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Klimaanalyse 2022

Deutscher Wetterdienst DWD 1996: Klimakarten für das Land Berlin, Teil 1: Bioklima Berlin, Gutachten im Auftrag der Senatsverwaltung für Stadtentwicklung, Umweltschutz und Technologie, unveröffentlicht. GEO-NET 2013: Klimaökologische Untersuchung „Tempelhofer Freiheit“ in Berlin – Entwurf Rev. 02, im Auftrag der Tempelhof Projekt GmbH, Berlin unveröffentlicht. GEO-NET 2022: Regionale Kaltluftströmungen in Deutschland. Eigene Untersuchung. Unveröffentlicht. Groß, G. 1989: Numerical simulation of the nocturnal flow systems in the Freiburg area for different topographies, in: Beitr. Phys. Atmosph.,H 62, S. 57-72. Groß, G. 2002: The exploration of boundary layer phenomena using a nonhydrostatic mesoscale model, in: Meteor.Z.schr. Vol. 11 Nr.5, S.701-710. Höppe, P. 1984: Die Energiebilanz des Menschen. Münchener Universitätsschriften, Meteorol. Inst., Wiss. Mitt. 49. Höppe, P., Mayer, H. 1987: Planungsrelevante Bewertung der thermischen Komponente des Stadtklimas. 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Fläche des ÜG Elbe vom 01.10.2018, geändert 21.01.2019 (WMS Dienst)

Überschwemmungsgebiet der Elbe in Dresden für ein 100-jährliches Ereignis (HQ100, 4370 m³/s): Das bisherige festgesetzte ÜG der Elbe für ein Hochwasserereignis, wie es statistisch einmal in hundert Jahren zu erwarten ist (HQ100), galt seit dem Oktober 2004. Es wurde seither zweimal geändert, zunächst im Januar 2012 und später im Juni 2016 nach der Fertigstellung der öffentlichen Hochwasserschutzanlagen in den Stadtteilen Innenstadt/Friedrichstadt bzw. Pieschen/Mickten/Kaditz, jeweils begrenzt auf die geschützten Gebiete. Die Ausgrenzung des festgesetzten ÜG der Elbe wurde nunmehr anhand aktualisierter Modellgrundlagen stadtweit überprüft und an neue Erkenntnisse angepasst. Die Landeshauptstadt Dresden ist dazu gemäß § 76 Absatz 2 Satz 3 Wasserhaushaltsgesetz (WHG) verpflichtet. Für die fachliche Ermittlung des ÜG wurde ein an der TU Dresden, Institut für Wasserbau und Tech-nische Hydromechanik entwickeltes zweidimensionales hydrodynamisch-numerisches Simulationsmodell genutzt, das nach dem Elbehochwasser vom Juni 2013 auf Veranlassung des Freistaates Sachsen an der TH Nürnberg umfassend aktualisiert wurde (2D-HN-Modell Elbe). Nach einer weiteren Modellaktualisierung, welche im Jahr 2017 im Auftrag der Landeshauptstadt Dresden wiederum an der TH Nürnberg durchgeführt wurde, wurden die modellierten Überflutungsflächen u. a. für ein HQ100 ermittelt. Der Erstellung der neuen Karten des ÜG Elbe liegt wiederum ein Hochwasserereignis, wie es statistisch einmal in hundert Jahren zu erwarten ist zugrunde, Abflussmenge 4370 m³/s am Pegel Dresden-Augustusbrücke. Dazu wurden die für HQ100 berechneten Überflutungsflächen homogenisiert und plausibilisiert. Berechnete "Insellagen" < 500 m² wurden ins ÜG Elbe integriert, und berechnete Insellagen > 500 m² sind als "Insellagen" außerhalb des festgesetzten ÜG verblieben. Bei der Festlegung des ÜG nicht berücksichtigt wurden, wie bei den vorhergehenden ÜG auch, die Wechselwirkungen der Elbe mit anderen, ggf. ebenso Hochwasser führenden Fließgewässern, dem Grundwasser und der Kanalisation sowie temporären Verbauen, z. B. Sandsackwällen oder anderen ergriffenen Schutzmaßnahmen zur Hochwasserabwehr. Herausgenommen aus dem ÜG sind die Flächen, die von öffentlichen Hochwasserschutzanlagen, die für ein HQ100 bemessen und errichtet wurden, geschützt werden. Dies betrifft geschützte Flächen in der Dresdner Innenstadt und der Friedrichstadt, in den Stadtteilen Pieschen, Trachau, Trachenberge, Mickten und Kaditz sowie in den Bereichen Stetzsch, Gohlis und Cossebaude. Das neu gefasste Überschwemmungsgebiet der Elbe für ein HQ100 wurde gemäß § 72 Abs. 2 Nr. 2 SächsWG in Karten dargestellt. Mit der öffentlichen Auslegung der neuen Karten im Zeitraum vom 1. Oktober 2018 bis 15. Oktober 2018 gemäß § 72 Abs. 3 SächsWG erlangte das neue ÜG Gültigkeit als festgesetztes ÜG Elbe. Gleichzeitig trat das bisherige ÜG Elbe vom Oktober 2004 mit seinen Änderungen außer Kraft. Die Änderung vom 21.01.2019 betrifft ausschließlich ein Gebiet im Bereich der Enderstraße. Eine Überprüfung des festgesetzten Überschwemmungsgebietes ergab, dass es fachlich und wasserrechtlich gerechtfertigt ist, eine als überschwemmt berechnete Fläche westlich der Enderstraße nicht als Überschwemmungsgebiet festzusetzen. Daher wurde diese Fläche aus dem ÜG herausgenommen und dem überschwemmungsgefährdeten Gebiet zugeschlagen. Das ÜG endet dort aus östlicher Richtung kommend an der Enderstraße.

