Niederschlagssumme - Klimaprojektionen

 

Grundlagen

Die Niederschlagssumme fasst alle fallenden Niederschläge sowohl in flüssiger als auch in fester Form (Schnee) zusammen. Sie wird als Niederschlagshöhe in Millimetern (mm) angegeben. Eine Niederschlagshöhe von 1 mm entspricht dabei einem Liter Wasser pro Quadratmeter Bodenfläche (l/m²).

 

Datengrundlage

Für die Darstellung der möglichen zukünftigen Entwicklung der Niederschlagssumme in Nordrhein-Westfalen wurden die Ergebnisse der globalen Klimamodelle in Kooperation mit dem Deutschen Wetterdienst aufbereitet. Die Datenbasis stellt ein Ensemble aus verschiedenen Klimamodellen dar, das sogenannte DWD-Referenzensemble v2018, zum Stand Juni 2018. Das Modellensemble liegt für verschiedene Klimaszenarien vor. Für die Auswertung des RCP-Szenarios 2.6 (Klimaschutz-Szenario) stand ein Modellensemble aus 11 Modellen zur Verfügung; für die Auswertung des RCP4.5-Szenarios (moderates Szenario) von 12 Modellen sowie des RCP8.5-Szenarios ("weiter-wie-bisher"-Szenario) von 21 Modellen. Im Rahmen des BMVI-Expertennetzwerks fand ein Downscaling der Daten in ein Raster von 5 km x 5 km statt (Brienen et al. 2020).

Die Ergebnisdarstellung  erfolgt als Änderungsdarstellung (delta-change-Methode) im Mittel 30-jähriger Zeiträume: der Mitte des Jahrhunderts (2031-2060) und fernen Zukunft (2071-2100) bezogen auf den Referenzzeitraum 1971-2000 als relative Änderung in Prozent.

 

Kartenbeschreibung und Niederschlagsentwicklung

Die Niederschlagsentwicklung zeigt sowohl regional als auch über die Perzentile, Zeiträume und Szenarien hinweg ein sehr variables Bild (Abb. 1, Abb. 2 und Tab. 1). Betrachtet man den Jahresniederschlag im Zeitraum 2031-2060 in NRW schwankt die Änderung für alle Szenarien zwischen keiner Änderung (-3 bis -1 %, 15. Perzentil) und einer Zunahme zwischen 6 und 8 % (85. Perzentil). Für die ferne Zukunft erhöht sich die Schwankungsbreite für alle Szenarien und reicht von einer leichten Abnahme zwischen -6 und 0 % (15. Perzentil) bis zu einer leichten Zunahme zwischen 5 bis 13 % (85. Perzentil). 

Die Schwankungsbreite der jährlichen Niederschlagsentwicklung wird auch von den jahreszeitlichen Niederschlagsverschiebungen beeinflusst, die bereits in der Vergangenheit beobachtet werden konnten und sich voraussichtlich zukünftig fortsetzten werden. Zur Übersicht sind in Tabelle 2 die Änderung der mittleren Niederschläge in den vier Jahreszeiten für die nahe und ferne Zukunft gegenüber gestellt. Es lässt sich ableiten, dass die Niederschläge im Frühjahr und Winter sowohl in der Mitte des Jahrhunderts als auch der fernen Zukunft eher zunehmen werden; im Sommer eher abnehmen werden. In allen Jahreszeiten erhöht sich die Spannweite der Projektionsergebnisse in der fernen Zukunft gegenüber der nahen Zukunft, sodass die Interpretation der Entwicklung schwieriger wird. Regionale Unterschiede lassen sich auch in den Jahreszeiten nicht ableiten (nicht dargestellt).

Abbildung 1: Projizierte Änderung der mittleren Jahresniederschlagssumme in Nordrhein-Westfalen für die Mitte des jahrhunderts (2031-2060) bezogen auf 1971-2000. Die Basis bildet das DWD-Referenzensemble v2018, zum Stand Juni 2018 der Szenarien RCP2.6, RCP4.5 und RCP8.5 (Datengrundlage: Brienen et al. 2020).

 

Abbildung 2: Projizierte Änderung der mittleren Jahresniederschlagssumme in Nordrhein-Westfalen für die ferne Zukunft (2071-2100) bezogen auf 1971-2000. Die Basis bildet das DWD-Referenzensemble v2018, zum Stand Juni 2018 der Szenarien RCP2.6, RCP4.5 und RCP8.5 (Datengrundlage: Brienen et al. 2020).

 

Tabelle 1: Projizierte Änderung der mittleren Jahresniederschlagssumme in Prozent als Mittel für die einzelnen Großlandschaften und NRW für die Mitte des Jahrhunderts und ferne Zukunft bezogen auf 1971-2000. Die Basis bildet das DWD-Referenzensemble v2018, zum Stand Juni 2018 der Szenarien RCP2.6, RCP4.5 und RCP8.5 (Datengrundlage: Brienen et al. 2020).

Zeitraum

2031-2060

2071-2100

Szenario

RCP2.6

RCP4.5

RCP8.5

RCP2.6

RCP4.5

RCP8.5

Perzentil

15. 50. 85.

15.

50.

85.

15.

50.

85.

15.

50.

85.

15.

50.

85.

15.

50.

85.

