Temperaturkenntage - Klimaprojektionen

 

Grundlagen

Die Temperaturkenntage werden von der Lufttemperatur abgeleitet. Sie liefern ein anschauliches Maß, ob es besonders warme oder kalte Perioden innerhalb eines Jahres gibt oder Regionen in NRW mit einem überdurchschnittlichen Wärme- oder Kältereiz belastet sind.

Die Temperaturkenntage werden wie folgt definiert:

  • Eistag: die Tageshöchsttemperatur bleibt unter 0 °C (tmax < 0 °C)
  • Frosttag: die Tagestiefsttemperatur unterschreitet 0 °C (tmin < 0 °C)
  • Sommertag: die Tageshöchsttemperatur erreicht oder überschreitet 25 °C (tmax ≥ 25 °C)
  • Heißer Tag: die Tageshöchsttemperatur erreicht oder überschreitet 30 °C (tmax ≥ 30 °C)
  • Tropennacht: die Tiefsttemperatur in der Nacht (18 Uhr bis 6 Uhr) sinkt nicht unter 20 °C (tmin ≥ 20 °C)

 

Datengrundlage und Kartenerstellung

Für die Darstellung der zukünftig möglichen Entwicklung der Lufttemperatur 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 in Tagen.  

 

Kartenbeschreibung und Entwicklung der Kenntage

Für die kältebedingten Eis- und Frosttage lässt sich eine leichte regionale Differenzierung sehen. In den Höhenlagen der Mittelgebirge wird ein etwas stärkerer Rückgang der Eis- und Frosttage projiziert als in den Tieflagen (Abb. 1 bis Abb. 4). Bei den hitzebedingten Kenntagen ist keine eindeutige regionale Differenzierung über NRW erkennbar, ein etwas stärkerer Anstieg dieser Kentage könnte für die Niederrheinische Bucht erwartet werden (Abb. 5 bis Abb. 10).  

Insgesamt zeigen alle Klimaszenarien (RCP2.6, RCP4.5, RCP8.5) in der Mitte des Jahrhunderts einen ähnlichen Wertebereich für die Änderung der Kenntage (Tab. 1). In der fernen Zukunft ist eine größere Spreizung zwischen den Klimaszenarien bzw. der Zu- und Abnahme der Kenntage zu beobachten. Das RCP2.6-Szenario zeigt für die ferne Zukunft die geringsten Änderungen und ähnliche Werte, wie in der Mitte des Jahrhunderts.

Insgesamt wird für die Mitte des Jahrhunderts ein möglicher Rückgang der Eistage zwischen -3 bis -5 (85. Perzentil) und -6 bis -11 Tagen (15. Perzentil) projiziert. In der fernen Zukunft wird ein Rückgang der Eistage um -4 bis -9 Tage (85. Perzentil) bis zu -8 bis -13 Tage (15. Perzentil) erwartet (Tab. 1). Für die Heißen Tage wird in der Mitte des Jahrhunderts eine Zunahme um einen bis 4 Tage (15. Perzentil) bis zu einem Anstieg um 6 bis 9 Tage (85. Perzentil) projiziert, der sich bis zum Ende des Jahrhunderts (2071-2100) auf 2 bis 11 Tage (15. Perzentil) bis hin zu zwischen 7 und 23 Tage (85. Perzentil) verstärkt.

Abbildung 1: Projizierte Änderung der Eistage 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 Eistage 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).

Abbildung 3: Projizierte Änderung der Frosttage 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 4: Projizierte Änderung der Frosttage 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).

Abbildung 5: Projizierte Änderung der Sommertage 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 6: Projizierte Änderung der Sommertage 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).

Abbildung 7: Projizierte Änderung der Heißen Tage 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 8: Projizierte Änderung der Heißen Tage 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).

Abbildung 9: Projizierte Änderung der Tropennächte 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 10: Projizierte Änderung der Tropennächte 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 Anzahl der Kenntage pro Jahr als Mittel für NRW in der Mitte des Jahrhunderts und fernen Zukunft bezogen auf den Zeitraum 1971-2000. Die Basis bildet das DWD-Referenzensemblev2018, zum Stand Juni 2018 der Szenarien RCP2.6, RCP4.5 und RCP8.5 (Datengrundlage: Brienen et al. 2020).

Kenntag

Eistage

Frosttage

Sommertage

Heiße Tage

Tropennächte

Zeitraum

2031-2060

2071-2100

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.

15.

50. 85. 15. 50. 85.

RCP2.6

-6 -5 -4 -8 -6 -4 -21 -16 -13 -22 -15 -11 4 8 14 5 9 12 1 3 6 2 4 7 0 0 1 0 1 1

RCP4.5

-10 -7 -3 -11 -9 -4 -28 -22 -12 -37 -31 -16 5 10 18 12 16 23 3 4 9 5 6 12 1 1 2 1 2 4

RCP8.5

-11 -8 -5 -13 -11 -9 -32 -25 -18 -51 -42 -36 11 14 18 25 34 49 4 6 9 11 16 23 1 2 3 6 9 15

Fazit

Im Zeitraum 1971-2000 traten durchschnittlich 14 Eistage pro Jahr in NRW auf. Ein Rückgang um 3 Eistage (Mitte des Jahrhunderts, RCP4.5, 85. Perzentil) entspricht in etwa den Verhältnissen des Zeitraumes 1991-2020. Ein stärkerer Rückgang wurde so noch nicht verzeichnet. Der stärkste projizierte Rückgang (ferne Zukunft, RCP8.5, 15.Perzentil) würde bedeuten, dass in einem durchschnittlichen Jahr keine Eistage mehr in NRW auftreten würden.

Auch bei den Heißen Tagen würde ein Anstieg um 3 Tage (Mitte des Jahrhunderts, RCP4.5, 15. Perzentil) Verhältnisse bedeuten, wie sie bereits im Zeitraum 1991-2020 eingetreten sind. Bei einem Anstieg um 12 Tage, wie es für die ferne Zukunft im Szenario RCP4.5, 85. Perzentil projiziert wird, würde bedeuten, dass die Verhältnisse wie im Jahr 2018, das als Jahr mit sehr warmen Sommer gilt, zur Normalität werden würden. Aller Ergebnisse für das Szenario RCP8.5 gehen sogar noch weit über diese Verhältnisse hinaus.

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

Krähenmann, S. (2019): Statistisches Downscaling und BIAS-Adjustierung der EURO-CORDEX-Simulationen über dem HYRAS-Gebiet. Download.