg1, Ries Umweltforschungsstation Schneefernerhaus2 & Leibniz‐Rechenzentrum3

Vergangenes Jahr wurde auf Deutschlands höchstem Gipfel ein trauriger Rekord verzeichnet: Das

Jahresmittel des atmosphärischen Kohlendioxidgehalts überschritt erstmals die Marke von 400 ppm.

Rund 300 m unterhalb des Zugspitzgipfels auf der Südseite von Deutschland höchstem Berg befindet

sich die Umweltforschungsstation Schneefernerhaus, deren langjährige CO2‐Messzeitreihe seit dem

Jahr 1981 die Kohlendioxidkonzentration misst. Das Zusammenspiel von Biosphäre und Mensch als

Absorber bzw. Emittenten in Verbindung mit der langen atmosphärischen Verweilzeit des

Kohlendioxids von durchschnittlich 120 Jahren verhindert, dass atmosphärische Messungen

unmittelbar Auskunft über Änderungen der regionalen Emissionssituation geben können. Um aus den

hochpräzisen CO2‐Messzeitreihen Größen klimapolitischer Dimension abzuleiten, auf deren Basis

effiziente Emissionsminderungsmaßnahmen verifiziert und gegebenenfalls angepasst werden können,

bedarf es daher einer differenzierten Aufschlüsselung der Messdaten nach ihrer Herkunft.

In einem ersten Schritt sind die Messreihen einer zuverlässigen Datenfilterung zu unterziehen, die

neben der Identifizierung von lokalen Kontaminationen eine Differenzierung der Messwerte nach den

Kategorien ‚großräumige Hintergrundkonzentration‘ und ‚regionaler Ursprung’ erlaubt. Denn obwohl

die Umweltforschungsstation auf einer Höhe von 2.650m fernab von Emissionsquellen gelegen ist und

als Mitglied des internationalen Atmosphärenbeobachtungsprogramms Global Atmosphere Watch

(GAW) der UN‐Weltmeteorologieorganisation (WMO) Luftschichten überregionaler Repräsentativität

detektiert, befindet sie sich dennoch episodisch im Einflussbereich der planetaren Grenzschicht. Als

präzisestes Verfahren für die CO2‐Konzentrationen des Untersuchungszeitraums 2011‐ 2015 zeigt sich

eine auf Radon basierende Filtermethodik.

Um Auskünfte über die Transportwege und potentielle Quellgebiete der nach ihrer Zugehörigkeit zu

regional (un‐)beeinflussten Luftmassen gefilterten CO2‐Konzentrationen zu erlangen, werden separat

für die Filterergebnisse Trajektorien ausgehend von der Messstation rückwärts in der Zeit berechnet.

Mit Hilfe des von Dr. Andreas Stohl entwickelten Lagrange‘schen Partikel‐Dispersionsmodells

FLEXPART werden am Startpunkt Schneefernerhaus alle zwei Stunden zehntausend Luftvolumina mit

den spezifischen Tracereigenschaften des CO2 entlassen und über zehn Tage hinweg rückverfolgt. In

der darauf folgenden Clusteranalyse werden aus den zehntägigen Partikeltransportrechnungen die

Haupttransportmuster identifiziert und mit den zum jeweiligen Startzeitpunkt an der Zugspitze

gemessenen CO2‐Konzentrationen in Beziehung gesetzt. Die Relation von Clustern der

Rückwärtstrajektorien einer Messstation mit den zeitgleich am Startpunkt aufgezeichneten CO2‐

Werten erlaubt eine erste qualitative Einordnung, ob sich Transportmuster konzentrationsmindernd

oder –steigernd auf die Messergebnisse auswirken; einzelne Quellen und Senken des Treibhausgases

können dabei aber nicht lokalisiert werden. Die Detektion geographischer Gebiete mit Einfluss auf die

CO2‐Konzentration erfolgt über die potentielle Quellbeitragsfunktion (Potential Source Contribution

Function, PSCF), die in Erweiterung zur Clusterung der Rückwärtstrajektorien die Aufenthaltsdauer der

Luftpakete über geographischen Regionen im Vorfeld ihrer Ankunft und Aufzeichnung am

Messstandort berücksichtigt.

Diese Forschungsarbeit ist Teil des Projekts “Virtuelles Alpenobservatorium (VAO): Ausbau und

Internationalisierung des Virtuellen Alpenobservatoriums (VAO II) an der Umweltforschungsstation

Schneefernerhaus (UFS)“ und wird vom Bayerischen Staatsministerium für Umwelt und

Verbraucherschutz gefördert.


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Glacier melt modelling of the inland ice cap of King George Island

Ulrike Falk1, Ben Marzeion1, Claudio Matko2 & Damian Lopez3

Universität Bremen1, Argentine Antarctic Institut2 & Universität Köln3

The South Shetland Islands are located at the northern tip of the Antarctic Peninsula (AP) which is

among the fastest warming regions on Earth. Surface air temperature increases (~3 K in 50 years) are

concurrent with retreating glacier fronts, an increase in melt areas, ice surface lowering and rapid

break‐up and disintegration of ice shelves. Observed surface air temperature lapse rates show a high

variability during winter months (standard deviations up to ±1.0 K/100 m), and a distinct spatial

variability reflecting the impact of synoptic weather patterns especially during winter glacial mass

accumulation periods. The increased mesocyclonic activity during the winter time in the study area

results in intensified advection of warm, moist air with high temperatures and rain, and leads to melt

conditions on the ice cap, fixating surface air temperatures to the melting point.

A glaciological model was configured based on five years of glaciological and climatological data time

series to assess changes in melt water input to the coastal waters, glacier surface mass balance and

the equilibrium line altitude. Results are used to drive the model with reduced long‐term climate data

and to look at changes of the inland ice cap of KGI and to estimate characteristic glacier parameters,

like sensitivities to precipitation and temperature changes.

Analysis of area changes in accumulation zone to the total glacier area are used to define a tipping

point where the negative trends in glacier mass balance is becoming irreversible.


33

Expositionseffekte im Wachstum und Klimasignal von Pinus heldreichii

Lara Klippel1, Paul Krusic2, Claudia Hartl‐Meier3, Valerie Trouet3 & Jan Esper3

Universität Mainz1, Universität Stockholm2, University of Arizona3

Proxydaten wie Zeitreihen aus Jahrringbreiten in Bäumen sind natürliche Klimaarchive, die

ermöglichen das Klima der Vergangenheit, Klimaextreme und seine Variabilität zu erfassen und zu

bewerten. Die Jahrringreite wird im Zuge dessen mit meteorologischen Messdaten korreliert, um

deren klimatischen Informationsgehalt zu quantifizieren. Jahrringbreitechronologien von Pinus

heldreichii, einer auf dem Balkan endemischen Art, zählen zu den wichtigsten jährlich aufgelösten

Klimaarchiven im östlichen Mittelmeerraum.

Im Rahmen dieser Studie wird die Exposition als potentieller Einflussfaktor auf die Klimasensitivität der

Jahrringbreite von Pinus heldreichii untersucht. Zwei Chronologien (1353‐2014 und 1507‐2014) von

einem nordwest‐ und einem südexponierten Standort am Bergmassiv Smolikas im Pindus Gebirge in

Griechenland werden auf Wachstumsunterschiede hin getestet und mit regionalen Klimadaten

korreliert sowie auf die Variabilität ihres Klimasignals geprüft.

Das Jahrringwachstum an der Waldgrenze von Mt. Smolikas wird standortunabhängig von der

Temperatur und dem Niederschlag im April und Juni‐Juli determiniert. Eine signifikant positive

Korrelation mit der Apriltemperatur und gleichzeitig negative Korrelation mit dem Niederschlag

zeigen, dass warme und trockene Bedingungen Wachstumsprozesse im Frühjahr begünstigen. Im

Frühsommer hingegen führen heiße Temperaturen und geringe Niederschläge dazu, dass die Bäume

massiven Trockenstress erleiden und Wachstumsprozesse verlangsamt bzw. unterbrochen werden.

Signifikante Wachstumsunterschiede zwischen den Standorten sowie Abweichungen in der

Klimasensitivität können eindeutig mit Expositionsunterschieden in Verbindung gebracht werden. Die

Bäume, die am Südhang wachsen, profitierten in warmen und trockenen Frühjahren in einem höheren

Maße von einer frühen Schneeschmelze und Aktivierung des Kambiums. Da der Jahrring jedoch nur

eine jährliche Auflösung besitzt und bereits früh ausgebildete Zellen die verlangsamte Zellproduktion

im Sommer ausgleichen, reduziert sich die Klimasensitivität des südexponierten Standortes im

Sommer.


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Klimaökonomische Modellierung von Rückkopplungen im Klimasystem basierend auf dem

DICE2013R Modell

Joachim Rathmann

Universität Würzburg

Eine große Herausforderung für die globale Politik ist es, zukünftige Risiken für Gesellschaft und

Umwelt durch Änderungen im Klimasystem zu minimieren. Dazu sollten aktuelle Kosten der

Emissionsvermeidung mit zukünftigem Nutzen, die aus einer Reduktion möglicher Klimaschäden

entstehen, verglichen werden. Als Entscheidungsgrundlage für eine wohlfahrtsoptimale Steuerung der

Reaktionen auf den Klimawandel lassen sich quantitative Klimaökonomiemodelle heranziehen, die

eine entsprechende Kosten‐Nutzen‐Analyse durchführen. Das DICE2013R (Dynamic Integrated Model

of Climate and Economy, Nordhaus 2008) ist ein häufig genutztes Integrated Assessment Modell (IAM),

das die optimale Emissionsvermeidung auf Grundlage der Vermeidungskosten und der Klimaschäden

bestimmt. Es basiert auf einem neoklassischen Wachstumsmodell mit einem Klimamodul. DICE2013R

aggregiert sämtliche Länder der Erde zu einer Ökonomie und unterstellt damit jeweils einen Wert für

die relevanten Parameter (z.B. Output, Technologie, Kapitalstock, soziale Wohlfahrtsfunktion,...).

Eine besondere Herausforderung in der Abschätzung künftiger Klimaentwicklung liegt in der

Quantifizierung von Rückkopplungen im Klimasystem. Trotz großer Unsicherheiten gibt es inzwischen

einige robuste Abschätzungen zum zusätzlichen Erwärmungspotential der Permafrost‐Kohlenstoff‐

Rückkopplungen (PKR). Diese werden erstmalig in dem Klimaökonomiemodell berücksichtigt, um

realistischere Optionen in den Emissionsvermeidungsstrategien zu eröffnen. Weitere

Rückkopplungsmechanismen werden zusätzlich in das Modell integriert.

Basierend auf dem RCP4.5 Szenario werden für die Zeiträume bis 2100 bzw. bis 2200

Vermeidungskosten und Outputverluste berechnet. Die Modellierung basiert auf einer

Zeitpräferenzrate von 1,5%, wohingegen beispielsweise im Stern‐Review (2006) ein Wert nahe 0

angenommen wurde. Werden keine zusätzlichen Emissionsvermeidungsstrategien unternommen,

liegen die abdiskontierten Werte für den ökonomischen Verlust zwischen 1 und 3 Billionen US$, dies

entspricht zwar weniger als 1% der Weltwirtschaftsleistung, jedoch basieren die Abschätzungen auf

eher unteren Werten für die PKR. Werden weitere Rückkopplungsmechanismen berücksichtigt,

erhöhen sich die Werte entsprechend.

‐ Nordhaus, A. (2008): A Question of Balance: Weighing the Options on Global Warming Policies, New Haven, CT.

‐ Stern, N. et al. (2006), Stern Review: The Economics of Climate Change, London.

‐ Wirths, H., Rathmann, J, Michaelis, P. (2016): Climate Feedbacks in DICE‐2013R ‐ Modeling and Empirical Results. ‐ No 327,

Discussion Paper Series, Institute for Economics, Augsburg University.


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DRIeR – "Drought impacts, processes and resilience: making the invisible visible"

Iso Himmelsbach, Rüdiger Glaser & Mathilde Erfurt


DRIeR („Drought impacts, processes and resilience: making the invisible visible“) ist ein

interdisziplinäres Forschernetzwerk, bestehend aus Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler der

Universitäten Freiburg (Hydrologie, Geographie, Waldbau, Forst‐ und Umweltpolitik), Heidelberg

(Geographie, Rechtswissenschaften) und Tübingen (Vegetationsökologie) und wird vom Ministerium

für Wissenschaft, Forschung und Kunst Baden‐Württemberg im Rahmen Förderprogramms

„Wasserforschung Baden‐Württemberg“ gefördert.

In dem Vorhaben DRIeR werden die vielfältigen Wirkungseinflüsse von extremer Trockenheit und

Dürre in Baden‐Württemberg analysiert und insbesondere die Folgen für die Gesellschaft und für die

verschiedenen Akteure sichtbar gemacht. Dafür entwickelt das DRIeR‐Netzwerk eine nachhaltige IT‐

basierte Plattform für die interne Kommunikation, aber auch für die Wissensvermittlung an die

Öffentlichkeit und Träger öffentlicher Belange. Konkrete Forschungsfragen und Arbeitsbereiche sind:

Klimarekonstruktion mittels historischer Quellen und dendrochronologischer Analysen

Indikatoren und Wirkungsberichte zur Risikomodellierung

Trocknungsexperimente zur Erforschung von Resistenz und Resilienz von Pflanzen

hydrologische Modellierung zur Simulation der Wasserverfügbarkeit bei verschiedenen Klima‐

und Landnutzungsszenarien

eine vergleichende Analyse rechtlicher sowie wasser‐ und umweltpolitischer

Rahmenbedingungen

Ziel ist es schließlich, Konzepte für eine gesellschaftliche Resilienz gegen Trockenheit und Dürre

aufzuzeigen und Anpassungsstrategien zu entwickeln.

Die Physische Geographie Freiburg widmet sich insbesondere der Klimarekonstruktion der Dürre‐ und

Trockenheitsereignisse zur besseren Gefahrenabschätzung im Rahmen der Risikobewertung. Des

Weiteren ist sie an Fragen der IT‐basierten Wissens‐ und Kommunikationsplattform (CRE) beteiligt.


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Clim’Ability – Klimaanpassungsstrategien für Unternehmen in der

Metropolregion Oberrhein

Nicolas Scholze, Rüdiger Glaser & Michael Kahle


Die Physische Geographie der Universität Freiburg beteiligt sich an dem kürzlich gestarteten

Forschungsvorhaben Clim’Ability, das im Rahmen des EU‐Strukturprogramms INTERREG V gefördert wird.

