Zu Beginn des Jahres 2017 sorgte eine starke Erwärmung des Wassers vor der peruanischen Küste im südöstlichen tropischen Pazifik für starke Niederschläge und Überschwemmungen in Peru und Ecuador und hatte schwerwiegende Auswirkungen auf das Ökosystem und die peruanische Gesellschaft. Das beantragte Projekt zielt darauf ab, solche warmen Küsten-Niño-Ereignisse, die nicht mit beckenweiten Anomalien der Meeresoberflächentemperatur (SST) im tropischen Pazifik zusammenhängen, besser zu verstehen. Neuere Arbeiten der Antragstellerin weisen darauf hin, dass es für den Zusammenhang zwischen SST-Anomalien im küstennahen und zentralen äquatorialen Pazifik von zentraler Bedeutung ist, ob sich der äquatoriale Pazifik in einer Phase mit hohem oder geringen Wärmeinhalt befindet. Diese Hypothese soll in dieser Studie mit gezielten Klimamodellexperimenten untersucht werden. Das Projekt wird die Bedeutung des äquatorialen Wärmeinhaltes für die westwärtige Ausbreitung von SST-Anomalien in den äquatorialen Pazifik bestimmen und dadurch auch neue Erkenntnisse über die viel diskutierte multidekadische Variabilität in der Ausbreitungsrichtung von mit El Niño verbundenen SST-Anomalien liefern. Diese Erkenntnisse können möglicherweise Auswirkungen für die Vorhersagen von El Niño haben.
Ziel des Vorhabens ist, neben der Aufnahme des systembestimmenden Wirkungsgefüges für die alpine Gebirgsstufe, vor allem ein möglichst wirklichkeitsnahes Landschaftsmodell aufzubauen, um prognostische Aussagen zu potentiellen Umweltveränderungen für die alpine Stufe der Alpen treffen zu können. Das geplante Vorhaben versucht daher, für den alpinen Raum möglichst präzise flächenrelevante Aussagen zu den Systemparametern Vegetation, Biomasse, Relief, Schneedecke, Bodenfeuchte und Bodenwärme zu treffen, um im landschaftsökologischen Sinne das signifikante Beziehungsgefüge dieser Größen herauszustellen. Im Vordergrund der Arbeiten steht vor allem der Einsatz eines neuen feldtauglichen Messprinzips zur Bestimmung des Bodenwassergehalts auf der Basis von Wärmekapazitätsmessungen. Infolge einer engen Bindung des Bodenfeuchteregimes an das Mikrorelief sowie an die hydrologisch bedeutsame Schneedecke, sollen auch diese beiden ökologisch wichtigen Kenngrößen mit Hilfe einer fortschrittlichen Erfassungsmethodik aufgenommen werden (lasergestützter Digitalkompaß, 3D-Software). Es ist insbesondere dieser neue methodische Ansatz, der das geplante Vorhaben klar von bereits durchgeführten landschaftsökologischen Arbeiten in vergleichbaren Räumen löst und daher vielversprechende ökologische Grundlagenergebnisse erwarten läßt. Die vergleichsweise exakten Punkt- und Flächenparameteraufnahmen können aber auch als Beschreibung des ökosystemaren Ist-Zustandes verstanden werden, so daß Aufnahmewiederholungen bereits stattgefundene Systemveränderungen dokumentierten können (Ökosystemmonitoring).
