Das Klima ist im Wandel: Dürre, Überschwemmungen und extreme Wetterereignisse beeinflussen (Land-)Wirtschaft und Gesellschaft. Eine wesentliche Voraussetzung für eine verbesserte und konkrete Anpassungsfähigkeit der Industrie und Gesellschaft an das zukünftige Klima sind verlässliche Aussagen über mittelfristige Klimaentwicklungen – besonders für einzelne Regionen. Ein entsprechendes Modell, das genauere regionale Klimavorhersagen für Europa für einen Zeitraum von bis zu zehn Jahren treffen kann, hat das Karlsruher Institut für Technologie (KIT) mit Partnern im Projekt MiKlip entwickelt.
Wie wird das Wetter morgen oder in den nächsten zwei Wochen? Prognosen über kurzfristige Änderungen der Atmosphäre bis maximal zu saisonalen Vorhersagen werden bereits regelmäßig berechnet. Im Vergleich hierzu geben dekadische Prognosen klimatische Tendenzen für einen mittelfristigen Zeitraum von bis zu zehn Jahren an. Im Projekt MiKlip (Mittelfristige Klimaprognosen) hat das KIT gemeinsam mit dem Deutschen Wetterdienst (DWD), dem Max-Planck-Institut für Meteorologie in Hamburg (MPI) und weiteren Universitäten ein Vorhersagesystem entwickelt, das solche Klimaprognosen mit regionaler Auflösung, also konkret für Gebiete im Bereich von 25 Kilometern Größe, berechnet.
„Gedächtnisse“ werden als Startbedingung einbezogen
Die globalen Klimaprognosen, die COSMO-CLM hierbei verfeinert, beruhen auf dem globalen Klimamodell ECHAM des MPI und unterscheiden sich von langfristigen Projektionen, wie etwa dem fünften Sachstandsbericht des IPCC, dadurch, dass sie die „Gedächtnisse“ verschiedener Komponenten des Klimasystems als Startbedingung einbeziehen: Atmosphäre, Ozean, Land- oder Eismasse reagieren unterschiedlich schnell auf äußere Einflüsse wie Kohlendioxid oder Temperatur. So speichert die Atmosphäre beispielsweise Wärme nur ein paar Tage, das Meereis speichert es ein bis zwei Jahre und der Ozean bis zu 100 Jahre.
Maschenweite von 25 Kilometern
Das Modell COSMO-CLM beschreibt den Zustand der Atmosphäre in Wechselwirkung mit der Landoberfläche in Europa. Ein komplexes Computerprogramm teilt die Erdoberfläche in tausende Gitterboxen auf und berechnet mithilfe von mathematischen Gleichungen und physikalischen Gesetzen zum Beispiel den zeitlichen Verlauf der Oberflächentemperatur für jede Box. COSMO-CLM kann Prognosen – zum Beispiel für Europa – durch eine Maschenweite von 25 Kilometern mit verfeinerter räumlicher und zeitlicher Auflösung abgeben und dabei nutzerrelevante Klimainformationen ableiten. Die Regionalmodelle unterliegen den gleichen physikalischen Prinzipien und Grundgleichungen wie die globalen Modelle, berechnen aber Wolken, Windströmung und Niederschlag wesentlich detaillierter und nutzen als Datengrundlage zusätzlich genauere Landoberflächendaten, da sich diese unterschiedlich auf das Klimasystem auswirken, je nach ausgewählter Region.
Temperatur-Mittelwerte über Europa steigen
In Studien für bereits zurückliegende Zeiträume konnten die Klimaforscherinnen und Klimaforscher die Prognosen dieses Systems testen und nutzbare Vorhersagen für Europa finden, besonders für Messgrößen, welche die Erwärmung kennzeichnen. Die Prognosen auf Basis aktueller Daten lassen erwarten, dass die Temperatur-Mittelwerte über Europa in den kommenden zehn Jahren um mehr als ein Grad Celsius über dem Mittel der Jahre 1980 bis 2010 liegen und damit zu der heißesten Periode seit Beginn von systematischen Messungen gehören. Dabei nimmt die Temperatur-Anomalie über Europa von West nach Ost zu, mit der stärksten Erwärmung über Südosteuropa. Solche Prognosen über Entwicklungen des Klimasystems sind nur möglich, wenn die Anfangsbedingungen und die physikalischen Gesetze, denen Prozesse aus der Natur unterliegen, detailiert bekannt sind.