Das interdisziplinär ausgerichtete Projektkonsortium, dem neben diversen Forschungseinrichtungen auch

Institutionen aus dem Bereich Wirtschaft und Verwaltung angehören, umfasst 13 Partner aus 3 Ländern

(Frankreich, Deutschland, Schweiz). Die Federführung liegt beim INSA Strasbourg.

Für die Oberrheinregion lässt sich eine gleichermaßen hohe wie auch komplexe Anfälligkeit der dort aktiven

Unternehmen feststellen. Ziel des Projektes ist es daher, maßgeschneiderte Evaluationsmethoden und

Anpassungsstrategien für die Unternehmen des Oberrheingebietes zu entwickeln. Die besondere

Herausforderung dieses Vorhabens liegt dabei – neben der Komplexität von Vulnerabilität als

Forschungsgegenstand ‐ in der transnationalen Komponente im Dreiländereck Frankreich, Deutschland und

der Schweiz: Sowohl die Wahrnehmung von Risiken als auch die Herangehensweise zur Risikobewältigung

unterliegt in jedem der drei Länder besonderen politischen, institutionellen, und historisch‐kulturellen

Gegebenheiten.

Die in diesem Projekt verfolgten Ziele sind im Einzelnen:

Mesoskalige, indikatorenbasierte Analyse der Klimavulnerabilität der Wirtschaft am Oberrhein

Vertiefte, mikroskalige Analyse regionaler Hot Spots an Hand ausgesuchter Fallstudien

Branchenspezifische Identifizierung von Wirkungsketten (impact chains) einzelner Klimasignale

Bewertung und Visualisierung der Analyseergebnisse mit Hilfe von GIS

Konzeption eines Fragenkataloges, der den Unternehmen der Region eine Selbstdiagnose ihrer

spezifischen Vulnerabilität ermöglicht

Auf Klimarisiken ausgerichtete Beratungsdienstleistungen (Anpassungsstrategien) für betroffene

Unternehmen und die Öffentlichkeit

Verstetigung eines Expertennetzwerkes zum Klimawandel am Oberrhein

Aufbau einer kollaborativen Forschungsumgebung als zentrale Daten – und Informationsplattform

Die Physische Geographie Freiburg ist dabei v.a. für die Durchführung von lokal und regional differenzierten

Vulnerabilitätsanalysen sowie für den Aufbau einer web‐basierten kollaborativen Forschungsumgebung

(collaborative research environment ‐ CRE) verantwortlich.

Das Vorhaben baut auf dem Vorgängerprojekt SECIF auf, welches einen erheblichen Beratungsbedarf von

französischen Unternehmen in Bezug auf den Klimawandel konstatierte. Auch die Ergebnisse des kürzlich

abgeschlossenen Projekts KLIMOPASS hinsichtlich der Klimavulnerabilität einzelner Branchen fließen in die

Konzeption mit ein. Es soll somit als Einstieg in eine nachhaltige wirtschaftliche Klimaanpassungsstrategie

dienen, die für andere Wirtschaftsbereiche und Regionen als Vorbild dienen kann.


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„Klimawandel findet Stadt“

– ein Konzept zur Förderung der Bewertung von Klimafolgen und Anpassungsstrategien in

städtischen Räumen im Sinne des entdeckenden und forschenden Lernens

Katharina Feja1, Christiana Schuler2, Svenja Lütje3, Karl‐Heinz Otto1,

Alexander Siegmund2 & Leif O. Mönter3

Ruhr‐Universität Bochum1, PH Heidelberg2, Universität Trier3

Das DBU‐geförderte Projekt zielt auf die Bewertung von Klimafolgen und Anpassungsstrategien in

städtischen Räumen durch Schülerinnen und Schüler. Städte sind dabei von den Auswirkungen der

regionalen Klimaveränderungen besonders betroffen, da hier Mensch und Umwelt ohnehin erhöhten

Belastungen wie Überhitzung und Luftschadstoffen ausgesetzt sind. Hinzu kommt der stetige Zuwachs

der globalen Stadtbevölkerung auf geschätzte 6,5 Mrd. Menschen in den Städten (WBGU 2016: 1) und

damit ein Ausbau der urbanen Infrastruktur, der mit einem zunehmenden Flächenverbrauch und

vermehrten Flächennutzungskonflikten einhergeht. In Deutschland lebten Ende 2014 etwa 77% der

Bevölkerung in dicht besiedelten Gebieten und Gebieten mit einer mittleren Besiedlungsdichte

(Statistisches Bundesamt 2014)*. Während der Aspekt Klimaschutz bereits in etlichen

Bildungskonzepten und ‐materialien aufgegriffen wird, findet das Thema Anpassungsstrategien derzeit

kaum Berücksichtigung in konkreten Lehr‐Lern‐Konzepten. Das zentrale Ziel des avisierten Projekts ist

es daher, sich dieses Desiderates anzunehmen. Im Sinne des entdeckenden und forschenden Lernens

orientiert sich das modularisierte Konzept an der Verknüpfung von Beobachtungsraum (Lebensumfeld

Stadt), Laborraum (schulischer und außerschulischer Lehr‐Lern‐Ort) und Handlungsraum (Raum zur

gesellschaftlichen und individuellen Umsetzung von Anpassungsmaßnahmen).

Im Projekt wird unter Beobachtungsraum der urbane Raum verstanden, der maßgeblich die Alltags‐

bzw. Lebenswelt der Jugendlichen darstellt. In diesem Raum findet Klimawandel konkret statt, seine

Folgen und Auswirkungen können untersucht werden, woraus sich – auch im Sinn eines Reallabors –

in und aus der Praxis konkrete Forschungsfragen generieren lassen. Diese können dann mit

verschiedenen Methoden der Erkenntnisgewinnung (u. a. Untersuchungen, Versuche, Experimente,

Modellierungen) bearbeitet werden. Dies kann insbesondere durch „Vor‐Ort‐Experimente“ direkt im

städtischen Raum, im schulischen Kontext und/oder im Rahmen von Modellexperimenten im Lehr‐

Lern‐Labor erfolgen, wobei letztere im Projekt als konkreter Laborraum fungieren. Die resultierenden

Forschungsergebnisse liefern Antworten auf die entwickelten Fragestellungen und bieten die

Grundlage für Lösungsansätze im urbanen Handlungsraum, also dem Raum, in dem sich konkrete

Anpassungsstrategien umsetzen lassen und damit klimaadäquates Handeln realisiert werden kann.

Insofern ist der Beobachtungs‐/Erfahrungsraum zugleich auch Lern‐ und Handlungsraum (vgl. OTTO &

MÖNTER 2016: 10). Die Verschränkung der drei Räume wird in modularisierter Form für Schulen

angeboten. Durch eine Allianz von drei geoökologisch ausgerichteten außerschulischen Lehr‐Lern‐

Laboren in Bochum, Heidelberg und Trier werden die entsprechenden Konzepte und Lernmodule mit

unterschiedlicher regionaler, inhaltlicher und methodisch‐didaktischer Schwerpunktsetzung

gemeinsam entwickelt. Die drei Hochschulstandorte befassen sich schwerpunktmäßig mit den

Bereichen (1) Gesundheit/Risikoprävention, (2) Stadtökologie/Biodiversität und (3)

Stadtklima/Stadtplanung.

Unter Anwendung des Educational Design Research (EDR)‐Ansatzes soll ferner insbesondere der

Fragestellung nachgegangen werden, wie die Konzeption und die Module gestaltet sein müssen, damit

der Transfer (=Übertragung, Anwendung) von Erkenntnissen und Wissen auf Seiten der Schülerinnen

und Schüler zwischen den drei o.g. Räumen und ggf. auf neue Räume optimal gelingen kann. Der EDR‐


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Ansatz betont die Relevanz der Forschung innerhalb der Bildungspraxis und verfolgt innerhalb des

Projekts die Zielsetzung, empirisch fundierte Aussagen darüber treffen zu können, wie Lern‐ und

Instruktionsprozesse (nachhaltig) optimiert werden können (vgl. VAN DEN AKKER et al. 2006: 5).

‐ MÖNTER, L./OTTO, K.‐H. (2016): Experimentelles Arbeiten im Geographieunterricht. Grundlagen, Erkenntnisse, Konsequenzen.

In: Geographie aktuell und Schule, 38. Jg., H. 219, 4‐13.

‐ STATISTISCHES BUNDESAMT (2014): Grad der Verstädterung nach Fläche, Bevölkerung und Bevölkerungsdichte am 31.12.2014.

Wiesbaden. URL:

https://www.destatis.de/DE/ZahlenFakten/LaenderRegionen/Regionales/Gemeindeverzeichnis/NichtAdministrativ/Aktuell/33S

TL.html [Eingesehen am 21.09.2016].

‐ VAN DEN AKKER, J., GRAVEMEIJER, K., MCKENNEY, S. & N. NIEVEEN (2010): Educational Design Research. Abingdon & New York.

‐ WBGU (Wissenschaftlicher Beirat der Bundesregierung Globale Umweltveränderungen) (2016): Der Umzug der Menschheit: Die

transformative Kraft der Städte. Hauptgutachten. Berlin.

*Dicht besiedelte Gebiete sind Städte oder Großstadtgebiete, in denen mindestens 50 % der

Bevölkerung in hochverdichteten Clustern lebt. Gebiete mittlerer Besiedlungsdichte sind Städte und

Vororte oder Kleinstadtgebiete, in denen weniger als 50 % der Bevölkerung in ländlichen Rasterzellen

und weniger als 50 % der Bevölkerung in einem hochverdichteten Cluster leben.


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Auszubildende begegnen dem Klimawandel ‐ klimAZUBI

Förderung von Bewusstsein und Handlungskompetenz zur betrieblichen Klimaanpassung

in der Metropolregion Rhein‐Neckar

Svenja Brockmüller, Christina Lütke & Alexander Siegmund

Pädagogischen Hochschule Heidelberg

Zum langfristigen Erhalt des wirtschaftlichen Erfolgs von Unternehmen sind nachhaltige

Anpassungsstrategien an die regional‐ und branchenspezifischen Folgen des Klimawandels notwendig.

Märkte, Produktion und Distribution sind insbesondere durch Extremereignisse wie andauernde

Starkniederschlags‐ oder Hitzephasen betroffen. Für die Umsetzung von Anpassungsmaßnahmen an

den fortschreitenden Klimawandel auf betrieblicher Ebene bedarf es neben Sensibilisierung und

Bewusstseinsbildung v.a. auch der nachhaltigen Förderung von Gestaltungs‐ und

Handlungskompetenz von Mitarbeiter/innen.

In dem durch das Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz, Bau und Reaktorsicherheit geförderten

klimAZUBI‐Projekt werden daher in Kooperation der Abteilung Geographie – Research Group for Earth

Observation (rgeo) der Pädagogischen Hochschule Heidelberg mit ausgewählten Unternehmen der

Metropolregion Rhein‐Neckar (ABB, HeidelbergCement, REWE) sowie der IHK Rhein‐Neckar

Lernmodule zur Klimaanpassung entwickelt, erprobt und optimiert. Zielgruppe sind Auszubildende als

zukünftige betriebliche Akteure und Entscheidungsträger. Die Module basieren auf einem innovativen

doppelten methodisch‐didaktischen Dreiklang. Bezogen auf die „natürliche“ Umwelt umfasst dieser

Dreiklang (1) das Erkennen der Folgen des Klimawandels im Gelände, (2) die vertiefende Analyse

einzelner Prozesse im Labor und (3) die Beurteilung der Nachhaltigkeit von Anpassungsmaßnahmen

und Handlungsoptionen mit Hilfe von Modellen. Dieser wird integrativ verbunden mit der

„betrieblichen“ Umwelt die (1) das Erkennen der branchenspezifischen Vulnerabilität gegenüber

Folgen des Klimawandels, (2) die vertiefende Analyse der spezifischen Klima‐Resilienz einzelner

Unternehmen als „Reallabor“ und (3) die Beurteilung der Nachhaltigkeit von Anpassungsmaßnahmen

und Handlungsoptionen mit Hilfe der Szenariotechnik und des Design Thinking umfasst. Hierbei erfolgt

eine integrative Erarbeitung regionaler Klimafolgen auf die natürlichen Ressourcen Boden, Vegetation

und Wasser, verzahnt mit einer branchen‐ und betriebsspezifischen Betrachtung nachhaltiger

Anpassungsoptionen hinsichtlich Märkten, Produktion und Distribution.

Im Fokus des geplanten Vortrags stehen Komponenten des Basismoduls zum regionalen Klimawandel

in der Metropolregion unter besonderer Berücksichtigung des Einflusses von Starkniederschlägen und

Trockenperioden auf die Hoch‐ bzw. Niedrigwasserproblematik am Neckar und seinen Zuflüssen in

Hinblick auf die Unternehmenslogistik und Energieversorgung sowie der Auswirkungen des

Klimawandels auf den regionalen Obstanbau bzw. Vermarktung am Beispiel des Apfels. Methodisch

kommen Kartierungen und Messungen, Experteninterviews, Rollenspiele, die standortbezogene

Analyse von Klimafolgenkarten sowie die lösungsorientierte Anwendung von Modellen zur Beurteilung

von Schutz‐ und Anpassungsstrategien zum Einsatz. Instrumente zur Dissemination und dauerhaften

Verankerung der Bildungsmodule zu den Folgen und betrieblichen Anpassungspotenzialen hinsichtlich

des regionalen Klimawandels sind neben Multiplikatorenschulungen und Workshops für betriebliche

Ausbilder auch die Bereitstellung modulspezifisch ausgestatteter Methodenkoffer sowie die

Einbindung von Lehramtsstudierenden.