Sonderforschungsbereich (SFB) 806: Unser Weg nach Europa: Kultur-Umwelt Interaktion und menschliche Mobilität im Späten Quartär, Teilprojekt E06: Paläoklima- und Paläoumweltrekonstruktionen mit Hilfe eines numerischen, regionalen Umweltmodellierungssystems und statistischer Methoden

In der letzten Antragsphase wurde das regionale Paläoklimamodell WRF-CEMSYS entwickelt und erfolgreich angewendet, um erstmals hochauflösende regionale Paläoklimadaten für Studien zur Anwesenheit von Homo sapiens unter eiszeitlichen Bedingungen in Europa bereitzustellen. In der dritten Phase konzentriert sich E6 auf die Rekonstruktion regionaler Klimate verschiedener Zeitintervalle, die für die SFB Projekte von zentraler Bedeutung sind. Es werden Potenziale und Begrenzungsfaktoren für die menschliche Präsenz im gesamten SFB-Gebiet untersucht. Dabei werden unterschiedliche Zeitskalen betrachtet, die von synoptischen, über saisonalen, jährlichen bis hin zu dekadischen reichen.

Fläche des ÜG Elbe vom 01.10.2018, geändert 21.01.2019 (WFS Dienst)

Überschwemmungsgebiet der Elbe in Dresden für ein 100-jährliches Ereignis (HQ100, 4370 m³/s): Das bisherige festgesetzte ÜG der Elbe für ein Hochwasserereignis, wie es statistisch einmal in hundert Jahren zu erwarten ist (HQ100), galt seit dem Oktober 2004. Es wurde seither zweimal geändert, zunächst im Januar 2012 und später im Juni 2016 nach der Fertigstellung der öffentlichen Hochwasserschutzanlagen in den Stadtteilen Innenstadt/Friedrichstadt bzw. Pieschen/Mickten/Kaditz, jeweils begrenzt auf die geschützten Gebiete. Die Ausgrenzung des festgesetzten ÜG der Elbe wurde nunmehr anhand aktualisierter Modellgrundlagen stadtweit überprüft und an neue Erkenntnisse angepasst. Die Landeshauptstadt Dresden ist dazu gemäß § 76 Absatz 2 Satz 3 Wasserhaushaltsgesetz (WHG) verpflichtet. Für die fachliche Ermittlung des ÜG wurde ein an der TU Dresden, Institut für Wasserbau und Tech-nische Hydromechanik entwickeltes zweidimensionales hydrodynamisch-numerisches Simulationsmodell genutzt, das nach dem Elbehochwasser vom Juni 2013 auf Veranlassung des Freistaates Sachsen an der TH Nürnberg umfassend aktualisiert wurde (2D-HN-Modell Elbe). Nach einer weiteren Modellaktualisierung, welche im Jahr 2017 im Auftrag der Landeshauptstadt Dresden wiederum an der TH Nürnberg durchgeführt wurde, wurden die modellierten Überflutungsflächen u. a. für ein HQ100 ermittelt. Der Erstellung der neuen Karten des ÜG Elbe liegt wiederum ein Hochwasserereignis, wie es statistisch einmal in hundert Jahren zu erwarten ist zugrunde, Abflussmenge 4370 m³/s am Pegel Dresden-Augustusbrücke. Dazu wurden die für HQ100 berechneten Überflutungsflächen homogenisiert und plausibilisiert. Berechnete "Insellagen" < 500 m² wurden ins ÜG Elbe integriert, und berechnete Insellagen > 500 m² sind als "Insellagen" außerhalb des festgesetzten ÜG verblieben. Bei der Festlegung des ÜG nicht berücksichtigt wurden, wie bei den vorhergehenden ÜG auch, die Wechselwirkungen der Elbe mit anderen, ggf. ebenso Hochwasser führenden Fließgewässern, dem Grundwasser und der Kanalisation sowie temporären Verbauen, z. B. Sandsackwällen oder anderen ergriffenen Schutzmaßnahmen zur Hochwasserabwehr. Herausgenommen aus dem ÜG sind die Flächen, die von öffentlichen Hochwasserschutzanlagen, die für ein HQ100 bemessen und errichtet wurden, geschützt werden. Dies betrifft geschützte Flächen in der Dresdner Innenstadt und der Friedrichstadt, in den Stadtteilen Pieschen, Trachau, Trachenberge, Mickten und Kaditz sowie in den Bereichen Stetzsch, Gohlis und Cossebaude. Das neu gefasste Überschwemmungsgebiet der Elbe für ein HQ100 wurde gemäß § 72 Abs. 2 Nr. 2 SächsWG in Karten dargestellt. Mit der öffentlichen Auslegung der neuen Karten im Zeitraum vom 1. Oktober 2018 bis 15. Oktober 