Die Ergebnisse zeigen die räumliche Ausprägung von Hitzeereignissen in Berlin und wie sich die Häufigkeit des Auftretens von Hitzeereignissen über die Zeit verändert. Die kleinräumige Ausprägung der Auftrittshäufigkeiten der Kenntage ist dabei vornehmlich von der konkreten Flächennutzung abhängig. Eine genau Aufschlüsselung der Anzahl der Kenntage nach Nutzungstypen bzw. Siedlungsstrukturen findet sich in der Dokumentation. Entsprechend spiegeln die mittleren Auftrittshäufigkeiten der Stadtbezirke die vornehmliche Stadtstruktur und den Anteil an Grün- und Wasserflächen wider. Insbesondere mit Hinblick auf gesundheitliche Auswirkungen von langanhaltenden Hitzeereignissen können die Ergebnisse der Berechnung zur Priorisierung und Verortung von Anpassungsmaßnahmen hinzugezogen werden und ergänzen somit die Ergebnisse der Klimaanalyse. Darüber hinaus verdeutlichen die Ergebnisse die Auswirkungen von stadtklimatischen Effekten. Sommertage und Hitzetage Die Anzahl der Sommertage (Abb. 2) und der Hitzetage (Abb. 3) ist in denjenigen Gebieten erhöht, die tagsüber ein erhöhtes Lufttemperaturniveau aufweisen. Insbesondere sind dies dicht bebaute und unverschattete Gebiete mit einem hohen Versiegelungsgrad, u.a. dicht bebaute Gewerbe- und Industriegebiete, Kerngebiete und Flächen mit einer geschlossenen Blockbebauung und unverschatteten Innenhöfen. In diesen Bereichen treten im Referenzzeitraum durchschnittlich 49 bis 50 Sommertage bzw. ca. 11 Hitzetage pro Jahr auf. Damit liegt die Auftrittshäufigkeit deutlich über dem gesamtdeutschen Flächendurchschnitt für den Referenzzeitraum 1971-2000 (30,4 Sommertage bzw. 5,2 Hitzetage pro Jahr). Offene Grün- und Ackerflächen weisen durchschnittlich 40 Sommertage bzw. 8 Hitzetage im Jahr auf. Die Anzahl der Sommer- und Hitzetage ist demgegenüber deutlich verringert in Wäldern, wo durch den Baumbestand die Flächen überwiegend verschattet sind und das Temperaturniveau darüber hinaus durch Verdunstung abgemildert ist. Im Referenzzeitraum ergeben sich deswegen durchschnittlich 20 Sommertage bzw. 2 Hitzetage im Jahr in Wäldern, was unter der Auftrittshäufigkeit des gesamtdeutschen Flächendurchschnitts für Wälder im Referenzzeitraum liegt. Teilflächen, die unmittelbar an den Ufern von Gewässern liegen, weisen tendenziell eine geringere Anzahl an Sommer- und Hitzetagen auf, da Gewässer sich tagsüber durch die hohe Wärmekapazität von Wasser sich nur verzögert erwärmen und damit lokal kühlend auf die Luft wirken. Bedingt durch den Klimawandel ist ein Anstieg der Anzahl der Sommer- und Hitzetage zu erwarten, der in den Gebieten, in denen Sommer- und Hitzetage bereits im Referenzzeitraum häufig auftreten, stärker ausfallen wird als in den Gebieten, in denen Sommer- und Hitzetage seltener auftreten. Bis zum Zeitraum 2031-2060 erhöht sich die Anzahl der Sommertage im Siedlungsraum um durchschnittlich 20 im Jahr und die Anzahl der Hitzetage um durchschnittlich 10 im Jahr, während sich in den Grünflächen die Anzahl der Sommertage um durchschnittlich 16 im Jahr erhöht und die Anzahl der Hitzetage um 7. Durch den Anstieg ergiben sich in den thermisch stark belasteten Siedlungsgebieten durchschnittlich etwa 71 Sommertage bzw. 22 Hitzetage pro Jahr. Dies entspricht Auftrittshäufigkeiten, die bezogen auf den gesamtdeutschen Durchschnitt in der Vergangenheit nur in Jahren mit stark ausgeprägten Hitzewellen aufgetreten sind (z.B. 2018 mit 74,7 Sommer- und 20,3 Hitzetagen). Im gleichen
