Änderung des Scheitelabflusses für ein 100-jährliches Hochwasserereignis (im statistischen Mittel einmal in 100 Jahren zu erwarten) in der Zukunft. Die Änderungen werden als prozentuale Zunahmen bzw. Abnahmen angegeben, die sich aus den Werten für die nahe Zukunft (2021-2050) bzw. die ferne Zukunft (2071-2100) gegenüber einem Referenzzeitraum (1971-2000) ergeben. Die Datenbasis bilden simulierte Abflüsse aus verschiedenen hydrologischen bzw. statistischen Modellen auf Tageswertbasis, die mit Daten aus einem Ensemble von acht regionalen Klimamodellen (aus dem Projekt EURO-CORDEX) auf Grundlage eines Szenarios ohne Klimaschutz (RCP8.5) angetrieben wurden. Dieses Szenario beschreibt eine zukünftige Entwicklung der Menschheit, in der die Energieversorgung im Wesentlichen auf der Verbrennung fossiler Energieträger beruht und der Ausstoß von Treibhausgasen zu einem stetigen Anstieg des Strahlungsantriebes bis zum Jahr 2100 führt. Der Median bildet dabei die mittlere Tendenz aus der Bandbreite der verschiedenen Änderungssignale der Ensemble-Mitglieder ab, der Maximalwert bildet die obere Bandbreite, der Minimalwert die untere Bandbreite.
Änderung des Niedrigwasserabflusses (NM7Q) in der Zukunft. Die Änderungen werden als prozentuale Zunahmen bzw. Abnahmen eines 30-jährigen Mittelwertes für die nahe Zukunft (2021-2050) bzw. für die ferne Zukunft (2071-2100) gegenüber einem Referenzzeitraum (1971-2000) angegeben. Die Datenbasis bilden simulierte Abflüsse aus verschiedenen hydrologischen bzw. statistischen Modellen auf Tageswertbasis, die mit Daten aus einem Ensemble von vierzehn regionalen Klimamodellen (aus den Projekten EURO-CORDEX und ReKliEs) auf Grundlage eines Szenarios ohne Klimaschutz (RCP8.5) angetrieben wurden. Dieses Szenario beschreibt eine zukünftige Entwicklung der Menschheit, in der die Energieversorgung im Wesentlichen auf der Verbrennung fossiler Energieträger beruht und der Ausstoß von Treibhausgasen zu einem stetigen Anstieg des Strahlungsantriebes bis zum Jahr 2100 führt. Der Median bildet dabei die mittlere Tendenz aus der Bandbreite der verschiedenen Änderungssignale der Ensemble-Mitglieder ab, der Maximalwert bildet die obere Bandbreite, der Minimalwert die untere Bandbreite.
Änderung des Mittelwasserabflusses (MQ) in der Zukunft. Die Änderungen werden als prozentuale Zunahmen bzw. Abnahmen eines 30-jährigen Mittelwertes für die nahe Zukunft (2021-2050) bzw. für die ferne Zukunft (2071-2100) gegenüber einem Referenzzeitraum (1971-2000) angegeben. Die Datenbasis bilden simulierte Abflüsse aus verschiedenen hydrologischen bzw. statistischen Modellen auf Tageswertbasis, die mit Daten aus einem Ensemble von acht regionalen Klimamodellen (aus dem Projekt EURO-CORDEX) auf Grundlage eines Szenarios ohne Klimaschutz (RCP8.5) angetrieben wurden. Dieses Szenario beschreibt eine zukünftige Entwicklung der Menschheit, in der die Energieversorgung im Wesentlichen auf der Verbrennung fossiler Energieträger beruht und der Ausstoß von Treibhausgasen zu einem stetigen Anstieg des Strahlungsantriebes bis zum Jahr 2100 führt. Der Median bildet dabei die mittlere Tendenz aus der Bandbreite der verschiedenen Änderungssignale der Ensemble-Mitgliederab, der Maximalwert bildet die obere Bandbreite, der Minimalwert die untere Bandbreite.