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„In 80 Minuten um die Welt“ – Geobotanik als verknüpfendes Element für interdisziplinäre

Unterrichtskonzepte in Klimageographie und Biologie*

Tanja Kaiser, Sascha Henninger & Christoph Thyssen


Nicht nur über das Fehlen oder Vorkommen von Pflanzenarten oder ‐gemeinschaften in einigen

Räumen der Erde liefert die Geobotanik Erklärungsansätze, sie widmet sich aus der Kenntnis der

Evolution und Arealkunde auch Fragen, wie sich verändernde Umweltbedingungen und der

zunehmende anthropogene Nutzungsdruck auf die jeweiligen Pflanzenarten und ‐vorkommen

auswirken können. Zur Beantwortung solcher Fragen zu komplexen Wechselwirkungen innerhalb

eines Ökosystems sowie zu räumlichen Verbreitungsmustern aus entwicklungsgeschichtlicher Sicht

reicht eine reine Artenkenntnis nicht aus, da vieles nur aus der Interaktion mit dem Raum und sich

ändernden Standortfaktoren erklärbar ist. Als integrative Wissenschaft verknüpft die Geobotanik

somit die Disziplinen Biologie und Klimageographie, insbesondere die Teildisziplinen Systematik,

Taxonomie und Evolutionsbiologie, Pflanzenphysiologie und Ökologie einerseits sowie Klimatologie,

Bodenkunde und Erdgeschichte. Ein Zugang zur Geobotanik kann die Schule durch die Verbindung der

Fächer Erdkunde und Biologie anbieten.

Inspiriert von Jules Vernes Roman „In 80 Tagen um die Welt“ stellen sich die Fachdidaktik der

Geographie und der Biologie der Technischen Universität Kaiserslautern derzeit der Herausforderung,

eine Lehr‐Lernsequenz zu entwickeln, in der Schülerinnen und Schüler (SuS) in 80 Minuten die

Angepasstheit von Pflanzen an die Bedingungen in der polaren, gemäßigten, subtropischen und

tropischen Klimazonen erforschen. Am außerschulischen Lernort eines botanischen Gartens wird

dieser „Zeitraffer“ in die Praxis umgesetzt, denn entsprechend temperierte Gewächshäuser lassen die

klimatischen Bedingungen hautnah erleben und beherbergen eine Fülle an Pflanzen der jeweiligen

Klimazonen. Die SuS durchlaufen am Lernort einen Lernzirkel, dabei werden sie durch eine eigens für

das Projekt programmierte Lernapplikation (App) auf dem Tablet‐PC geführt.

An den Stationen im Garten fordern Forschungsaufträge zu Beobachtungen morphologischer und

anatomischer Besonderheiten an Pflanzen auf, die die SuS per Texteingabe, Foto oder Video

dokumentieren. Die Auswertung fachspezifischer Medien wie Klimadiagramme und Kartenmaterial

ermöglicht das aktive Erarbeiten von Informationen, um diese Beobachtungen zu deuten. Hinzu

kommen an einigen Stationen Schülerversuche zu physikalischen Standortfaktoren und

physiologischen Anpassungsmechanismen der Pflanzen.

*„Qualitätsoffensive Lehrerbildung“ von Bund & Ländern mit Mitteln des Bundesministeriums für

Bildung und Forschung gefördert


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Cloudwalk ‐ Eine Reise ins All

Unterrichtskonzepte in Klimageographie und Biologie

Natalie Bell & Sascha Henninger


Die Wissenschaft der Physischen Geographie in ihren vielen verschiedenen Disziplinen beruht auf

Beobachtungen in der Realität und dem Vergleich zur Theorie. Durch den Realitätsbezug entwickeln

sich unterschiedliche Interessensfelder und Faszinationen für den Menschen, die ihn antreiben weiter

zu forschen und zu entwickeln.

Das Schülerprojekt „Cloudwalk – Eine Reise ins All“ einer gymnasialen Mittelstufe, setzt genau diesen

Vergleich zwischen Theorie und Praxis um und bringt die Faszination der Physischen Geographie, hier

speziell die Klimatologie/ Meteorologie, in die Schule. Dabei handelt es sich um ein

handlungsorientiertes Projekt, bei der die Schülerinnen und Schüler einen Wetterballonflug

vorbereiten, durchführen und auswerten. Anhand derer Interessen, wird das Projekt „unter Regie

eines jeden“ geführt. Dies bedeutet alle Beteiligten treffen Entscheidungen, wie das Projekt umgesetzt

wird. Dabei sollen die Schülerinnen und Schüler den Bezug zur Theorie im Vergleich zur Realität selbst

schaffen, motivieren, mitgestalten und hinterfragen. Damit die Realität bewertet werden kann,

wurden meteorologische Elemente wie der Luftdruck, die Luftfeuchte und die Lufttemperatur

während des Ballonfluges erfasst. Zusätzliche Datenaufzeichnungen, wie die Flugzeit und die Flughöhe,

sowie Videoaufnahmen animieren zu weiteren Analysen. Letztendlich entsteht ein wissenschaftlicher

Überblick über die Atmosphäre und ihren variierenden Einflussgrößen.

Die Umsetzung eines solchen Projektes soll Lehrkräfte motivieren, komplexe Themen mit einfachen

Mitteln in der Schule durchzuführen. Das Ergebnis ist für alle Beteiligten bildstark und emotional und

liefert ein außergewöhnlich hohes Engagement von Seiten der Schüler.


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Klimatologie für alle – Wetterphänomene von der ISS beobachtet

Hendrik Flügel, Johannes Schultz, Sascha Heinemann, Annette Ortwein & Andreas Rienow

Universität Bonn

Seit dem Jahr 2014 führt die NASA das Experiment „High Definition Earth Viewing“ am Columbus Labor

der Internationalen Raumstation (ISS) durch, bei dem vier Kameras die Erde 24 Stunden am Tag, sieben

Tage die Woche beobachten. Im Zuge des Projektes „Columbus Eye – Live‐Bilder von der ISS im

Schulunterricht“ der Arbeitsgruppe Fernerkundung des Geographischen Instituts der Universität Bonn

(1) werden die erdbeobachtenden Videos von der ISS empfangen, verarbeitet und archiviert. Das

Projekt verfolgt das Ziel, Unterrichtmaterialien zum Thema Erdbeobachtung von der ISS zu entwickeln,

um so die Medien‐ und Handlungskompetenzen der Schülerinnen und Schüler (SuS) zu unterstützen.

Über das Webportal (http://www.columbuseye.uni‐bonn.de/?q=archiv) werden die

Unterrichtseinheiten und ausgewählte Highlights des Experimentes kostenlos für die MINT‐Fächer

Geographie, Physik und Mathematik bereit gestellt. Die Lernmaterialien sind so gestaltet, dass sie über

Interaktionen die SuS für das Thema Fernerkundung sensibilisieren und lernen Informationen aus

Fernerkundungsdaten differenziert wahrzunehmen. Somit wird das eigenständige Lernen der SuS

gefordert und gefördert.

Der Poster‐Beitrag stellt zunächst Video‐Aufnahmen vor, die meteorologische Phänomene wie z.B.

Gewitterzellen, Hurrikans, Tiefdruckgebiete oder leuchtende Nachtwolken aus Sicht der ISS zeigen. Die

Kameras des HDEV‐Projektes bieten dazu sehr gute Voraussetzungen, da sowohl die räumliche (500

Meter) als auch die zeitliche (Wiederholungsrate ~180 Minuten) Auflösung recht hoch ist. Im nächsten

Schritt wird demonstriert wie die anschaulichen Videos zur Fernerkundung der Atmosphäre so

aufbereitet werden, dass man sie in den alltäglichen Schulunterricht integriert werden können.

Abschließend wird beispielhaft die Columbus Eye Unterrichtseinheit „Im Auge des Sturms“ vorgestellt.

Sie thematisiert die Entstehung von tropischen Zyklonen am Beispiel des Taifun Maysak, der die

Philippinen am 5.4.2015 heimgesucht hat. Anhand von schematischen Darstellungen, ISS Videos und

Wetterkarten wird die Entstehung und der Aufbau eines tropischen Zyklons erläutert. Das Arbeitsblatt

bedient sich dazu der sogenannten erweiterten Realität, Augmented Reality. In Kombination mit dem

Arbeitsblatt ermöglicht es die dafür entwickelte App „Im Auge des Sturms“ den Zyklon live auf dem

Smartphone der SuS darzustellen (Abb. 4). Aus dem Querschnitt eines Taifuns wird der Überflug über

das mächtige Tiefdruckgebiet und aus einer schematischen Wetterkarte ein dynamischer Kartenfilm.

Die SuS lernen so die physikalischen Grundlagen e.g. Corioliskraft von tropischen Wirbelstürmen

kennen und die Interpretation von Wetterkarten. Dazu erfahren sie ihr Smartphone als geografisches

Werkzeug.

(1) Columbus Eye wird vom Deutschen Zentrum für Luft‐ und Raumfahrt mit Mitteln des BMWi

gefördert (50JR1307)


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Are trend analyses from FLUXNET station data realistic?

(Sind Trendanalysen von FLUXNET Daten realistisch?)

Thomas Foken & Wolfgang Babel

Universität Bayreuth

Extensive studies are available which analyze time series of carbon dioxide and water flux

measurements of FLUXNET sites over many years and link these results with climate zones or even

climate change. Analysis of the nearly 20 years of measurements of the Waldstein‐Weidenbrunnen

(DE‐Bay) site has shown that several breakpoints, with different causes, are visible in the time series.

The trend to a larger carbon uptake is realistic but probably has reasons other than climate change,

and we identified several likely causes. There was an affect on small fluxes due to the low bit resolution

in the first years, mainly in the carbon rather than in the water fluxes. Under these circumstances the

influence of possible mechanical turbulence may have a stronger influence on the flux than does the

footprint. The forest was, in the first years, very much affected due to forest decline, and convalesced

after a liming. In the last ten years the site was much affected by beetles and wind‐throw. The fluxes

increased, obviously due to a larger heterogeneity, but this could also indicate a shift of the “area of

maximal fluxes” found in Large Eddy Simulations. All these effects also have an influence on the gap

filling routine. Furthermore, the inter‐annual variation of the carbon and water fluxes, especially of

extreme years, is so large that the data are scattered over published climate diagrams. In conclusion:

Possible sensor and site‐specific effects may be much larger than climate trends. Because the FLUXNET

stations were built up 10–20 years ago at nearly ideal forest sites, which are now often much more

heterogeneous, a possible site‐specific trend should be visible. Therefore, for climate and trend

analysis, a careful analysis of the metadata of stations is recommended and not only the download of

data from a database. Acknowledgement: This analysis is based on the work of many researchers, a

list of whom will be published in Foken (Ed.): Energy and matter Fluxes of a Spruce Forest Ecosystem,

Ecological Series, Springer 2016.


44

Machine‐Learning‐Algorithmen und rein mathematische Interpolationsverfahren – Ein

Methodenvergleich zur Interpolation von Winddaten Zentralasiens

Katja Reinhardt & Cyrus Samimi

Universität Bayreuth

Für die Beurteilung des globalen Klimawandels und seiner Folgen sind die Ergebnisse rechnergestützter

Klimamodelle von zentraler Bedeutung. Die Qualität dieser Ergebnisse und damit auch der

Aussagegehalt der abgeleiteten Prognosen werden jedoch maßgeblich durch die Güte der

zugrundegelegten Klimadaten bestimmt. In weiten Teilen der Erde sind hochaufgelöste Klimadaten

jedoch nicht verfügbar. Dies gilt namentlich für viele Länder Zentralasiens, in denen das Netz

klimatologischer Messstationen eher grobmaschig ist. Um gleichwohl auch für diese Räume eine

fundierte Analyse des vergangenen Klimageschehens sowie zuverlässige Prognosen über zukünftige

Entwicklungen zu ermöglichen, ist der Einsatz statistischer Verfahren zur Verbesserung der Auflösung

der vorhandenen Klimadaten von enormer Wichtigkeit.

Die hier vorgestellte Studie zeigt einen Vergleich verschiedener Interpolationsmethoden für die

Windkomponenten u und v in einem stark reliefierten Gebiet Zentralasiens. Das Ziel der Studie ist es

herauszufinden, ob es ein optimales Interpolationsverfahren gibt, das für alle Druckniveaus

gleichermaßen angewendet werden kann, oder ob sich in Abhängigkeit vom jeweiligen Druckniveau

qualitative Unterschiede in der Güte der Modelle zeigen.

Als Ausgangsdaten dienen die europäischen Reanalysedaten Era‐Interim der Jahre 1989‐2015 für die

Druckniveaus von 850 hPa, 500 hPa und 200 hPa. Zur Verbesserung der Auflösung dieser

Ausgangsdaten werden einerseits Interpolationsverfahren, wie Inverse Distance Weighting und

Kriging, auf einer rein mathematischen Basis eingesetzt, andererseits aber werden auch Machine‐

Learning‐Algorithmen verwendet, im Rahmen derer zusätzliche Einflussfaktoren (z.B. Geopotential

und Schichtdicke) berücksichtigt wurden.

Vorläufige Befunde aus den noch laufenden Berechnungen deuten darauf hin, dass die Machine‐

Learning‐Algorithmen unter Einbeziehung zusätzlicher Einflussfaktoren im Vergleich zu reinen

Interpolationsmethoden deutlich bessere Ergebnisse liefern.


45

Modellierung der Partikelanzahlgrößenverteilung beim Transport vom Straßenrand in den

urbanen Hintergrund unter Anwendung inverser Methoden

Lars Gerling, Stephan Lars & Stephan Weber

Technische Universität Braunschweig

Ultrafeine Partikel (UFP) werden von der umweltmedizinischen Wirkungsforschung als Auslöser von

Lungen‐, Herz‐Kreislauf und weiteren Erkrankungen beschrieben. Für eine detaillierte

Expositionsanalyse und mangels eines ausreichenden UFP‐Messnetzes werden Modelle verwendet,

die die räumliche und zeitliche Variabilität der UFP‐Anzahlkonzentration widerspiegeln. Komplexe

Modellansätze benötigen eine Vielzahl an mikrometeorologischen und atmosphärenphysikalischen

und –chemischen Inputgrößen, die nur mit erheblichem Aufwand bestimmt werden können. Einfache

Modelle, die auf Basis von einfachen meteorologischen Größen die Partikelanzahlgrößenverteilung

(particle number size distribution, PNSD) bestimmen, parametrisieren aerosoldynamische Prozesse

mit Hilfe von Koeffizienten, die anhand von Messdaten kalibriert oder aus komplexen Modellen

abgeleitet werden.