2018 gemäß § 72 Abs. 3 SächsWG erlangte das neue ÜG Gültigkeit als festgesetztes ÜG Elbe. Gleichzeitig trat das bisherige ÜG Elbe vom Oktober 2004 mit seinen Änderungen außer Kraft. Die Änderung vom 21.01.2019 betrifft ausschließlich ein Gebiet im Bereich der Enderstraße. Eine Überprüfung des festgesetzten Überschwemmungsgebietes ergab, dass es fachlich und wasserrechtlich gerechtfertigt ist, eine als überschwemmt berechnete Fläche westlich der Enderstraße nicht als Überschwemmungsgebiet festzusetzen. Daher wurde diese Fläche aus dem ÜG herausgenommen und dem überschwemmungsgefährdeten Gebiet zugeschlagen. Das ÜG endet dort aus östlicher Richtung kommend an der Enderstraße.

Wie wirken sich natürliche Variabilität und anthropogen bedingte Änderungen auf die stratosphärische Brewer-Dobson Zirkulation und den Ozonfluss in die Troposphäre aus?

Die Brewer-Dobson Zirkulation (BDC) spielt eine Schlüsselrolle für das globale Klima, da sie die Konzentrationen von Ozon, Wasserdampf und Aerosol in der oberen Troposphäre und unteren Stratosphäre (UTLS) beeinflusst. Diese Spurengase wiederum wirken sich über Strahlungsprozesse auf das Klima aus. Insbesondere bewirken Änderungen in der BDC Änderungen im Ozonfluss aus der Stratosphäre in die Troposphäre und haben darüber einen Einfluss auf Klima und Gesundheit. Das Verständnis der Variabilität der BDC auf saisonalen bis dekadischen Zeitskalen ist Voraussetzung für eine verläßliche Detektion von anthropogen bedingten Langzeit-Änderungen (Trends). Allerdings ist die Variabilität der BDC in den Klimamodellen nur unzureichend repräsentiert, und nicht in Übereinstimmung mit Spurengas-Messungen.Der Projektantrag zielt auf eine Abschätzung der Einflüsse von natürlicher Variabilität und Trends der BDC auf die Spurengaskonzentrationen in der UTLS ab. Insbesondere sollen diejenigen dynamischen Mechanismen untersucht werden, die die Unterschiede zwischen Modellen und Beobachtungen bewirken. Das Projekt verbindet etablierte diagnostische Methoden, neuartige Modell-Simulationen mit einem Lagrangeschen Transportmodell (CLaMS) und mit einem gekoppelten Chemie-Klimamodell (EMAC) mit Beobachtungsdaten, um die BDC Änderungen und dadurch bedingte Klimaeinflüsse zu untersuchen. Der Arbeitsplan gliedert sich in drei Arbeitpakete: (1) Untersuchung von natürlicher Variabilität und anthropogen bedingter Trends der BDC, (2) Untersuchung der involvierten dynamischen Mechanismen, (3) Abschätzung der Einflüsse von BDC Änderungen auf den Ozonfluß aus der Stratosphäre in die Troposphäre.Dazu werden erstens Zeitreihen von Luftalter und Ozon aus Beobachtungen auf Variabilitäten und Trends der BDC untersucht und mit Simulationen des CLaMS und des EMAC Modells verglichen, zur Validierung der Modelle. Mithilfe von Regressions-Methodiken werden dann Variabilitäten und Trends in der BDC und in den UTLS Spurengasverteilungen verschiedenen Variabilitäts-Moden im Klimasystem zugeschrieben. Zweitens, werden die involvierten dynamischen Prozesse anhand von drei Arten von Sensitivitäts-Experimenten mit dem EMAC Modell untersucht. Insbesondere können mit diesen vorgeschlagenen Sensitivitäts-Experimenten die dynamischen Mechanismen der BDC Änderungen durch ENSO und Vulkanaerosol aufgedeckt werden, sowie die Gründe für diesbezügliche Differenzen zwischen Modell und Beobachtung. Schließlich sollen der Effekt von BDC Änderungen auf den Ozonfluß in die Troposphäre und die dadurch bedingten Klimaeffekte angeschätzt werden. Dabei wird der Ozonfluß im Modell anhand eines Budget-Ansatzes für die untere Stratosphäre bestimmt. Regressions-Analyse ermöglicht eine Zuschreibung der Variabilität im Ozonfluß zu den verschiedenen Variabilitäts-Moden im Klimasystem, und somit eine Abschätzung der entsprechenden Effekte auf Klima und Luftqualität.