Zeitraum ergibt sich ein Anstieg der Anzahl der Sommertage in Wäldern auf durchschnittlich 34 im Jahr und ein Anstieg der Anzahl der Hitzetage auf durchschnittlich 7 im Jahr. Bis zum Ende des Jahrhunderts ist ein weiterer Anstieg der Auftrittshäufigkeit von Sommer- und Hitzetagen zu erwarten. Für die thermisch am stärksten belasteten Siedlungsgebiete werden im Zeitraum 2071-2100 durchschnittlich etwa 84 bis 85 Sommertage im Jahr und etwa 34 bis 35 Hitzetage im Jahr erwartet. In Wäldern wird auf Basis dieser Berechnungen die durchschnittliche jährliche Anzahl bei 46 Sommer- und 13 Hitzetagen im Jahr liegen. Tropennächte Während die Anzahl der Sommer- und Hitzetage durch das lokale Temperaturniveau am Tag bedingt ist, wird die Anzahl der Tropennächte (Abb. 4) durch das Temperaturniveau in der Nacht beeinflusst. Insbesondere dicht bebaute Flächen mit einem hohen Versiegelungsgrad tendieren zu einer hohen Auftrittshäufigkeit von Tropennächten. Dies ist insbesondere der Fall für enge Straßenschluchten und Teilflächen mit vollständig umbauten und großflächig versiegelten Innenhöfen. Im Referenzzeitraum 1971-2000 ergeben sich in Kerngebieten, in dicht bebauten Gewerbe- und Industriegebieten und in Gebieten mit einer dichten Blockbebauung durchschnittlich 2 bis 3 Tropennächte im Jahr. In diesen Gebieten ist die Auftrittshäufigkeit höher als der bisherige gesamtdeutsche Flächendurchschnitt selbst in Jahren mit extremen Hitzeperioden (z.B. 1994 mit 1,7 Tropennächten) bedingt durch das grundsätzlich seltene Auftreten von Tropennächten in der Vergangenheit (gesamtdeutscher Durchschnitt im Referenzzeitraum 1971-2000: 0,2 Tropennächte pro Jahr). Offene Grünflächen und Ackerflächen kühlen nachts besonders stark ab, sodass im Durchschnitt im Referenzzeitraum auf diesen Flächen keine Tropennächte auftreten. Wälder hingegen kühlen nachts weniger stark ab, da durch das Kronendach die Abkühlung der Erdoberfläche abgemildert wird. Im Durchschnitt ergibt sich deshalb in Wäldern ca. eine Tropennacht im Jahr. An Wasserflächen erhöht sich die
Auftrittshäufigkeit von Tropennächten bedingt durch die hohe Wärmekapazität von Wasser. Hierdurch kühlen sich Wasserkörper nachts nur langsam ab, wodurch auch die Lufttemperatur lokal beeinflusst wird. Wie bei den Sommer- und Hitzetagen ist der Anstieg der Häufigkeit von Tropennächten stärker in den Gebieten, die bereits im Referenzzeitraum eine erhöhte Auftrittshäufigkeit besitzen. In dicht bebauten Gebieten ergeben sich im Zeitraum 2031-2060 durchschnittlich etwa 9 zusätzliche jährliche Tropennächte (entspricht 11 bis 12 Tropennächte insgesamt im Jahr im Zeitraum 2031-2060), während sich über offenen Grün- und Ackerflächen durchschnittlich insgesamt 2 bis 3 Tropennächte im Jahr ergeben. In Wäldern erhöht sich die Anzahl der Tropennächte auf durchschnittlich 6 pro Jahr. Bis zum Ende des Jahrhunderts wird ein weiterer Anstieg der Anzahl der Tropennächte erwartet. Für dicht bebaute Gebiete werden im Zeitraum 2071-2100 durchschnittlich etwa 28 bis 29 Tropennächte im Jahr erwartet, in Wäldern durchschnittlich 19 und über offenen Grünflächen und Ackerflächen etwa 9 Tropennächte pro Jahr. Tabelle 1 zeigt die mittlere Anzahl der klimatologischen Kenntage pro Jahr aufgeteilt nach Siedlungsraum, Grünflächen und Straßenraum. Insgesamt zeigt sich, dass im Siedlungs- und im Straßenraum die analysierten Kenntage sowohl im Referenzzeitraum, als auch in den zukünftigen Perioden häufiger auftreten als in Grünflächen. Darüber hinaus ist ebenso davon auszugehen, dass der zukünftige Anstieg der Auftrittshäufigkeit im Siedlungs- und Straßenraum stärker ausgeprägt sein wird als in den Grünflächen. Eine Aufschlüsselung nach Nutzungstypen und Siedlungsstrukturen finden sich in der Dokumentation. Tabelle 2 und Abbildung 5 zeigen die Mittelwerte der jährlichen Auftrittshäufigkeiten der einzelnen Kenntage in den einzelnen Bezirken. Die Auftrittshäufigkeiten der einzelnen Kenntage in den Bezirken ist dabei vor allem abhängig von der vorherrschenden Stadtstruktur und dem Anteil an Grün- und Wasserflächen.