Aus der Differenz von Wasserdargebot und potentieller Evapotranspiration während der Hauptvegetationsperiode (Mai–August) ergibt sich die effektive Wasserbilanz. Das Wasserdargebot setzt sich aus den Niederschlägen in diesem Zeitraum, den im Boden vorhandenen und entziehbaren Wassermengen (beschrieben durch die nutzbare Feldkapazität im effektiven Wurzelraum) sowie ggf. einem kapillaren Aufstieg zusammen. Der kapillare Aufstieg ist das Ergebnis aus der Aufstiegsrate pro Tag und der kulturabhängigen Dauer des Aufstiegs. Die Aufstiegsrate ist wesentlich abhängig von der Bodenart und dem Abstand der Untergrenze des effektiven Wurzelraums zum Grund- bzw. zum Stauwasserkörper. Als bodenkundliche Grundlage diente die nutzungsdifferenzierte Bodenübersichtskarte 1:1.000.000 (BÜK1000N). Für die Landbedeckung und Landnutzung wurden die Daten aus CORINE Land Cover (CLC2006) genutzt. Die Klimaszenariendaten (https://www.dwd.de/ref-ensemble) wurden vom Deutschen Wetterdienst (DWD) in einer Auflösung von 5 x 5 km zur Verfügung gestellt. Dabei handelt es sich um ein Ensemble aus 16 bias-korrigierten Flächendatensätzen (Kombination von globalen und regionalen Klimamodellen), die das Szenario RCP8.5 (RCPs Representative Concentration Pathways) beschreiben und von einem zusätzlichen Strahlungsantrieb von 8,5 W/m² ausgehen. Die neun Rasterdatensätze mit einer Auflösung von 5 x 5 km stellen jeweils die mittlere, das 15. und 85. Perzentil der effektiven Wasserbilanz in der Hauptvegetationsperiode in Deutschland für die Klimazeiträume 1971-2000, 2031-2060 und 2071-2099 dar.
Für Menschen mit Pollenallergie sind Folgen des Klimawandels bereits spürbar. Denn Erle, Birke und Haselnuss blühen früher im Jahr und produzieren tendenziell Pollen in höheren Konzentrationen. Das sollte bei Neupflanzungen berücksichtigt werden. Städte und Kommunen finden im neuen UMID Empfehlungen, welche Baum- und Straucharten aus allergologischer Sicht für Neupflanzungen geeignet sind. Ein aktuelles Forschungsprojekt untersuchte außerdem auf Basis von regionalen Klimamodellen für Deutschland, wie sich der Einfluss bestimmter Wetterlagen auf die Gesundheit durch die zukünftige Klimaentwicklung auswirken wird: Simulationen zeigen beispielsweise, dass sich die Belastung durch hohe Temperaturen in Deutschland bis zum Ende des 21. Jahrhunderts mehr als verdoppeln wird. Vorgestellt wird auch ein aktueller Bericht des Netzwerks Vulnerabilität . Hier wurden mit Blick auf die menschliche Gesundheit die Klimawirkungen Hitzebelastung, Atembeschwerden durch bodennahes Ozon, Überträger von Krankheitserregern und Belastung der Rettungsdienste, Krankenhäuser und Ärzte untersucht und bewertet. Weitere Themen in der neuen Ausgabe der Zeitschrift UMID sind die aktuellen Studien GerES V und KiESEL zu Kindergesundheit, Umwelt und Ernährung sowie Ergebnisse von Messungen des Umweltbundesamtes zur Feinstaubbelastung auf Holi-Festivals.