Niederrheinische Bucht

-1 4 7

-3

3

8

-2

5

9

-5

3

6

0

4

11

-3

5

12

Niederrheinisches Tiefland

-2 3 6

-1

4

7

-1

5

8

-5

2

6

1

4

13

-2

4

12

Westfälische Bucht

-3 4 6

-1

5

7

-1

5

8

-6

2

5

1

4

12

-2

5

14

Westfälisches Tiefland

-3 3 8

0

5

8

-1

5

9

-7

2

6

1

4

8

-1

7

16

Bergisches Land

-4 2 6

0

3

7

-1

4

7

-5

1

4

1

3

11

-3

3

12

Weserbergland

-4 2 7

-1

5

8

-2

5

9

-7

2

4

1

4

10

-2

6

14

Eifel

-5 2 7

-4

3

7

-5

2

12

-7

2

7

-1

3

12

-8

4

15

Sauer- und Siegerland

-4 1 6

-2

3

7

-3

3

8

-6

0

4

-1

3

10

-5

4

13

NRW

-3 3 7

-1

4

8

-2

4

9

-6

2

5

0

4

11

-3

5

13

   

Tabelle 2: Projizierte Änderung der mittleren Niederschlagssumme in Prozent in den Jahreszeiten als Mittel für NRW für die Mitte des Jahrhunderts und ferne Zukunft bezogen auf 1971-2000. Die Basis bildet das DWD-Referenzensemble v2018, zum Stand Juni 2018 der Szenarien RCP2.6, RCP4.5 und RCP8.5 (Datengrundlage: Brienen et al. 2020).

Jahreszeit

Frühjahr

Sommer

Herbst

Winter

Zeitraum

2031-2060

2071-2100

2031-2060

2071-2100

2031-2060

2071-2100

2031-2060

2071-2100

Perzentil

15.

50.

85.

15.

50.

85.

15.

50.

85.

15.

50.

85.

15.

50.

85.

15.

50.

85.

15.

50.

85.

15.

50.

85.

RCP2.6

-1

9

14

-5

5

14

-12

-2

6

-11

-3

8

-8

-1

5

-8

-2

5

-2

3

13

-7

2

12

RCP4.5

4

9

14

8

13

20

-14

-2

7

-14

-6

8

-7

2

13

-8

0

9

2

7

13

-1

9

15

RCP8.5

1

8

13

0

13

22

-14

-2

7

-21

-8

3

-9

1

9

-11

1

13

-1

9

23

5

14

27

Fazit

Vergleicht man die Änderung der Jahresniederschlagssumme mit bereits beobachteten Werten, so würde eine Abnahme um bis zu 3 %, wie sie für die Mitte des Jahrhunderts, für alle Szenarien im 15. Perzentil projiziert wird, in etwa den Verhältnissen von 1951-1980 entsprechen. Eine deutlichere Niederschlagsabnahme, wie sie mit -6 % in der fernen Zukunft für das Szenario RCP2.6 im 15. Perzentil projiziert wird, würde in etwa den Verhältnissen von 1891-1920 entsprechen. Eine Zunahme zwischen 7 und 9 %, wie sie für die Mitte des Jahrhunderts für alle Szenarien im 85. Perzentil erwartet wird, würde in etwa der Niederschlagszunahme von 1981-2010 bezogen auf 1971-2000 entsprechen. Eine Niederschlagszunahme um mehr als 10 %, wie sie für die ferne Zukunft, für die Szenarien RCP4.5 und 8.5 im 85. Perzentil erwartet wird, geht über den bisherigen Erfahrungshorizont hinaus, hier lagen nur einzelne Jahre in diesem Bereich. Die Änderung der Jahresniederschlagssumme mag daher (noch) nicht gravierend erscheinen, betrachtet man die Änderungen in den einzelnen Jahreszeiten, können diese aber sehr viel deutlicher ausfallen, wie nachfolgend am Beispiel des Sommers aufgezeigt wird.

Im Sommer wird in der Mitte des Jahrhunderts für alle Szenarien im 15. Perzentil sowie in der fernen Zukunft im 15. Perzentil der Szenarien RCP2.6 und 4.5 eine Abnahme der Niederschläge um ca. 12 bis 14 % projiziert, damit würden Niederschlagsverhältnisse eintreten, wie wir sie nur für die KNP 1881-1910 und 1891-1920 kennen. Allerdings muss hierbei berücksichtigt werden, dass während dieser Vergangenheits-Zeiträume, das Temperaturniveau im Sommer noch deutlich niedriger war, sodass die Auswirkungen auf Flora und Fauna also ganz anders zu bewerten sind. Eine Abnahme des Niederschlags im Sommer um 20 %, wie es für die ferne Zukunft im Szenario RCP8.5 im 15. Perzentil projiziert wird, geht über bisherige Erfahrungen hinaus, hier könnten die letzten Sommer 2017-2019 einen Eindruck für zukünftige Verhältnisse liefern.

Datenquelle und weitere Informationen

Brienen, S.; Walter, A.; Brendel, C.; Fleischer, C.; Ganske, A.; Haller, M.; Helms, M.; Höpp, S.; Jensen, C.; Jochumsen, K.; Möller, J.; Krähenmann, S.; Nilson, E.; Rauthe, M.; Razafimaharo, C.; Rudolph, E.; Rybka, H.; Schade, N. & Stanley, K. (2020): Klimawandelbedingte Änderungen in Atmosphäre und Hydrosphäre: Schlussbericht des Schwerpunktthemas Szenarienbildung (SP-101) im Themenfeld 1 des BMVI-Expertennetzwerks. 157 Seiten. DOI: 10.5675/ExpNBS2020.2020.02