TrilaWatt: Topographie (WMS)

Definitionen: In den Geowissenschaften beschreibt eine Topographie die Erdoberfläche. In aquatischen Systemen wird der Begriff oft synonym zum Begriff “Bathymetrie” für die Höhenlage der Gewässersohle verwendet. Im Forschungsprojekt TrilaWatt bezeichnen topographische Daten die subtidale, intertidale und supratidale Höhenverteilung im Bereich der 12 Seemeilen-Zone des Wattenmeers. Datenerzeugung: Die Basis der Datenerzeugung bilden topographische Modelle aus einer umfangreichen Datenbasis von See- und Landvermessungen verschiedenster Datentypen. Diese werden mit einem datengetriebenem Simulationsmodell über räumlich-zeitliche Interpolationsverfahren zusammengelegt. Als Kompromisse zwischen der ständige morphodynamische Aktivität im Wattenmeer und der deutlich geringeren Messfrequenz werden in TrilaWatt topographische Modelle als Jahrestopographien erstellt. Produkt: Für den Zeitraum von 2015 bis einschließlich 2021 wird ein gerastertes topographisches Modell in der 12 Seemeilen Zone des Wattenmeers mit einer gerasterten Auflösung von 10 m in Raum und Zeit zum jeweiligen Gültigkeitszeitraum des 01.07. interpoliert. Das Datenprodukt wird im GeoTIFF Format bereitgestellt. Zur Einschätzung der Unschärfe des topographischen Datensatzes werden zu jedem Datenprodukt Datenquellenkarten veröffentlicht. Weiterhin werden prototypische Topographien für die Jahre 1996-2014 (NL) sowie für 2022 (NL und DE) bereitgestellt. Weitere Produkte: Min-Z/Max-Z, Morphologischer Raum und Morphologischer Drive (2015-2021). Zitat für diesen Datensatz (DOI) - Zeitraum 2015-2021: Milbradt, P., Pineda Leiva, D. F. (2024): TrilaWatt: Topographie (2015-2021) [Dataset]. Bundesanstalt für Wasserbau. https://doi.org/10.48437/366eab-3640c8 Zitat für diesen Datensatz (DOI) - Zeitraum 1996-2014, 2022: Milbradt, P., Pineda Leiva, D. F. (2025): TrilaWatt: Topographie (1996-2014, 2022) [Data set]. Bundesanstalt für Wasserbau. https://doi.org/10.48437/4baaf0-aeaf58 English: Topography describes the study of the forms and features of land surfaces. Topographic data in aquatic systems is often also referred to as bathymetry. TrilaWatt topography data merged a large number of observational data to annual topographies using a data-driven interpolation model. Data are distributed in 10m grids as GeoTIFF files within the 12 nautical mile zone of the Wadden Sea's coast line. Additional products: Min-Z/Max-Z, Bed Elevation Range and morphological Drive (2015-2021). Download A download is located under references (in German: "Verweise und Downloads").