Ziel der Studie ist die Konzipierung eines vereinfachten Aerosolmodells zur Abbildung der

Partikeltransformation beim Transport mit dem vorherrschenden Wind vom Straßenrand in den

urbanen Hintergrund. Das Modell berücksichtigt die Verdünnung der Partikelkonzentration beim

Transport, die Koagulation, Kondensation bzw. Evaporation, trockene Deposition und eine

kontinuierliche Zufuhr an Partikeln durch Quellen im urbanen Hintergrund. Das Modell wurde mit Hilfe

von PNSD‐Daten aus mobilen Messungen in Braunschweig, Niedersachsen, kalibriert, bei denen die

PNSD an einer Hauptstraße sowie in 70, 200 und 400 m Abstand zur Hauptstraße gemessen wurde.

Vereinfachende Parameter zur Quantifizierung der Verdünnung, Partikelquellen und Kondensation

bzw. Evaporation sowie die Unsicherheiten der Parameter und des Modelloutputs wurden mit Hilfe

eines Markov‐chain Monte Carlo‐Verfahrens (MCMC) bestimmt.

Trotz der vereinfachten Beschreibung der einzelnen Prozesse konnte eine gute Übereinstimmung

zwischen dem Modelloutput und dem Modell erzielt werden (Pearson‐Korrelation = 0,91;

Modelleffizienz = 0,82; mittlere absolute Abweichung = 1,7∙10^3 cm^‐3 (dN/dlogDp)). Der

Verdünnungsparameter konnte mit einem engen Konfidenzintervall bestimmt werden, während der

Kondensations‐ bzw. Evaporationsparameter innerhalb der a priori gesetzten Grenzen nicht bestimmt

werden konnte. Die Veränderung der PNSD wurde durch die Verdünnung der Partikel dominiert.

Koagulation, Evaporation bzw. Kondensation und Deposition führten durch die kurze Transportzeit nur

zu einer geringfügigen Veränderung der PNSD. Die Ergebnisse werden auf dem Poster vorgestellt und

diskutiert.


46

Gewichtung von Klimamodellen mittels statistischer Downscaling‐Ergebnisse für den

Niederschlag des Mediterranen Raums

Irena Kaspar‐Ott1, Elke Hertig1, Jucundus Jacobeit1, Christoph Ring2, Felix Pollinger2 & Heiko Paeth2

Universität Augsburg1 & Universität Würzburg2

Die erfolgreiche Abschwächung oder zumindest eine Anpassung an die Folgen der globalen Erwärmung

erfordern eine verlässliche Abschätzung des zukünftigen Klimas. Globale generalisierte

Zirkulationsmodelle (CGCMs) sind dafür das gebräuchlichste Mittel. Allerdings unterscheiden sich die

Projektionsergebnisse verschiedener Modelle unter Umständen sehr, vor allem auf regionaler Ebene

und bei bestimmten, schwierig zu simulierenden Klimaelementen wie dem Niederschlag. Diese

Modellunsicherheiten resultieren aus unbekannten klimatischen Ausgangszuständen,

unterschiedlichen räumlichen und zeitlichen Modellauflösungen, verschiedenen

Parametrisierungsmethoden und Emissionsszenarien. Herauszufinden, welches Modell das

wahrscheinlichste zukünftige Klima simuliert, ist schwer.

Dies versucht das DFG‐geförderte Projekt COMEPRO (Comparison of Metrics for Probabilistic Climate

Change Projections of Mediterranean Precipitation) zu ergründen. Das Ziel sind optimierte

probabilistische Abschätzungen des zukünftigen Klimas – am Beispiel des Niederschlags im

Mediterranen Raum. Dafür werden alle verfügbaren Klimamodellsimulationen von CMIP3 und CMIP5

für je zwei Zukunftsszenarien (A1b, A2; RCP 4.5, RCP 8.5) untersucht.

Die hier vorgestellte Methode aus einem umfangreichen Metrik‐Paket von COMEPRO bewertet die

einzelnen Klimamodelle danach, wie gut sie die wichtigsten atmosphärischen Prädiktoren im Rahmen

eines statistischen Downscalingansatzes, erzeugt mit Reanalyse‐ und Messdaten, wiedergeben

können. Dies umfasst die Analyse von geopotentieller Höhe, Luftdruck auf Meereshöhe, Wind,

atmosphärischer Schichtdicke, sowie relativer und spezifischer Feuchte auf mehreren

atmosphärischen Levels. Die Fähigkeit jedes einzelnen Klimamodells, die anhand von Multiplen

Linearen Regressionen (MLRs) ermittelten Schlüssel‐Prädiktoren für den mediterranen Niederschlag

zu simulieren, bestimmt das modellspezifische Gewicht. Somit bekommen Modelle, welche die

Schlüssel‐Prädiktoren gut modellieren, ein höheres Gewicht als Modelle, welche die groß‐ und

kleinskaligen atmosphärischen Randbedingungen schlechter simulieren. Diese Gewichte können nun

auf die projizierten Modell‐Niederschläge angewendet werden, was zu einer sichereren Abschätzung

des Niederschlagssignals im 21. Jahrhundert führt.


47

Grenzschichtsondierung mithilfe unbemannter Luftfahrtsysteme im Rahmen der

Messkampagne ScaleX 2016

Andreas Philipp, Erik Petersen, Alexander Groos & Jucundus Jacobeit


Eine immer noch bedeutende Fehlerquelle für Meso‐ und Mikroskalige Zirkulationsmodelle liegt in der

ungenauen Abbildung oder Parametrisierung von Prozessen und Veränderungen in der planetarischen

Grenzschicht der Atmosphäre, während gleichzeitig der Bedarf an Wissen hierüber in

Anwendungsfeldern wie der Luftreinhaltung oder der Windenergienutzung an Bedeutung gewinnt.

Neben Fernerkundungsverfahren sowie In‐Situ‐Messungen mittels meteorologischen Türmen,

Fesselballons oder Seilbahnen, aber auch bemannter Luftfahrt, rücken unbemannte Luftfahrtsysteme

(engl. unmanned aerial systems, UAS) zur Sondierung der Grenzschicht zunehmend in den Fokus, da

durch Fortschritte in der Miniaturisierung sowie der Energiedichte von Akkus längere Sondierungsflüge

mit meteorologischer Sensorik zunehmend praktikabel werden.

Neben den populären Multikoptern (Drehflügler), weisen sog. Flächenflugzeuge (Starrflügler) einige

Vorzüge auf. So sind sie besser sichtbar, was rechtlich einen größeren Aktionsradius erlaubt, können

durch Segeleigenschaften länger in der Luft bleiben und bieten mehr und geschützteren Platz für

Sensorik in ihren meist aus Schaumstoff gefertigten Rümpfen, die zudem die Sensorik vor

Erschütterung schützen und bis zu einem gewissen Grad auch unsanftere Landungen verzeihen. Die

Hauptnachteile liegen in den Platzansprüchen für die Landebahn und der benötigten Übung zur

Steuerung der UAS bei der Landung. Zur Steuerung während des Sondierungsfluges wird ein

Mikrocontroller eingesetzt, der das UAS vollautonom nach einem programmierten Flugplan navigieren

kann. Bewährt hat sich ein Flugmuster mit schnellem Aufstieg auf eine Sollhöhe (meist 300 bis 1000

m) und einem langsamen spiralförmigen Abstieg von 15 Minuten Dauer während dessen sich die

Sensorik je nach Reaktionszeit ausreichend an die wechselnden Lufteigenschaften der jeweiligen

Höhenstufe anpassen kann. Zudem erlauben Spiralflüge die Abschätzung von Windrichtung und ‐

geschwindigkeit durch den Vergleich von Beschleunigung und Verlangsamung in einem Kreis aufgrund

von Rücken‐ und Gegenwind. Direkt aufgezeichnete Variablen umfassen Luftdruck, Temperatur (mit

zwei Sensoren) und Luftfeuchte.

Nach einer ersten Messkampagne im Jahre 2015, organisierte das Partnerinstitut IMK‐IFU (Institut für

Meteorologie und Klimatologie – Institut für atmosphärische Umweltforschung) des KIT (Karlsruher

Institut für Technologie) im Sommer 2016 eine zweite Kampagne zur intensiven Erfassung wichtiger

Wasser‐ und Energiehaushaltsgrößen mit verschiedenen Messtechniken auf verschiedenen Skalen.

Unter internationaler Beteiligung wurde hierzu im TERENO(Terrestrial Environmental Observatories)‐

Gebiet Fendt bei Hohenpeissenberg inbesondere eine Intensivmessperiode am 6./7. Juli 2016

abgehalten. Neben dem Betrieb von SODAR‐RASS, Doppler‐LIDAR, Mikrowellen‐Radiometer etc.

wurden in einem Kubus von 1 km Kantenlänge fünf Spiralen von UAS des Insituts für Geographie der

Universität Augsburg geflogen, eine im Zentrum und vier jeweils in der Mitte der Außenkanten um

eine Gitterzelle einer speziell konfigurierten Zirkulationsmodellsimulation mit WRF (Weather and

Research Forecasting Model) möglichst gut abzudecken. Die Flughöhe an den fünf Punkten betrug

zwischen 700 und 1000m. Vorgesehen war jeweils ein Aufstieg zur jeweils vollen Stunde an allen

Punkten, allerdings schränkten Ausfälle aufgrund missglückter Landungen sowie externer

Funkstörungen die Datenkonsistenz ein. Dennoch verbleiben einige Profilpunkten an denen zwischen


48

Nachmittag des 6. und Vormittag des 7. Juli stündliche Profile vorliegen sowie ein Zeitpunkt an dem an

allen fünf Punkten gleichzeitig geflogen werden konnte.

Ein Abgleich der Sensoren durch separate halbstündige Kalibrationsflüge erlaubt die Analyse der

raumzeitlichen Variabilität der Messwerte. Das Poster stellt erste Ergebnisse der Auswertung dieser

Flüge dar, die in einen Vergleich mit den Modellsimulationen münden sollen.


49

Zirkulationstypen und extreme Gebietsniederschläge im Klimawandel in Mitteleuropa –

das Projekt WETRAX

Markus Homann, Jucundus Jacobeit, Christoph Beck & Andreas Philipp


Die Untersuchung niederschlagsrelevanter Zirkulationstypen und ihrer Auswirkungen auf extreme

Gebietsniederschläge in Süddeutschland und Österreich fand im Rahmen des österreichisch‐

bayerischen Gemeinschaftsprojekt WETRAX (Weather patterns, cyclone tracks, and related

precipitation extremes) statt.

Auf Basis des vom Projektpartner ZAMG generierten täglichen Niederschlags‐Gitterdatensatzes 1951‐

2006 sind zunächst mittels s‐modaler Hauptkomponentenanalysen Regionen ähnlicher

Niederschlagsvariabilität auf saisonaler Basis bestimmt worden. Extreme Gebietsniederschläge

bezeichnen regionsspezifische Ereignisse jenseits des 95%‐Perzentils, die hinsichtlich Häufigkeit und

Starkniederschlagssumme analysiert werden.

Großskalige Zirkulationstypen werden auf der Basis der NCEP/NCAR‐Reanalysen mittels objektiver

Klassifikationsverfahren bestimmt (hier SANDRA: simulated annealing and diversified randomization),

wobei eine Zielgrößenoptimierung bezüglich der einbezogenen Parameter und Niveaus zugrunde liegt.

Basierend auf RCP‐Szenarien verschiedener Globalmodelle werden die Änderungen der

starkniederschlagsrelevanten Zirkulationstypen sowohl im Beobachtungszeitraum als auch in

Zukunftsprojektionen aufgezeigt.

Zusätzlich werden mittels Regressionsmodellen, aufgrund der geänderten Auftritts‐häufigkeiten der

Zirkulationstypen Zukunftsabschätzungen der extremen Gebietsnieder‐schläge in den einzelnen

Jahreszeiten und Regionen durchgeführt.


50

Validierung von Extremen im Rahmen der COST Action VALUE

Elke Hertig


Aufgrund ihres Schadenspotentials sind klimatische Extremereignisse von weitreichender Bedeutung

sowohl für natürliche als auch anthropogene Systeme. Daher sind Informationen zu Veränderungen von

Extremereignissen unter Bedingungen eines anthropogen verstärkten Treibhauseffektes von

herausragender Relevanz.

Abschätzungen des zukünftigen Klimawandels basieren in der Regel auf globalen generalisierten

Zirkulationsmodellen. Aufgrund der relativ groben räumlichen Auflösung dieser Modelle, ist es für regionale

bis lokale Aussagen notwendig Downscalingverfahren anzuwenden. Diese untergliedern sich im

Wesentlichen in die drei Hauptvorgehensweisen dynamisches Downscaling, statistisches Downscaling und

Wettergeneratoren.

Im Rahmen der COST Action VALUE (Validating and Integrating Downscaling Methods for Climate Change

Research) wird eine Vielzahl von Downscalingmethoden hinsichtlich verschiedener Aspekte validiert. Das

„Perfect Predictor“ (PP) Experiment untersucht dabei die Güte der Methoden im Zeitraum 1979‐2008 unter

Verwendung eines fünffachen Kreuzvalidierungsverfahrens. Das Experiment basiert auf

beobachtungsgestützten Datensätzen. Als Eingangsdaten/ Prädiktoren werden Reanalysedaten verwendet,

als Zielgröße 86 Stationen im europäischen Raum, die verschiedene Klimate und lokale Charakteristika

abbilden. Das PP Experiment dient zur Validierung der Methoden im Beobachtungszeitraum, weitere

Experimente konzentrieren sich auf die Fähigkeit der Methoden zukünftige Veränderungen korrekt

abzubilden.

Mit Bezug auf Extreme steht die Validierung marginaler und zeitlicher Aspekte der Verteilungen des

Niederschlags, der minimalen und maximalen Temperatur im Vordergrund. Räumliche Aspekte werden in

einer gesonderten Analyse betrachtet. Die marginalen und zeitlichen Aspekte werden mit Hilfe von

verschiedenen Indizes erfasst. Für den Niederschlag sind dies, unter anderen, relative Häufigkeit von Tagen

mit Niederschlag >= 10mm, 98% Perzentil der Niederschlagstage, Niederschlagssumme dieser Tage, 20‐

jährliche Wiederkehrwerte und Mediane der jährlichen Feucht‐ und Trockenperiodenmaxima. Für die

Temperatur werden ebenfalls Schwellenwert‐basierte Indizes herangezogen, wie z. B. 1%, 5% und 10%

Quantil der Minimumtemperaturen (Tmin), 90%, 95% und 99% Quantil der Maximumtemperaturen (Tmax),

sowie die Kenntage Frosttag (Tmin < 0°C), Eistag (Tmax < 0°C), Sommertag (Tmax > 25°C), Heißer Tag (Tmax

> 30°C) und Tropische Nacht (Tmin > 20°C). Zeitliche Aspekte von Temperaturextremen werden durch die

Mediane der jährlichen Kälte‐ und Wärmeperiodenmaxima beschrieben.