Das Umweltbundesamt lässt im Rahmen eines Forschungsprojektes regionale Klimaszenariendaten für Deutschland bis zum Jahr 2100 erstellen. Nun liegt der Abschlussbericht des Modells REMO vom Max-Planck-Institut für Meteorologie (MPI-M)in Hamburg vor. Erstmalig konnten mit dem regionalen Klimamodell REMO Klimaszenarien auf einem 10 km x 10 km Gitter berechnet werden, die nun Grundlage für politische Planung werden können.
Aufbauend auf den in einer systematischen Literatur-recherche und einer repräsentativen Wetterfühligkeitsbefragung identifizierten Zusammenhängen zwischen Wetter und Gesundheit sowie auf eigenen Abschätzungen der Beziehung zwischen Wetterfaktoren und Mortalität für das gegenwärtige Klima , wurde der Einfluss des Klimawandels auf Basis von 19 regionalen Klimamodellen für Deutschland analysiert und die Auswirkungen der zukünftigen Entwicklung auf die Gesundheit im vorliegenden Bericht präsentiert. Die Auswertung der Modellsimulationen zeigt, dass sich die zukünftige Belastung durch hohe Temperaturen in Deutschland bis zum Ende des 21.Jahrhunderts mehr als verdoppeln wird, während die Belastung durch niedrige Temperaturen eher abnehmen wird. Häufigkeit, Dauer und Intensität von Hitzewellen werden deutlich zunehmen. Des Weiteren kommen rasche Temperaturänderungen zum Vortag und innertägliche Temperaturschwankungen, die ebenfalls mit einer erhöhten biotropen Belastung in Verbindung gebracht werden, in einem zukünftigen Klima häufiger vor. Biotrope Wettersituationen, die von nicht-thermischen meteorologischen Parametern dominiert sind, werden in der Mehrzahl der Fälle in Zukunft voraussichtlich häufiger auftreten. So wird für weite Bereiche Deutschlands eine Zunahme von Tagen mit raschen Luftdruckanstiegen, hohen Windgeschwindigkeiten, geringer Sonnenscheindauer und hohem Luftdruck erwartet. Die erzielten Ergebnisse belegen die Bedeutung des Klimawandels für die Gesundheit der Bevölkerung in Deutschland und unterstreichen die Wichtigkeit von Anpassungsmaßnahmen, um die Auswirkungen der erwarteten Klimaänderungen so gering wie möglich zu halten. Veröffentlicht in Umwelt & Gesundheit | 06/2015.
UBA-Studie sieht Kapazitätsmärkte zurzeit kritisch Der gegenwärtige Strommarkt als Energy-Only-Markt bildet einen geeigneten Rahmen für die Energiewende und gewährleistet eine sichere Stromversorgung. Das zeigt eine neue Studie für das Umweltbundesamt (UBA). Derzeit nicht notwendig ist dagegen die Einführung von Kapazitätsmärkten. Sie bergen ein großes Risiko für Ineffizienzen, unter anderem weil sie zu wenig Anreize für das Lastmanagement setzen. Damit der Strommarkt auch langfristig zuverlässig funktioniert und um Wind- und Solarstrom effizient zu nutzen, ist es aber wichtig, das Lastmanagement auszuweiten. „Der Umbau der Energieversorgung könnte zudem durch eine Strategische Reserve abgesichert werden. Diese könnte in absoluten Extremsituationen - etwa wenn bei extremer Kälte zugleich viele Kraftwerke ausfallen - sinnvoll sein. Sie wäre vergleichbar mit der strategischen Mineralöl-Reserve“, sagt UBA-Präsident Jochen Flasbarth. Diese ließe sich bei Bedarf mit einigen neuen Gasturbinenkraftwerken oder mit dem weiteren Betrieb einiger zur Stilllegung vorgesehener Gas- und Kohlekraftwerke sehr schnell aufbauen. Die Autoren der Studie, die vom Beratungsunternehmen Ecofys erstellt wurde, sehen die Einführung