Mittlere jährliche Sickerwasserrate und Grundwasserneubildung 1991-2020 [mm/a]

Mittlere jährliche Sickerwasserbildung [mm/a] aus dem 30 jährigen Mittel 1991-2020. Mittlere jährliche Grundwasserneubildung [mm/a] aus dem 30 jährigen Mittel 1991-2020. Zur nachhaltigen Bewirtschaftung der Grundwasserreserven muss der gesamte Wasserhaushalt berücksichtigt werden. Dabei spielt die Sicker- und Grundwasserbildung eine zentrale Rolle. Bei den Daten handelt es sich um das 30-jährige Mittel (1991 bis 2020). Die hier zur Verfügung gestellten Daten der Sicker- und Grundwasserbildung stammen aus der landesweiten Langzeit-Berechnung mit dem Bodenwasserhaushaltsmodell GWN-BW. GWN-BW ist ein modular aufgebautes, deterministisches und flächendifferenziertes Modell zur Berechnung der tatsächlichen Verdunstung, zur Simulation des Bodenwasserhaushaltes und der unterhalb der durchwurzelten Bodenzone gebildeten Sickerwassermenge. Die Berechnungen erfolgen auf insgesamt 102.677 Grundflächen, deren Geometrie auf der Verschneidung von Bodenkarte 1:50.000 und CORINE 2006 Landnutzung beruht.

Entwicklung einer aero-elastischen Simulationssoftware zur numerischen Untersuchung des Einflusses von aktiver Strömungskontrolle an Rotoren von Wind Energie Anlagen

Die maximale Rotorgröße moderner Wind Energie Anlagen (WEA) wird vor allem durch die Festigkeit der verwendeten Materialien begrenzt. Mit Anwachsen der Rotorgröße und der von Wind überstrichenen Fläche steigen auch die Schwankungen der Windgeschwindigkeit und die resultierenden aerodynamischen Lasten am Rotor, was eine stärkere Materialermüdung verursacht. Eine vielversprechende Möglichkeit zur Verminderung dieser Lasten besteht in der Implementierung von Elementen zur aktiven Strömungskontrolle am Rotor. Das Ziel dieses Forschungsprojektes ist die Entwicklung einer vielseitigen und robusten aero-elastischen Simulationssoftware zur realistischen Bewertung der Leistungsfähigkeit verschiedener Methoden zur Strömungskontrolle. Die Software wird im Rahmen der Partnerprojekte PP2 und PP3 validiert und anschließend angewendet um das Konzept zur Strömungskontrolle aus PP5 zu untersuchen. Die in der Simulation verwendeten instationären Anströmbedingungen werden in PP6 charakterisiert. Der Strömungslöser basiert auf dem Panel Verfahren, welches mit einem Programm zur Strukturberechnung gekoppelt wird. Schließlich wird das Potential von verschiedenen Elementen zur Strömungskontrolle im rotierenden Rotorsystem bei transienter dreidimensionaler Anströmung untersucht. Zusätzlich werden verschiedene Kontrollalgorithmen verglichen. Die im Rahmen dieses Projekts entstehende Software wird anschließend der Öffentlichkeit zugänglich gemacht um den Wissenstransfer aus der Forschung in die Industrie zu unterstützen.

Stabilisierung des Wasserdargebotes durch Kleinspeicher, TP5: Bilanz

Identifizierung von Politikansätzen zur Reduktion der Bodendegradation in Südostasien bis zum Jahr 2050 - Simulation von Degradationsszenarien auf der Grundlage georeferenzierter Daten

Hauptziel des beantragten Forschungsvorhabens ist es, regional differenzierte Politikansätze zur wirksamen Reduktion der Bodendegradation in Südostasien mit einem Zeithorizont bis zum Jahr 2050 zu identifizieren. Hierzu sollen relevante Degradationsdeterminanten in einem differenzierten Strukturmodell der Bodendegradation verdichtet werden. Die empirische Fundierung des Modells für den asiatischen Kontinent anhand von georeferenzierten Daten ist Grundlage für die Simulation konkreter Entwicklungs- und Politikszenarien und ihrer Auswirkungen auf den Boden. Durch die Verknüpfung des Modells mit einem Geographischen Informationssystem (GIS) wird eine kartographische Darstellung der Szenarien möglich, und auch die Identifizierung prioritärer Interventionsgebiete. Lösungsansätze können auf diese Weise räumlich differenziert und gleichzeitig vor dem Hintergrund der überregionalen bzw. globalen Situation analysiert werden.

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