Aus den umfangreichen Ergebnissen können Empfehlungen hinsichtlich der Eignung von Methoden für

spezifische Fragestellungen abgeleitet werden. Je nach Problemstellung wird zunächst das verursachende

klimatische Phänomen betrachtet, um dann die darin beinhalteten marginalen, zeitlichen und räumlichen

Aspekte zu identifizieren. Anschließend können dann gezielt die Downscalingmethoden herangezogen

werden, die diese Aspekte am besten abbilden.

‐ Hertig E, Maraun D, Bartholy J, Pongracz R, Vrac M, Mares I, Gutiérrez JM, Wibig J, Casanueva A, Soares P (2016): Validation of

extremes from the Perfect‐Predictor Experiment of the COST Action VALUE. Submitted.


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Prozesse niedriger Wolken in multivariaten statistischen Modellen

Hendrik Andersen2, Jan Cermak2 & Julia Fuchs1

Ruhr‐Universität Bochum1 & Karlsruher Institut für Technologie2

In dem hier vorgestellten Beitrag wird untersucht, inwieweit multivariate statistische Modelle in der

Lage sind, Wolkeneigenschaften auf Basis von Informationen zu Aerosolen und meteorologischen

Rahmenbedingungen vorherzusagen.

Wolken und ihre physikalischen Eigenschaften sind zentrales Element des Strahlungshaushaltes der

Erde. Wolkenbedeckung und ‐eigenschaften sind die Folge eines komplexen Wirkungsgefüges aus

meteorologischen Rahmenbedingungen und dem Einfluss von Aerosolen als Kondensationskeime. In

der klassischen Theorie wird davon ausgegangen, dass mehr Aerosole zu einer höheren Anzahl und

dadurch kleineren Wolkentropfen führen, was anschließend zu weiteren Veränderungen des

Lebenszyklus der Wolke führt. Effekte dieser klassischen, eher konzeptionellen Theorie werden meist

mit bivariaten statistischen Methoden untersucht. Oft fehlt in diesen Studien jedoch der

meteorologische Kontext, da sowohl die Eigenschaften der Wolken, der Aerosole, als auch die Art und

Stärke ihres Zusammenhangs von der meteorologischen Umgebung beeinflusst und angetrieben

werden.

Dieses Poster präsentiert die Implementierung eines künstlichen neuronalen Netzwerks um global

Wolkeneigenschaften auf Grundlage von Satelliten‐ und Reanalysedaten zu Meteorologie und

Aerosollast vorherzusagen. Das neuronale Netzwerk zeigt einen signifikant besseren Skill

Wolkeneigenschaften vorherzusagen, als bivariate statistische Methoden. Über Sensitivitätstests

können Aussagen zu der Relevanz einzelner Prediktoren gemacht werden.


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Einflüsse von Wetterlagen auf Schlaganfälle in der Region Augsburg

Christoph Beck1, Michael Ertl2, Esther Giemsa1, Jucundus Jacobeit1, Markus Naumann2, Stefanie

Seubert1 & Jens Soentgen1

Universität Augsburg1 & Klinikum Augsburg2

Schlaganfallerkrankungen sind in Deutschland die häufigste Ursache für dauerhafte

Pflegebedürftigkeit. Das Eintreten dieser folgenreichen Erkrankung zu verhindern bzw. im Ernstfall

durch optimale Versorgung die Folgenschwere zu mindern, ist nicht zuletzt aus volkswirtschaftlicher

Perspektive von großer Relevanz.

Aus zahlreichen epidemiologischen Studien geht hervor, dass die Auftrittshäufigkeit und Schwere von

Schlaganfallerkrankungen auch durch die Variabilität meteorologischer Größen beeinflusst wird. Dabei

scheint die kombinierte Wirkung von Wetterelementen über gesundheitswirksame Einzeleffekte von

z.B. Temperatur‐ oder Luftdruckschwankungen hinauszureichen. Diesen synergetischen Einfluss des

Wetters auf Schlaganfallerkrankungen adäquat zu erfassen und umfassend zu quantifizieren, ist ein

zentrales Ziel eines geplanten Gemeinschaftsprojekts zwischen Medizinern des Klinikums Augsburg

und Klima‐ und Umweltwissenschaftlern der Universität Augsburg. Der gewählte Ansatz der

Wetterlagenklassifikation eignet sich hierfür aus mehreren Gründen in besonderem Maße: Erstens

können mittels einer zielgrößenspezifischen Optimierung von Klassifikationsansätzen potentielle

Kopplungen zwischen multiplen meteorologisch‐witterungsklimatologischen Einflussgrößen und

Schlaganfallerkrankungen bestmöglichst erfasst werden. Zweitens kann dieses Verfahren als Basis

operationeller Frühwarnsysteme oder für Zukunftsabschätzungen auf der Grundlage numerischer

Wettervorhersage‐ bzw. Klimamodelle dienen, sollten sich gefundene Zusammenhänge als robust

erweisen. Die Eignung der Methodik für diese Anwendungen zu evaluieren, ist ebenfalls eine

Zielstellung des geplanten Projekts.

Die hier vorgestellten Ergebnisse stammen aus einer ersten Projektvorstudie, in der bislang

ausschließlich einfache Zusammenhangsanalysen und nicht‐optimierte Wetterlagenklassifikationen

zum Einsatz kamen. Die ermittelten Spearman‐Korrelationen zwischen einzelnen Klimaparametern

(verschiedene Temperaturmaße, Niederschlag, Luftdruck, Feuchtemaße u.a.) und

Auftrittshäufigkeiten ischämischer (mangeldurchblutungsbedingter) Schlaganfälle in Augsburg auf

täglicher Basis (2005‐2015) fallen erwartungsgemäß niedrig aus. Deutlichere Zusammenhänge zeigen

sich hingegen bei Analysen auf der Grundlage wetterlagenspezifischer Teilkollektive (entsprechend

zehn Wetterlagen einer Bodenluftdruck‐basierten Großwettertypen‐Klassifikation): in nahezu allen

Wetterlagen steigen die Zusammenhänge zwischen Klimaparameter‐ und Schlaganfallzeitreihen auf

ein beachtenswertes Niveau. Im Winter und Sommer kommt insbesondere den verschiedenen

Temperaturmaßen (Tmean, Tmax, Tmin) eine erhöhte Bedeutung zu. In einzelnen Wetterlagen, wie

beispielsweise den Westwetterlagen, fallen aber auch die Kopplungen mit zusätzlichen

klimatologischen Parametern wie Windgeschwindkeit und ‐maximum oder Niederschlag vergleichbar

hoch aus. Inwieweit diese Korrelationen kovariat den Temperatureffekt anzeigen oder aber auf

zusätzliche gesundheitsrelevante Prozesse schließen lassen, ist Gegenstand weiterführender Analysen.


53

Nebelwassereintrag in der Atacamawüste: Untersuchungsdesign und erste Ergebnisse des

DFG‐Crustweathering‐Projektes

Lukas Lehnert1, Katja Trachte1, Pablo Osses2, Burkhard Büdel3 & Jörg Bendix1

Universität Marburg1, Pontificia Universidad Catolica de Chile2, Technische Universität Kaiserslautern3

Nebel ist die wichtigste Wasserressource im Küstenbereich der Atacamawüste und ermöglicht dort

eine spärliche Vegetation, die von biologischen Bodenkrusten (flechtenähnliche Symbiose aus Pilzen

und Algen) dominiert wird. Diesen Bodenkrusten kommt eine Schlüsselfunktion bei der Verwitterung

von Phosphat zu, wobei die Verwitterungsraten dabei stark von der Wasserverfügbarkeit abhängen.

Daher ist Ziel des neuen DFG‐Projektes Crustweathering, die räumliche Verteilung der Bodenkrusten

sowie den Wassereintrag durch Nebel abzuleiten, so dass verlässliche Verwitterungsraten geschätzt

werden können. Der vorliegende Beitrag fasst die bisherigen Ergebnisse zum Nebelwassereintrag

zusammen. Hierzu wird das Messnetz bestehend aus bisher zwei Klimastationen und erste Messdaten

vorgestellt. Das Messnetz umfasst neben klassischen zylindrischen Nebelsammlern auch Wägezellen

(Lysimeter), die den Wassereintrag einer krustendominierten Oberfläche messen. Zur flächenhaften

Abschätzung des Nebelwassereintrags werden zwei verschiedene Methoden entwickelt. Die erste ist

ein neues satellitenbasiertes Nebelretrieval, das auf Landsatdaten basiert. Landsat hat hierbei im

Gegensatz zu klassischen für die Atmosphärenfernerkundung verwendeten Sensoren den Vorteil der

hohen räumlichen Auflösung, die wegen der räumlichen Heterogenität des Nebels unabdingbar ist.

Der Nachteil der niedrigen zeitlichen Auflösung von Landsat kann teilweise durch die lange Datenreihe

ausgeglichen werden, wodurch zumindest eine Abschätzung des Jahresganges ermöglicht wird. Die

zweite räumliche Methode stellen WRF‐Simulationen einzelner Nebelereignisse dar, die dem

Prozessverständnis der Nebelentstehung dienen.


54

Fingerprinting zur Evaluation von Klimamodellen und Abschätzung der Unsicherheiten über

Zukunftsprojektionen

Christoph Ring1, Felix Pollinger1, Irena Kaspar‐Ott2, Elke Hertig2, Jucundus Jacobeit1 & Heiko Paeth1

Universität Würzburg1 & Universität Augsburg2

Mit Hilfe eines Posters stellen wir die ersten Ergebnisse einer Modellevaluation auf Basis des

Fingerprintings vor, das im Rahmen des COMEPRO (Comparison of Metrics for Probabilistic Climate

Change Projections of Mediterranean Precipitation) Projekts verwendet wurde. Abweichend von den

Rahmenbedingungen wurde nicht ausschließlich die Mittelmeerregion, sondern sechs weitere

Regionen auf kontinentalem bzw. globalem Maßstab betrachtet.

Wir zeigen die Herangehensweise und bisherigen Ergebnisse. Es wurden saisonale und jährliche

Niederschläge sowie die durchschnittlichen Temperaturen aus Phase 3 und Phase 5 der CMIP‐(Coupled

Model Intercomparison Projects) Daten verwendet. Als Beobachtungsdatensatz wurde ERA‐20Cc

verwendet mit Hilfe dessen die 50‐jährigen Trends über den Zeitraum von 1960 bis 2009 untersucht

wurden.

Die bisherigen Ergebnisse auf Grundlage von suboptimaler Fingerprint (FP)‐Gewichtung zeigen

zunächst eine hohe Qualität der Simulation von Temperatur für alle untersuchten Region.

Differenzierter verhält es sich bei der Gewichtung auf Basis des optimalen Fingerprints. Hier zeigen

sich deutlichere Abstufungen der Ergebnisse. Die Untersuchung der saisonalen Niederschläge zeigt

dagegen sowohl für den optimalen als auch für den suboptimalen FP ein sehr ähnliches, allerdings auch

qualitativ deutlich schwächeres Bild. Zu der Einordnung der Modellqualität insgesamt können wir

sagen, dass es nach unseren Ergebnissen zu keiner Eindeutigen Rangfolge kommt, was auf die saisonal

und regional stark schwankenden Simulationen einzelner Modelle zurückzuführen ist. Aufbauend

darauf werden die Auswirkungen eines auf regionaler sowie saisonaler Basis gewichteten Modell‐

Ensembles auf die Zukunftsprojektionen (A1b/A2 bzw. RCP4.5/8.5) im Vergleich zum gleich

gewichteten Multi‐Model‐Mean veranschaulicht, um einen Ausblick auf die weiteren Analysen zu

bieten.


55

Einfluss der Luftmassenherkunft auf die Eigenschaften niedriger Wolken im Südostatlantik

Julia Fuchs1, Jan Cermak2, Hendrik Andersen2 & Katharina Schwarz2

Ruhr‐Universität Bochum1 & Karlsruher Institut für Technologie2

Diese Studie untersucht den Einfluss der Luftmassenherkunft auf die Eigenschaften der

Stratokumuluswolken im Südostatlantik (SOA) mit Hilfe von geostationären Satelliten‐ und

Reanalysedaten. Wolkenprozesse und ihre Determinanten sind ein wichtiger Aspekt des Klimasystems

und des Strahlungshaushaltes der Erde. In dieser Studie werden Wolkeneigenschaften nicht nur als

Ergebnis von lokalen Umweltbedingungen betrachtet, sondern auch als Resultat externer Dynamiken

und Herkunftsorte von Luftmassen, die in das Untersuchungsgebiet eindringen. Diese Perspektive wirft

ein neues Licht auf die thermodynamisch sehr stabile Wolkendecke im SOA, die sich im

Subsidenzbereich der Hadleyzelle über dem kalten Auftriebswasser des Benguelastroms befindet. In

welchem Ausmaß wird dieses semipersistente Wolkenfeld und seine meteorologische Umgebung

durch synoptisch abweichende Eigenschaften heranströmender Luftmassen beeinflusst? Zur Klärung

dieser Frage wurden Fallstudien anhand des zeitlich hoch aufgelösten SEVIRI (Spinning Enhanced

Visible and InfraRed imager) Satelliten und der Reanalyse Produkte durchgeführt.

Die Repräsentativität der Fallstudien wurde anschließend mit Hilfe einer Clusteranalyse von

Luftmassentrajektorien unter der Verwendung des Hybrid Single‐Particle Lagrangian Integrated

Trajectory (HYSPLIT) Modells im September für den Zeitraum 2004 bis 2011 getestet. Die Ergebnisse

zeigen, dass Luftmassen, die einen langen Weg zurückgelegt haben, mit marinen Kaltluftausbrüchen

assoziiert werden können und mit erheblichen Veränderungen der Wolkeneigenschaften in dem

ansonsten thermodynamisch stabilen SOA einhergehen. Die Berücksichtigung der

Luftmassengeschichte führt zu einem besseren Verständnis physikalischer Prozesse hinter

beobachteten Wolkeneigenschaften und bewirbt eine dynamischere Perspektive auf experimentelle

und theoretische Konzepte der Aerosol‐Wolken Interaktion.