eines umfassenden Kapazitätsmarkts sehr kritisch. Bei diesem Ansatz wird neben dem bestehenden Strommarkt ein neuer Markt für Kraftwerkskapazitäten geschaffen, um die Erlöse für den Bau und Betrieb von Kraftwerken zu erhöhen. Auf dem gegenwärtigen Strommarkt, einem so genannten Energy-Only-Markt, wird den Kraftwerksbetreibern die bereitgestellte Energiemenge vergütet. Für die Vorhaltung von Erzeugungskapazitäten erfolgt hingegen keine direkte Entlohnung. Auf einem Kapazitätsmarkt würden Kraftwerksbetreiber - zusätzlich zum Strommarkt - Erlöse für die Bereitstellung einer gesicherten Leistung erhalten. Die Kosten des Kapazitätsmarktes würden an alle Verbraucher weitergegeben werden. Laut der Ecofys-Studie birgt dieser neue Markt für Kraftwerkskapazitäten große Risiken für Ineffizienzen und seine Einführung ist praktisch irreversibel. Auch könnte er die Integration der erneuerbaren Energien in das Stromerzeugungssystem mittel- und langfristig erschweren, da tendenziell geringere Anreize zur Nutzung von Lastmanagement - also der Anpassung der Stromnachfrage an das fluktuierende Stromangebot - gesetzt werden. Die Studie zeigt: Kapazitätsmärkte sind derzeit nicht nötig, weil der gegenwärtige Strommarkt als Energy-Only-Markt einen geeigneten Rahmen für die Energiewende darstellt und eine sichere Stromversorgung gewährleistet. Die Diskussion über zusätzliche Erlöse aus Kapazitätsmärkten kann dagegen die Investitionen in neue Kraftwerke verzögern. Damit der Strommarkt auch langfristig zuverlässig funktioniert und um Wind- und Solarstrom effizient zu nutzen, empfiehlt das UBA das Lastmanagement auszuweiten. Einerseits sollten mehr Stromverbraucher als bisher auf das schwankende Angebot flexibler reagieren und durch Preissignale bei Stromknappheit ihren Verbrauch senken können. Zurzeit können dies beispielsweise Unternehmen der Aluminium-, Stahl- und Zementproduktion oder Kühlhäuser. Andererseits verbilligen Einspeisespitzen durch Sonnen- und Windenergie den Strom und setzen so Anreize für Stromkunden, ihren Verbrauch in diese Zeiten zu verlagern. Der Umbau der Energieversorgung könnte zudem durch eine Strategische Reserve abgesichert werden. Sie wäre vergleichbar mit der strategischen Mineralöl-Reserve. Die Strategische Reserve weist im Vergleich zu Kapazitätsmärkten deutlich geringere Risiken auf. Sie ließe sich bei Bedarf mit einigen neuen Gasturbinenkraftwerken oder mit dem weiteren Betrieb einiger zur Stilllegung vorgesehener Gas- und Kohlekraftwerke sehr schnell aufbauen. Die Kraftwerke der Strategischen Reserve stehen ausschließlich als Absicherung für absolute Extremsituationen - etwa wenn bei extremer Kälte zugleich viele Kraftwerke ausfallen - zur Verfügung, würden jedoch nicht am Strommarkt teilnehmen. Deshalb bleibt der Strommarkt in seiner Effizienz unbeeinflusst und es können bessere Anreize für mehr Lastmanagement gesetzt werden als mit Kapazitätsmärkten. Dies ist wichtig für die Integration der erneuerbaren Energien. „Bei einer strategischen Reserveleistung von beispielsweise vier Gigawatt (GW) lägen die Gesamt-Kosten für das Bereithalten dieser Kraftwerksleistung zwischen 140 und 240 Mio. Euro jährlich. Auf die Endverbraucher kämen sehr moderate Kosten von unter 0,1 Cent pro Kilowattstunde zu“, so der UBA-Präsident Flasbarth. Die Strategische Reserve ist eine effiziente Lösung, die schnell Sicherheit