56

Kälteeinbrüche in den tropischen Anden –

Analyse der synoptischen Bedingungen und regionalen Einflussgrößen im nördlichen Altiplano

(Süd‐Peru und West‐Bolivien)

Marco Otto & Dieter Scherer


Regelmäßig treten Kälteeinbrüche im Hochland der tropischen Anden in unterschiedlicher Intensität,

Dauer und räumlicher Verteilung auf (z.B. 2003, 2008, 2009, 2010, 2013 und 2015). Plötzlicher Abfall

der Lufttemperaturen bis unter ‐20°C (sog. „Friajes“) und starker Schneefall oder Eisregen (sog.

„Heladas“) treffen die oft in Selbstversorgung wirtschaftende Bevölkerung im Andenhochland

besonders hart (ab 3000 m). Für Peru schätzt man nach offiziellen Angaben die Anzahl der durch

Kälteeinbrüche stark gefährdeten Einwohner auf ca. 6 Millionen, und allein für 2015 den Schaden mit

ca. 1 Million Euro für die Nothilfe. Die extratropische Entstehung und Propagierung von Kaltluft bis in

die Tropen Südamerikas entlang des östlichen Vorgebirges der Anden und bis in den Süden Brasiliens

(„Cold Air Incursions“) wurde schon häufig dokumentiert. Wenig bekannt ist, ob und wie diese

Kaltlufteinbrüche im Tiefland mit denen der Hochgebirgsregionen wie dem Altiplano (Südost‐Peru und

West‐Bolivien) zusammenhängen und welche anderen Faktoren insbesondere auf der regionalen Skala

eine Rolle spielen. Ein Grund dafür ist die sehr geringe Datendichte (Stationsdichte) innerhalb der

Hochgebirgsregion.

Ziel der Untersuchung ist es daher, Aussagen zur raumzeitlichen Verteilung, Intensität und den

synoptischen Rahmenbedingungen von Kaltlufteinbrüchen für die tropischen Anden am Beispiel des

Altiplanos zu konkretisieren. Des Weiteren sollen begünstigende Einflussfaktoren für die Intensität von

Kaltlufteinbrüchen auf regionaler Raumskala untersucht werden.

Zur raumzeitlichen Differenzierung der Kälteeinbrüche werden Fernerkundungsdaten (MODIS) zur

Schneebedeckung sowie Stationsdaten (GSOD‐NOAA) zum Lufttemperaturverlauf für die jüngere

Vergangenheit (2000 ‐ 2015) ausgewertet. Die Charakterisierung der mesoskaligen Prozesse in der

Atmosphäre erfolgt für ausgewählte Ereignisse mittels raumzeitlich hochauflösender numerischer

Modellierung (WRF) und unter Verwendung eines bereits bewährten dynamischen Downscaling‐

Ansatzes. Die gewonnenen Erkenntnisse können einen Beitrag zur besseren Vorhersagbarkeit und

räumlichen Verortung der Gefährdung durch Kälteeinbrüche in den tropischen Hochanden leisten.


57

Empirische Gewichtung von Multi‐Modell Ensembles für probabilistische Klimawandelprojektionen

im Mittelmeerraum

Felix Pollinger1, Christoph Ring1, Irena Kaspar‐Ott², Elke Hertig², Jucundus Jacobeit² und Heiko Paeth1

Universität Würzburg1 & Universität Augsburg2

Bei der Entscheidung für Adaptions‐ und Mitigationsmaßnahmen im Umfeld des anthropogenen

Klimawandels sind zuverlässige Abschätzungen von künftigen Klimaänderungen von größter

Bedeutung. Diese basieren im wesentlichen auf den Simulationen globaler Klimamodelle (GCMs),

koordiniert in Multi‐Modell Ensembles. Die Klimaänderungssignale in den einzelnen GCMs können sich

dabei allerdings deutlich unterscheiden, was etwa durch modelleigene Parametrisierungen oder

Unwissen über die Anfangsbedingungen bedingt sein kann.

Diese Differenzen treten besonders deutlich auf subkontinentalen oder noch regionaleren Skalen zu

Tage. In der in dieser Studie betrachteten Region, dem Mittelmeerraum, besteht in vielen Gegenden

für die essentielle Klimagröße Niederschlag zwischen den einzelnen GCMs sogar Uneinigkeit über das

Vorzeichen der Änderung.

In dieser Situation könnten Verfahren zur Bewertung der Zuverlässigkeit und Qualität von GCMs bei

der Entscheidung helfen, welches Modell eine realistische Abschätzung des künftigen regionalen

Klimas produziert. Andererseits erscheinen diese Ansätze im hohen Maße sensitiv gegenüber eher

subjektiven Entscheidungen wie diese Zuverlässigkeit erfasst wird.

In dieser Studie werden das Reliability Ensemble Averaging (REA) und seine bayessche Variante (BREA)

zur Bewertung der GCMs von zwei Multi‐Modell Ensembles (CMIP3 und CMIP5) angewandt und

miteinander verglichen.

Der Mittelmeerraum wird dabei in acht, auf Grundlage des Niederschlags statistisch definierte,

Subregionen unterteilt. Die Robustheit der Verfahren gegenüber Unsicherheitsfaktoren wie

verwendete Beobachtungsdaten, Referenzzeitraum, Variablen, Forcingszenario und Modellgeneration

wird systematisch getestet. Insbesondere die BREA‐Ergebnisse zeigen zudem große räumliche

Variabilität. Im Methodenvergleich zeigen sich deutliche Übereinstimmungen ‐ aber auch

charakteristische Unterschiede ‐ zwischen REA und BREA. Das gilt sowohl für die spezifischen

Sensitivitäten als auch die Modellbewertungen für die untersuchten Ensembles.

Mit den hieraus entwickelten Gewichtungen werden für die Subregionen probabilistische

Abschätzungen für die Niederschlags‐ und Temperaturänderungen im 21. Jahrhundert erstellt. Beide

Verfahren führen zu teilweise deutlich schmaleren Wahrscheinlichkeitsverteilungen als der

gebräuchliche Multi‐Modellmittelwert.


58

Statistisches Downscaling zur lokalen Abschätzung von wasserhaushaltsrelevanten

meteorologischen Zielgrößen an der Zugspitze und dem Hohen Sonnblick

Severin Kaspar, Andreas Philipp & Jucundus Jacobeit


Die Auswirkungen des Klimawandels im alpinen Raum waren überproportional stark ausgeprägt in den

letzten Jahrzehnten, was sich beispielsweise in einem starken Lufttemperaturanstieg zeigt. Neben den

Änderungen in der Temperatur werden dabei auch Auswirkungen auf den Wasserkreislauf vermutet.

Diese werden, unter anderem an der Universität Augsburg, im Kontext des Virtuellen

Alpenobservatoriums (VAO) untersucht. Ziel ist es, lokale wasserhaushaltsrelevante meteorologische

Kenngrößen im Bereich der Zugspitze und des Hohen Sonnblicks mittels statistischer

Downscalingmodelle abzuschätzen und ihre Entwicklung auf Szenarien für das 21. Jahrhundert zu

projizieren.

Als Modellansätze dienen dabei zum einen konditionierte Wetterlagenklassifikationen und zum

anderen künstliche neuronale Netze (KNN), wobei beide Verfahren im nichtlinearen Methodenbereich

anzusiedeln sind. Im Rahmen dieses Beitrags wird die Entwicklung und Anwendung von robusten KNNs

im Fokus stehen. Als Prädiktanden dienen Tageswerte lokaler meteorologischer Größen, wie

Temperatur und Niederschlag beider alpinen Messstationen sowie zudem relative Feuchte und

Windgeschwindigkeit an der Zugspitze. Als Prädiktoren werden zunächst zur Modellkalibrierung

Reanalysedatensätze, wie der 20th century reanalysis Datensatz (Version 2) verwendet. Anschließend

können diese Downscalingmodelle mittels globaler Klimamodelle (GCMs) angetrieben werden. KNNs

erzielen dabei während der Kalibrierung hohe Modellgüten mit einem Erklärungsanteil (R²) von bis zu

ca. 90% bei der Temperatur und bis zu ca. 60% beim Niederschlag. Um aussagekräftige Modelle zu

erhalten, werden zudem Verfahren vorgestellt mit deren Hilfe man gute Prädiktorkombinationen für

KNNs identifizieren kann, basierend auf sogenannten Sensitivitätsstudien. Abschließend wird ein

Ausblick auf die projizierte zukünftige Entwicklung der Prädiktanden gegeben.


59

Berücksichtigung variierender Prädiktor‐Prädiktand‐Beziehungen bei der Abschätzung zukünftiger

Starkniederschlagsereignisse im Mittelmeerraum

Christian Merkenschlager, Elke Hertig & Jucundus Jacobeit


Da die atmosphärische Zirkulation einer Spannbreite natürlicher Variabilität unterliegt, zeigen sich

dadurch auch Variationen in den Zusammenhängen zwischen den großskaligen Einflussparametern

und dem regionalen/ lokalen Niederschlag. Eine Region, in der solche Schwankungen signifikante

Veränderungen hinsichtlich der täglichen Niederschlagsmengen hervorrufen können, ist der

Mittelmeerraum, teilweise bedingt durch die Lage dieses Gebietes im Übergangsbereich zwischen der

im Norden dominierenden Westwindzone und der südlich gelegenen subtropischen Hochdruckzellen.

Im Rahmen des statistischen Downscalings soll hier ein Ansatz präsentiert werden, der diese

instationären Zustände innerhalb der Prädiktor‐Prädiktand‐Beziehungen explizit in die

Modellerstellung mit einbezieht, um anschließend Abschätzungen zukünftiger

Starkniederschlagsereignisse unter Berücksichtigung eines anthropogen verstärkten Treibhauseffekts

durchzuführen.

Zu diesem Zweck werden die vorliegenden, auf Homogenität und Vollständigkeit getesteten, täglich

aufgelösten Niederschlagsstationszeitreihen mittels s‐modaler Hauptkomponentenanalyse (PCA) in

Niederschlagsregionen eingeteilt. Anschließend werden die Beziehungen zwischen den jeweiligen

Referenzstationen und ausgewählter atmosphärischer Zustandsgrößen des NCEP/NCAR‐

Reanalysedatensatzes anhand einer Three‐Step Censored Quantile Regression (TSCQR) für

verschiedene Quantile und Jahreszeiten auf Instationaritäten untersucht. Hierfür werden zwei

unterschiedliche Ansätze verfolgt. Zum einen wird durch 100 zufällig ausgewählte 31‐jährige

Kalibrierungsperioden ein stationärer Zusammenhang simuliert und anhand der restlichen Jahre

mittels des Censored Quantile Verfication Skill Scores (CQVSS) validiert. Der höchste und niedrigste

CQVSS dienen hierbei als Schwellenwerte einer stationären Atmosphäre‐Klima‐Beziehung. Zum

anderen werden 31‐jährige gleitende Subintervalle zur Kalibrierung herangezogen und anhand der

restlichen Jahre die Güte der Modelle abgeschätzt. Fällt der CQVSS der gleitenden Subintervalle für

mehr als drei aufeinander folgende Jahre aus dem Bereich der durch den stationären Ansatz

abgegrenzt wird, liegt bei dieser Zeitreihe eine Instationarität vor.

Für die Zukunftsprojektionen werden Zeitreihen der Prädiktoren aus globalen Zirkulationsmodellen

ebenfalls in 31‐jährige gleitende Subintervalle unterteilt und mit den verschiedenen Ausprägungen der

Variablen des Reanalysedatensatzes verglichen, um so das bestmögliche Regressionsmodell für die

Abschätzung zukünftiger Niederschlagsextrema festzulegen. Hierfür werden zum einen die

Verteilungen der PC‐Scores miteinander verglichen, zum anderen die atmosphärischen Zustände an

den Tagen, an denen die unterschiedlichen Variationszentren stark ausgeprägt sind. Anschließend

werden jeweils die Modelle für die Projektionen der Niederschlagsquantile ausgewählt, die bei diesem

Vergleich die höchsten Korrelationen aufweisen.


60

Räumliche und zeitliche Variabilität von NO2 und Partikeln entlang einer verkehrsreichen

Bundesstraße in Stuttgart – Ergebnisse von Fahrradmessungen und Passivsammler‐Messungen

Ulrich Vogt & Abdul Samad

Universität Stuttgart

Erstmals wurden mobile Partikel‐ und NO2‐Messungen mit Passivsammlermessungen und stationären

Messungen kombiniert. Die mobilen Messungen wurden mit Hilfe eines mit Messgeräten ausgerüsteten

Fahrrads entlang der stark befahrenen Bundesstraße B14 durchgeführt, die mit Fahrzeugzahlen von 80.000

bis über 100.000 Fahrzeuge pro Tag durch das Stadtgebiet von Stuttgart führt. Die NO2 /NOx‐Passivsammler

in Kombination mit den stationären Messungen wurden so angeordnet, dass sowohl die horizontale als

auch die vertikale Verteilung der Konzentrationen gemessen werden konnte. Zur Feststellung der urbanen

Hintergrundkonzentrationen wurden einige der Messungen abseits der Bundesstraße (im angrenzenden

Schlosspark und auf dem abseits gelegenen Marktplatz) durchgeführt.

Die von der LUBW (Landesanstalt für Umwelt, Messungen und Naturschutz Baden‐Württemberg) im

Landesmessnetz betriebene sogenannte Spotmessstation „Am Neckartor“ hat mittlerweile in Deutschland

durch die seit 10 Jahren dort ermittelten Grenzwertüberschreitungen für PM10 und NO2 Berühmtheit

erlangt. Im bundesdeutschen Vergleich „führt“ diese Messstation meist und wird nur selten von einer

anderen Messstation mit noch höheren Konzentrationen übertroffen. Die Messstation befindet sich direkt

an der schon erwähnten, stark befahrenen Bundesstraße B14 auf dem angrenzenden Gehweg in ca. 3 m

Entfernung vom Fahrbahnrand. Die gegenüberliegende Straßenseite ist nicht bebaut, und es schließt sich

Stuttgarts Schlosspark an. Die Bundesstraße führt auf einer Strecke von ca. 5 km durch die Innenstadt von

Stuttgart und den sogenannten „Stuttgarter Talkessel“. In weiten Teilen ist sie ein‐ oder zweiseitig bebaut,

teilweise besitzt sie sogar Straßenschluchtcharakter.

Die mobilen Messungen wurden bewusst mit einem Fahrrad und nicht mit einem PKW durchgeführt, da

das Fahrrad auf dem Gehweg bewegt werden konnte, sodass die gewonnenen Messergebnisse mit

denjenigen an der Messstation verglichen werden konnten. Die Passivsammlerstandorte entlang der Straße

wurden dementsprechend festgelegt (einheitliche Höhe und einheitliche Entfernung von der Straße),

sodass sie vergleichbar waren.

Die Ergebnisse wiesen eine sehr hohe räumliche Variabilität auf. Bei NO2 betrugen die Konzentrationen im

Park, welche als urbane Hintergrundwerte angesehen werden können, nur 30 bis 50 % der direkt an der

Straße gemessenen Werte. Die vertikale Abnahme von ca. 3 m als Standardmesshöhe bis in 15 m Höhe

(Höhe des an die Messstation angrenzenden Gebäudes) betrug ebenfalls ca. 50 %. Der Vergleich der PM10‐

und PM2,5‐Konzentrationen an der Straße mit den urbanen Hintergrundkonzentrationen ergab einen

weniger eklatanten Unterschied, der jedoch noch sehr deutlich messbar war. Die mobilen Messungen

entlang der Straße ergaben darüber hinaus eine sehr große Variabilität, abhängig von der Belüftung der

entsprechenden Straßenabschnitte. An Straßenkreuzungen oder an größeren Baulücken in der sonst fast

lückenlosen Straßenrandbebauung gingen die Konzentrationen sofort stark zurück; für NO2 wiederum

stärker als für PM10 und PM2,5. Die absolut höchsten Konzentrationen wurden bei allen Messungen im

Bereich der Messstation „Am Neckartor“ festgestellt, obwohl dort nicht die höchsten Verkehrszahlen

registriert wurden und im Gegensatz zu anderen Straßenabschnitten nur eine einseitige Bebauung

vorhanden ist. Diesem noch ungeklärten Ergebnis wird momentan in einer weiteren Untersuchung

nachgegangen, deren Ergebnisse ebenfalls präsentiert werden sollen.


61

Parallelmessungen an Klimareferenzstationen in Deutschland

Lisa Hannak

Deutscher Wetterdienst

Die Messungen meteorologischer Parameter unterliegen einem ständigen Wandel. Potenziell können

solche Veränderungen der Messumgebung, der Messweise oder des verwendete Messinstruments die

Zeitreihe des Parameters verändern. Auswirkungen können Brüche in der Zeitreihe sein, die nicht

durch das Klima verursacht werden. Um den Wechsel von konventioneller Messtechnik zu modernen

automatischen Messinstrumenten zu analysieren und in Hinblick auf die Homogenität der Messreihe

zu untersuchen, führt der Deutsche Wetterdienst seit 2008 Parallelmessungen dieser beiden

Messtechniken an ausgewählten Standorten in Deutschland durch. Konventionell wird an diesen

sogenannten Klimareferenzstationen an drei Klimaterminen gemessen. Im Gegensatz dazu liefert die

automatische Technik Messwerte in einer höheren zeitlichen Auflösung. Erste Analysen und

Ergebnisse der Parallelmessungen sollen hier vorgestellt werden. Verglichen werden jeweils die

Ergebnisse an den Terminwerten, Tagesmittel und Tagesextrema bzw. Tagessummen. Die Zeitreihen

werden zunächst statistisch verglichen und auf Inhomogenitäten untersucht. Diese Inhomogenitäten

oder Brüche in der Zeitreihe werden durch Metadaten oder falls diese nicht vollständig sind mit

statistischen Bruchdetektionsverfahren identifiziert und soweit möglich homogenisiert.


62

3DO, Teilprojekt: Urbane Mobile Messsysteme und GIS‐Integration (URBMOBI‐GIS) &

MOASIK, Teilprojekt: Urbane Strahlung und Gebäudeparametrisierung

Christoph Schneider, Sebastian Schubert, Janani Venkatraman Jaghta, Mohamed Hefny Salim &

Sabine Fritz

Humboldt Universität Berlin

Das BMBF geförderte Forschungsprogramm "Stadtklima im Wandel (Urban Climate Under Change,

[UC]²)" zielt darauf ab, ein gebäudeauflösendes Stadt‐Klimamodelle zu entwickeln und zu evaluieren.

Die Klimageographie‐Gruppe der Humboldt‐Universität zu Berlin (HU) arbeitet in Abstimmung mit

neun Partnerinstituten in Modul A des Programms ([UC]²: A‐MOSAIK) an der Entwicklung eines

modernen, benutzerfreundlichen, hocheffizienten und hochauflösenden Stadtklimamodells für ganze

Großstadtregionen. Das Modell wird auf dem Large‐Eddy‐Simulationsmodell (LES) PALM basieren,

welches an der Leibniz Universität Hannover entwickelt wird. PALM soll um diverse Module erweitert

werden um als Stadtklimamodell einsetzbar zu sein. Die Implementierung einer speziellen

Gebäudeparametrisierung und die Berechnung kurz‐ und langwelliger Strahlungsflüsse für diese

gebäudeauflösende Parametrisierung sind die Projektziele des Teilprojektes an der HU.

Die HU ist außerdem Projektpartner des Konsortiums in Modul B ([UC]²: B‐3DO) bestehend aus

20 Partnerinstitutionen in Deutschland, welches das neue Modell mit existierenden und neuen drei‐

dimensionalen Beobachtungsdaten evaluiert. An der HU werden drei Ansätze verfolgt: semi‐

permanente mobile Messungen mit dem Instrument URBMOBI 3.0, intensive Messkampagnen und

statistische Modelle. Im Fokus steht die Stadt Berlin als Untersuchungsraum. Der existierende Sensor

des semi‐permanenten mobilen Messsystems URBMOBI 2.0 wird um Luftgütesensoren für PM und

NO2 erweitert. Diese ergänzen die bereits enthalten Sensoren für Temperatur, Druck, Feuchtigkeit

sowie GPS. Verschiedene Messplattformen werden im Rahmen langfristiger (>12 Monate) und

intensiver Beobachtungsperioden (~2 Wochen) verwendet, um Daten über die zeitliche und räumliche

Verteilung der Luftqualität und der biometeorologischen Bedingungen in Berlin zu erzeugen. Auf der

Basis des breiten Datensatzes des gesamtem Konsortiums werden

Flächennutzungsregressionsmodelle (LURM) und Neuronale Netzwerk‐Modelle (NNM) eingesetzt, um

zu beurteilen, ob diese als Low‐Cost‐Modelle wettbewerbsfähige Ansätze bieten.


63

Klimasensitivität von Jahrringbreite‐ und Weindaten aus der Haardt/Pfalz

Oliver Konter

Universität Mainz

Die historische Klimavariabilität stellt eine wichtige Grundlage zur Einschätzung der

Temperaturentwicklung in jüngster Zeit dar. Zur Rekonstruktion der historischen Klimaschwankungen

werden in paläoklimatischen Analysen klimasensitive Proxy‐daten wie beispielsweise

Jahrringbreitemessungen verwendet (Fritts, 1976).

Die Haardt bietet für die Erhebung von geeigneten Proxydaten besondere Bedingungen: Der Übergang

vom Pfälzerwald in die Rheinebene ist geprägt von vergleichsweise trockenen Bedingungen durch den

anstehenden Sandstein und die entsprechend sandigen Böden. Der Höhenunterschied von über 300

m und der damit verbundene Lee‐Effekt durch die Nord‐Südorientierung der Grabenschulter bei

vorherrschenden Westwinden führen zudem zu höheren Temperaturen und niedrigeren

Niederschlagssummen.

Die Vegetation der bewaldeten Flächen besteht bis zu 80% aus Kiefern, während die Rheinebene

hauptsächlich Weinbau und andere landwirtschaftliche Nutzflächen aufweist. Die Erfassung der

Jahrringbreite der Kiefern und die Kalibration dieser Daten gegen meteorologische Messungen

ermöglicht die Analyse der Klimasensitivität von absolut datierten Zeitreihen und deren Potential für

Klimarekonstruktionen (e.g. Büntgen et al., 2013; Hartl‐Meier et al., 2014). Diese Analyse kann

ebenfalls mit chemischen Analysewerten (Mostgewicht, zuckerfreie Extrakte, Alkoholgehalt,

Säuregehalt) verschiedener Weinsorten aus der Rheinebene (Riesling, Grauer und Weißer Burgunder,

Silvaner) durchgeführt werden, denn diese Analysewerte werden ebenfalls jährlich erhoben und

erweisen sich als klimasensitiv (Bock et al., 2013; Pfister, 1981; Urhausen et al., 2011).

Trotz der besonderen klimatischen und ökologischen Bedingungen der Region konnte keine eindeutige

Klimasensitivität in den Jahrringbreitedaten (487 Pinus sylvestris Proben) detektiert werden, da das

Wachstum der Kiefern sowohl von Temperatur‐ als auch von Niederschlagsschwankungen beeinflusst

wird. Allerdings zeigt die Analyse der Weindaten, dass insbesondere das Mostgewicht von Riesling

signifikante und zeitlich stabile Korrelationen zur Temperatur aufweist (r1984‐2003=0.67, p<0.01).

Temperaturrekonstruktionen basierend auf längeren und klimasensitiven Mostgewichtszeitreihen des

Rieslings könnten somit zum besseren Verständnis der historischen Klimavariabilität der Region

beitragen.

‐ Bock, A., Sparks, T. H., Estrelle, N. and Menzel, A. (2013): Climate‐Induced Changes in Grapevine Yield and Must Sugar Content in

Franconia (Germany) between 1805 and 2010. PLoS ONE 8, 7.

‐ Fritts, H. C. (1976): Tree Rings and Climate. Academic Press, 567.

Hartl‐Meier, C., Dittmar, C., Zang, C. and Rothe, A. (2014): Mountain forest growth response to climate change in the Northern

Limestone Alps. Trees 28, 3: 819‐829.

‐ Pfister, C. (1981): Die Fluktuationen der Weinmosterträge im schweizerischen Weinland vom 16. bis ins frühe 19. Jahrhundert.

Klimatische Ursachen und sozioökonomische Bedeutung. Schweizerische Zeitschrift für Geschichte 31, 4: 445‐491.

‐ Urhausen, S., Brienen, S., Kapala, A. and Simmer, C. (2011b): Climatic conditions and their impact on viticulture in the Upper

Moselle region. Climatic Change 109, 3‐4: 349‐373.


64

Humanbiometeorologische Untersuchungen unterschiedlicher urbaner Grünanlagen in Aachen und

dem Bergischen Städtedreieck

Cathrin Werkmeister, Isabell Maras & Gunnar Ketzler

RWTH Aachen

Durch eine zunehmende Hitzebelastung in Städten gewinnen Grünflächen im Stadtklima und in Bezug

auf den thermischen Komfort in Städten an Bedeutung. Humanbiometeorologische Untersuchungen

können einen Beitrag zur Bewertung des thermischen Komforts in Grünanlagen leisten.

Untersuchungsgegenstand dieses Abstracts ist der thermische Komfort in unterschiedlichen urbanen

Grünflächen zum einen in Aachen und zum anderen in den Städten Solingen und Wuppertal im

Rahmen des Projekts BESTKLIMA.

Eine Teilfragestellung dabei ist, wie Parkbesucher städtische Grünflächen an warmen bis heißen

Sommertagen in Bezug auf thermischen Komfort wahrnehmen und inwieweit dies mit den messbaren

mikrometeorologischen Bedingungen übereinstimmt.

Methodisch wurde eine Kombination aus Passentenbefragungen und humanbiometeorologischem

Messdesign gewählt. Damit können zum einen die subjektiven Wahrnehmungen der einzelnen

meteorologischen Parameter und die resultierende thermische Belastung durch die Befragung erfasst

und zum anderen die physikalischen Bedingungen thermischen Komforts durch die

humanbiometeorologischen Messungen erhoben werden. Die Bewertung des thermischen Komforts

erfolgt auf Basis des thermischen Index PET (physiologisch äquivalente Temperatur).

Die Untersuchungen in Aachen sowie Solingen und Wuppertal zeigen, dass sich die Relation von

thermischen Indizes und den subjektiven Wahrnehmungen an den Untersuchungsstandorten

unterscheidet. Zudem bewerten die Parkbesucher ihr Wohlbefinden überwiegend deutlich positiv,

auch wenn thermisch weniger komfortable Bedingungen vorliegen.


65

Wie stark wird die Massenbilanz der Gletscher auf Spitzbergen vom Arktischen Ozean beeinflusst?

Marco Möller

RWTH Aachen

Der europäische Arktisarchipel Spitzbergen liegt auf 76‐80°N im Einfluss von sowohl kalten wie auch

warmen Gewässern. Auf der Ostseite dominieren kalte, arktische Ozeanströmungen, wohingegen die

Westseite dem direkten Einfluss des Westspitzbergenstroms ausgesetzt ist, welcher den

Hauptwarmwasserzufluss in das Arktische Becken darstellt. Ein Studium der Gletscherveränderungen

auf Spitzbergen unter dem Einfluss des Klimawandels verspricht daher wichtige exemplarische

Einblicke in die Kausalkette zwischen arktischen Klima‐ und Ozeanbedingungen auf der einen und der

dadurch bedingten Reaktion der arktischen Landeismassen auf der anderen Seite.

Die Gletscher und Eiskappen, welche weite Teile von Spitzbergen bedecken, haben über die letzten

Dekaden hinweg einen signifikanten Wandel erfahren. Die rezenten Massenbilanzen und tatsächlichen

lokalen Entwicklungen weisen jedoch eine deutliche, räumliche Variabilität über den Archipel hinweg

auf. Das Ziel dieses Beitrags ist es aufzuzeigen, inwieweit diese regionalen Unterschiede auf die

Variabilität der raumzeitlichen Verteilung von sowohl Meereisbedeckung als auch

Meeresoberflächentemperaturen im arktischen Ozean sowie in den angrenzenden Ozeangebieten

zurückzuführen sind. Hierfür werden Anomalien der räumlichen Muster dieser beiden Zustandsgrößen

über eine multidekadische Zeitreihe hinweg mit entsprechenden Anomalien in den saisonalen

Massenbilanzen verschiedener Gletschergebiete in Spitzbergen korreliert.