schafft und - anders als Kapazitätsmärkte - alle Türen offen hält, um das Marktdesign optimal an neue zukünftige Anforderungen anpassen zu können. Die Strategische Reserve unterscheidet sich von den Reservekraftwerken der Bundesnetzagentur (BNetzA), die dazu dient, die zeitweise angespannte Situation in Süddeutschland, insbesondere in Bayern und Baden-Württemberg zu beherrschen. Diese resultiert nicht aus einem Mangel an Kraftwerken, sondern aus Engpässen im Übertragungsnetz, denn aktuell bestehen in Deutschland insgesamt genügend Kraftwerkskapazitäten. Diese Netz-Engpässe werden mittelfristig durch den im Energieleitungsausbaugesetz (EnLAG) vorgesehenen Netzausbau behoben. Bis dahin entlasten die auf Initiative der Bundesnetzagentur in Österreich und Süddeutschland vorgehaltenen Reservekraftwerke die Stromnetze. Dies ist bereits ein vergleichbarer Ansatz wie bei der Strategischen Reserve, jedoch für einen anderen Einsatzzweck - denn die Strategische Reserve wird vorrangig für eine langfristige Absicherung des Strommarktes vorgeschlagen. Die BNetzA-Kraftwerksreserve könnte zu einer Strategischen Reserve weiter entwickelt werden, die beides umfasst, mit der zum einen der Strommarkt langfristig abgesichert wird und zum anderen neue Reservekraftwerke gezielt in Süddeutschland errichtet werden, um bei Bedarf das Stromnetz zu entlasten. Energy-Only-Markt:Der gegenwärtige Strommarkt ist ein so genannter Energy-Only-Markt. Hier wird den Kraftwerksbetreibern nur die bereitgestellte Energiemenge (Stromproduktion) vergütet. Für die Vorhaltung von Erzeugungskapazitäten (Kraftwerken) erfolgt hingegen keine direkte Entlohnung. Auf einem Kapazitätsmarkt würden Kraftwerksbetreiber - zusätzlich zum Strommarkt - Erlöse für die Bereitstellung einer gesicherten Leistung (also der Vorhaltung von Erzeugungskapazitäten) erhalten.
In dieser Arbeit wird der Einfluss von sogenanntem stratosphärischen Geoengineering auf die Ozonschicht der Stratosphäre mit globalen Zirkulationsmodellen untersucht. Stratosphärisches Geoengineering soll einen globalen Abkühlungseffekt erzeugen, welcher der globalen Erwärmung entgegenwirken soll. Momentane Schätzungen gehen davon aus, dass dazu jährliche Injektionen in der Größenordnung von 1-10 Mt Schwefel notwendig sind. Diesen Schätzungen entsprechend werden Sensitivitätsstudien durchgeführt, die den Einfluss auf die Ozonschicht in Funktion der Injektionsrate und einiger Schlüsselparametern zu quantifizieren suchen. Die Ergebnisse zeigen einen sehr komplexen Zusammenhang zwischen den beteiligten Prozessen. Insbesondere dem Zusammenspiel zwischen den Strahlungseigenschaften des Sulfataerosols, der stratosphärischen Zirkulation, den Polarwirbeln, und der Ozon- und Aerosolchemie scheint eine Schlüsselrolle zuzukommen. Unsere Berechnungen ergeben, dass über den Subtropen durch chemische Effekte mit einer Zunahme der Ozonschicht um bis zu 5% zu rechnen ist, während über den Polargebieten und den gemäßigten Breiten vorwiegend eine Abnahme der Ozonkonzentration um bis zu 10% zu erwarten ist. Die Resultate sind jedoch mit großen Unsicherheiten behaftet, die eine korrekte Quantifikation der Implikationen des Geoengineering auf die Ozonschicht mittels Modellexperimenten als wenig wahrscheinlich erscheinen lassen. Veröffentlicht in Texte | 25/2016.
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