Aus der vorgestellten Analyse wird deutlich, dass die Stärke der Einflüsse der beiden potentiellen

ozeanischen Antriebsgrößen über den Archipel hinweg stark variiert. Die topographische Lage der

analysierten Gletschergebiete in Bezug auf das großmaßstäbliche Relief des Archipels sowie auf die

vorherrschenden Windrichtungen spielen hierbei eine bedeutende Rolle. Es wird deutlich, dass sowohl

positive als auch negative Anomalien in den saisonalen Gletschermassenbilanzen dieser Gebiete

signifikant mit den Anomalien in den räumlichen Mustern von Meereisbedeckung und

Meeresoberflächentemperaturen korreliert sind.


66

Fog ecosystems in the Atacama Desert under climate change

Nils Wolf1, Alexander Siegmund1, Camilo del Rio2, Nicolas Zanetta2 & Pablo Osses2

PH Heidelberg/ Universität Heidelberg1 & Pontificia Universidad Católica de Chile2

The Tarapaca region in the Atacama Desert, northern Chile, is among the driest places on Earth with a

mean annual precipitation of less than 1 mm. Long term climate records of this region reveal even

increasing aridity since the 1970s, associated with an overall decreasing low‐level cloudiness. The

climate shift may be linked to an apparent retreat of the Tillandsia spp., an endemic species populating

the coastal fog belt. Adapted to the extreme climatic conditions, these plants specialize on the foliar

uptake of fog as main water and nutrient source. It is this characteristic that leads to distinctive spatial

distribution patterns, reflecting the local climate regime, mainly affected by the spatiotemporal

occurrence of marine advective fog respectively the South Pacific Stratocumulus (Sc) clouds reaching

inlands.

This research aims to investigate the relationship between the interannual variability and spatial

distribution of Sc cloud cover and its relation to fog water yields at a local scale as measured with

Standard Fog Collectors (SFCs) in the field. Moreover, fog water yields are measured along an

altitudinal profile and correlated with the spatial distribution patterns of the Tillandsia vegetation as

well as the microtopography as derived from UAV‐based remote sensing. The results contribute to a

better understanding of the local fog climate and the role of Tillandsia spp. as a bio‐indicator of climate

change.


67

NaFoLiCA: Namib Fog Life Cycle Analysis

Jan Cermak1, Andreas Bott2, Eberhard Parlow3, Roland Vogt3, Hendrik Andersen1, Maike Hacker2

Karlsruher Institut für Technologie1, Universität Bonn2 & Universität Basel3

Vorgestellt wird ein neues Projekt (2017 ‐ 2019), dessen Ziel die Untersuchung des Lebenszyklus von

Nebel in der Namib‐Region ist. Dabei sind einerseits in‐situ‐Messungen geplant (Universität Basel), die

durch Satellitenmessungen um eine räumliche Komponente ergänzt werden (Karlsruher Institut für

Technologie) und gemeinsam mit diesen zur Evaluierung eines numerischen Modells (Universität

Bonn) dienen. Im Fokus sind eine Verbesserung des Systemverständnisses sowie die Charakterisierung

räumlicher und zeitlicher Muster.


68

Niederschlagsmuster, Schnee‐ und Gletscher‐Reaktion in Hochasien und

ihre Variabilität auf subdekadischen Zeitskalen (prime)

Christoph Schneider1, Jörg Bendix2, Boris Thies2, Dieter Scherer3 & Paolo Reggiani4

Humboldt‐Universität Berlin1, Technische Universität Berlin2, Universität Marburg3 &

Universität Siegen4

Im Projektkonsortium mit dem englischen Titel „PRecipitation patterns, snow and glacier response in

High Asia and their variability on sub‐decadal tIMEe scales” werden Fragen zur Niederschlagsdynamik

Zentralasiens und deren Implikation für Wasserressourcen Zentralasiens. Der Ausgangs‐ und

Fluchtpunkt ist, dass Niederschlag einer der wichtigsten Klimaelemente ist, welches komplexe

atmosphärische Prozesse mit dem Wasserkreislauf, Schneebedeckung und der Massenbilanz von

Gletschern und Eiskappen verknüpft. Niederschlag ist eine Schlüsselgröße für das Management

natürlicher Ressourcen und Naturkatastrophen wie Fluten und Düren. Dies gilt ganz besonders für das

Untersuchungsgebiet des Bündelprojektes prime, welches Hochasien, d.h. das Tibet‐Plateau und seine

umgrenzenden Gebirgsketten, umfasst. Die Forschung in prime zielt darauf ab, einen verbesserten

gegitterten Niederschlagsdatensatz abzuleiten und zu validieren, der auf neuen

Fernerkundungsverfahren und fortgeschrittenen Ansätzen numerischer Modellierung aufbaut (i).

Darauf basierend untersuchen wir räumliche und zeitliche Muster und regionsspezifische

Randbedingungen, großräumigen Antriebs und meso‐bis lokalskaliger Prozesse, die die

Niederschlagsvariabilität kontrollieren (ii). Die verbesserte Genauigkeit und das erweiterte Verständnis

von Niederschlagstypus und ‐variabilität ermöglichen es, unser Wissen bezüglich der räumlichen und

zeitlichen Variabilität von Gletschermassenbilanz und saisonalen Schneedecken in verschiedenen

Teilregionen Hochasiens zu erweitern (iii). Maßgebliche Aspekte des Forschungsthemas werden ab

Januar 2017 in DFG‐geförderten Projekten an der Humboldt‐Universität zu Berlin und der Philipps‐

Universität Marburg bearbeitet und in weiteren Projektkontexten z. B. innerhalb der Plattform Geo.X

der geowissenschaftlichen Forschungslandschaft in Berlin und Brandenburg umgesetzt.


69

Liste der Teilnehmer/innen am 35. Jahrestreffen des Arbeitskreises Klima 2016

NAME VORNAME INSTITUTION EMAIL

Abolghasemi Moghaddam Maral Technische Universität Kaiserslautern [email protected]

Abromeit Henrike Ruhr‐Universität Bochum [email protected]

Ahlemann Denis Ruhr‐Universität Bochum [email protected]

Andersen Hendrik Ruhr‐Universität Bochum [email protected]

Arens Sophie Technische Universität Dortmund sophie.arens@tu‐dortmund.de

Bechtel Benjamin Universität Hamburg benjamin.bechtel@uni‐hamburg.de

Beck Christoph Universität Augsburg [email protected]‐augsburg.de

Bell Natalie Technische Universität Kaiserslautern [email protected]‐kl.de

Bendix Jörg Philipps‐Universität Marburg [email protected]‐marburg.de

Bendix Astrid Philipps‐Universität Marburg [email protected]‐marburg.de

Beyer Ulrike Universität Augsburg [email protected]‐augsburg.de

Böhner Jürgen Universität Hamburg juergen.boehner@uni‐hamburg.de

Bösmeier Annette Sophie Universität Freiburg [email protected]‐freiburg.de

Brockmüller Svenja Pädagogische Hochschule Heidelberg brockmueller@ph‐heidelberg.de

Caase Jana Technische Universität Braunschweig j.caase@tu‐bs.de

Cermak Jan Karlsruher Institut für Technologie (KIT) [email protected]

Dienst Manuel Johannes Gutenberg Universität Mainz [email protected]‐mainz.de

Dostal Paul Deutsches Zentrum für Luft und Raumfahrt [email protected]

Endlicher Wilfried Humboldt‐Universität zu Berlin [email protected]‐berlin.de

Esper Jan Johannes‐Gutenberg‐Universität [email protected]‐mainz.de

Falk Ulrike Universität Bremen ufalk@uni‐bremen.de

Fehrenbach Ute Technische Universität Berlin ute.fehrenbach@tu‐berlin.de

Feja Katharina Ruhr‐Universität Bochum [email protected]

Fenner Daniel Technische Universität Berlin daniel.fenner@tu‐berlin.de

Finn Jacqueline Technische Universität Kaiserslautern [email protected]‐kl.de

Flügel Hendrik Universität Bonn [email protected]

Foken Thomas Universität Bayreuth thomas.foken@uni‐bayreuth.de

Fuchs Julia Ruhr‐Universität Bochum [email protected]

Gerling Lars Technische Universität Braunschweig lars.gerling@tu‐bs.de

Gerlitz Lars Deutsches GeoForschungsZentrum lars.gerlitz@gfz‐potsdam.de

Giemsa Esther Universität Augsburg [email protected]‐augsburg.de

Glaser Rüdiger Albert‐Ludwigs‐Universität Freiburg [email protected]‐freiburg.de

Grudzielanek Martina LANUV NRW [email protected]

Grunwald Laura Technische Unviversität Braunschweig l.grunwald@tu‐bs.de

Haag Isabell Universität Bayreuth [email protected]

Hannak Lisa Deutscher Wetterdienst [email protected]

Hartl‐Meier Claudia Johannes Gutenberg‐Universität Mainz c.hartl‐[email protected]‐mainz.de

Henninger Sascha Technische Universität Kaiserslautern [email protected]‐kl.de

Hertig Elke Universität Augsburg [email protected]‐augsburg.de

Himmelsbach Iso Universität Freiburg iso.himmelsbach@@geographie.uni‐freiburg.de

Hoffmann Kirstin Humboldt‐Universität zu Berlin;Alfred‐Wegener‐Institut, Helmholtz‐Zentrum [email protected]


70

für Polar‐ und Meeresforschung, Forschungsstelle Potsdam

Holtmann Achim Technische Universität Berlin achim.holtmann@tu‐berlin.de

Homann Markus Universität Augsburg [email protected]‐augsburg.de

Jacobeit Jucundus Universität Augsburg [email protected]‐augsburg.de

Jüpner Robert Technische Universität Kaiserslautern [email protected]‐kl.de

Kahle Michael Fakultät für Umwelt und Natürliche Ressourcen [email protected]‐freiburg.de

Kaiser Tanja Technische Universität Kaiserslautern [email protected]‐kl.de

Kaspar Severin Universität Augsburg [email protected]‐augsburg.de

Kaspar‐Ott Irena Universität Augsburg irena.kaspar‐[email protected]‐augsburg.de

Ketzler Gunnar RWTH Aachen [email protected]‐aachen.de

Klippel Lara Johannes Gutenberg‐Universität Mainz [email protected]‐mainz.de

Konter Oliver Johannes Gutenberg‐Universität Mainz konter@uni‐mainz.de

Kuttler Wilhelm privat wiku@uni‐due.de

Lehnert Lukas Philipps‐Universität Marburg [email protected]‐marburg.de

Leitte Arne Marian Technische Universität Kaiserslautern [email protected]‐kl.de

Lütje Svenja Universität Trier luetje@uni‐trier.de

Lütke Christina Pädagogische Hochschule Heidelberg [email protected]

Martin Fabisch Technische Universität Kaiserslautern [email protected]‐kl.de

Merkenschlager Christian Universität Augsburg [email protected]‐augsburg.de

Möller Marco RWTH Aachen [email protected]‐aachen.de

Ohnesorg Jasmin Technische Universität Kaiserslautern [email protected]‐KL.de

Otto Marco Technische Universität Berlin [email protected]‐berlin.de

Parlow Eberhard Universität Basel [email protected]

Petersen Erik Universität Augsburg [email protected]‐augsburg.de

Philipp Andreas Universität Augsburg [email protected]‐augsburg.de

Pinzner Anika Københavns Universitet [email protected]

Pollinger Felix Universität Würzburg felix.pollinger@uni‐wuerzburg.de

Rathmann Joachim Universität Würzburg joachim.rathmann@uni‐wuerzburg.de

Reck Uwe Technische Universität Kaiserslautern [email protected]‐kl.de

Reinhardt Katja Universität Bayreuth katja.reinhardt@uni‐bayreuth.de

Ring Christoph Universität Würzburg Christoph.ring@uni‐wuerzburg.de

Rollenbeck Rütger Universität Marburg [email protected]‐marburg.de

Rosner Hans‐Joachim Universität Tübingen hans‐joachim.rosner@uni‐tuebingen.de

Samad Abdul Institut für Feuerungs‐ und Kraftwerkstechnik (IFK) [email protected]‐stuttgart.de

Samimi Cyrus Universität Bayreuth cyrus.samimi@uni‐bayreuth.de

Scherber Katharina Technische Universität zu Berlin katharina.scherber@tu‐berlin.de

Scherer Dieter Technische Universität Berlin dieter.scherer@tu‐berlin.de

Schneider Christoph Humboldt‐Universität zu Berlin [email protected]‐berlin.de

Schneider Lea Johannes Gutenberg‐Universität Mainz [email protected]‐mainz.de

Scholze Nicolas Albert‐Ludwigs‐Universität Freiburg [email protected]‐freiburg.de

Schönwiese Christian‐D. Goethe‐Universität Frankfurt [email protected]‐frankfurt.de

Schrödter Steffen Ruhr‐Universität Bochum [email protected]

Schuler Christiane Pädagogische Hochschule Heidelberg christiane.schuler@ph‐heidelberg.de

Schultz Johannes Universität Bonn [email protected]‐bonn.de


71

Schulze‐Neuhoff Hubertus privat hsn‐[email protected]

Schwarz Katharina Bergische Universität Wuppertal kschwarz@uni‐wuppertal.de

Seidel Jochen Lehrstuhl für Hydrologie und Geohydrologie [email protected]‐stuttgart.de

Seubert Stefanie Universität Augsburg [email protected]‐augsburg.de

Snowdon‐Mahnke Astrid Regionalverband Ruhr snowdon@rvr‐online.de

Steinrücke Monika Ruhr‐Universität Bochum [email protected]

Straaten Agnes Technische Universität Braunschweig agnes.straaten@tu‐bs.de

Trachte Katja Universität Marburg [email protected]‐marburg.de

Vogt Ulrich Institut für Feuerungs‐ und Kraftwerkstechnik (IFK) [email protected]‐stuttgart.de

Weber Stephan Technische Universität Braunschweig s.weber@tu‐bs.de

Werkmeister Cathrin RWTH Aachen [email protected]‐aachen.de

Wiesner Sarah CEN, Universität Hamburg sarah.wiesner@uni‐hamburg.de

Wolf Nils Pädagogische Hochschule Heidelberg Wolf3@ph‐heidelberg.de

Ziegler Karl Technische Universität Kaiserslautern [email protected]‐kl.de

tagungsband - ru.uni-kl.de · 35. jahrestreffen des arbeitskreises klima bad dürkheim 2016 1...

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