KLIMATISCHER EINFLUSS

Klimatische Unterschiede und voraussichtliche Klimaänderungen in der Region Köln/Bonn

Der klimatische Einfluss wird durch die für eine Klimawirkung relevanten Klimagrößen wie Temperatur, Niederschlag, Wind usw. beschrieben. Unter Klima versteht man die statistische Auswertung des Wetters für einen bestimmten Zeitraum, der nach der Definition der World Meteorological Organization (WMO) 30 Jahre umfasst. Ein bedeutender Einflussfaktor auf das Klima ist die Zusammensetzung der Erdatmosphäre. Dabei kommt den sogenannten Treibhausgasen (z.B. Wasserdampf, Kohlendioxid, Methan) eine hohe Bedeutung zu. Sie lassen die kurzwellige Sonneneinstrahlung hindurch, absorbieren jedoch die längerwellige Wärmeausstrahlung der Erdoberfläche. Diesem natürlichen Treibhauseffekt ist es zu verdanken, dass die Temperatur der Erde durchschnittlich etwa 15°C beträgt.

Seit Beginn der Industrialisierung hat sich der Gehalt der wichtigsten Treibhausgase in der Atmosphäre deutlich erhöht. Der überwiegende Anteil der durch den Menschen verursachten Emissionen stammt aus der Verbrennung fossiler Energieträger. Insbesondere in den letzten 50 Jahren ist es durch den zunehmenden Primärenergieverbrauch zu einem bedeutenden Anstieg der durch den Menschen verursachten Emissionen von Kohlendioxid gekommen. Zugleich lässt sich bereits heute eine deutliche Veränderung des Klimas messen. So ist beispielsweise ein großer Teil der wärmsten Jahre seit Beginn der Wetteraufzeichnungen in den letzten drei Jahrzehnten aufgetreten.

Um die zukünftige Veränderung des Klimas abschätzen können, greift die Wissenschaft auf Klimamodelle zurück, die – aufbauend auf den Trends der Vergangenheit und den wesentlichen Zusammenhängen des Klimasystems – die mögliche Entwicklung des Klimas abbilden. Je nach Klimamodell und den angenommenen Rahmenbedingungen (stärkeres oder schwächeres Wirtschafts- und Bevölkerungswachstum) können sich die Ergebnisse der Klimamodellrechnungen voneinander unterscheiden. Um diese Unsicherheiten zu berücksichtigen, werden die Ergebnisse verschiedener Klimamodellrechnungen (Ensembles) betrachtet, um die Bandbreite möglicher Klimaänderungen (eher schwächerer oder eher stärkerer Klimawandel) abbilden zu können.

Im Folgenden werden ausgewählte Klimagrößen in Karten dargestellt und beschrieben. Diese stellen einen Teil der Eingangsgrößen für die Klimawirkungsanalyse im Rahmen der Klimawandelvorsorgestrategie dar. Die Klimagrößen zeigen die Ausprägung des klimatischen Einflusses in der Region Köln/Bonn. Die hier dargestellten Karten zeigen die Ausgangsdaten. Für die Berechnung der Klimawirkungen wurden diese Ausgangsdaten für jede Stadt bzw. Gemeinde in der Region Köln/Bonn in normalisierter Form verwendet (siehe Beschreibung der Klimawirkungen).

Was zeigen die folgenden Kartensequenzen?

Die Kartensequenzen zeigen die im Zuge des Klimawandels erwarteten Klimaveränderungen in der Region Köln/Bonn. Dabei werden dem Referenzzeitraum (Gegenwart) zwei verschiedene Zukunftsszenarien gegenübergestellt, um einen Korridor möglicher Entwicklungen aufzuzeigen und damit den Unsicherheiten in Bezug auf eine Abschätzung der zukünftigen klimatischen Entwicklung Rechnung zu tragen: Die Szenarien zeigen die aus Klimamodellrechnungen erzielten und vom Deutschen Wetterdienst (DWD) zur Verfügung gestellten Ergebnisse. Dabei lässt das Szenario „Schwacher Wandel“ eher moderatere Klimaänderungen (15. Perzentil) erwarten: Das 15. Perzentil beschreibt den Wert der Verteilung, bei welchem 15% der Modellergebnisse kleiner und 85% größer sind. Umgekehrt repräsentiert das Szenario „Starker Wandel“ einen eher stärker eintretenden Klimawandel (85. Perzentil). Beim 85. Perzentil sind 15% Modellergebnisse größer und 85% kleiner. Eine Ausnahme stellt der Datensatz zum Tag des Vegetationsbeginns dar, bei dem das 15. Perzentil den „Starken Wandel“ und das 85. Perzentil den „Schwachen Wandel“ repräsentiert. In diesem Fall werden die negativen Auswirkungen des klimatischen Einflusses durch die niedrigeren Modellergebniswerte abgebildet, da diese einen früheren Vegetationsbeginn repräsentieren, der zu potenziellen Spätfrostschäden führen kann.


Jahresdurchschnittstemperatur

Die Kartensequenz gibt einen Überblick über die möglichen Veränderungen der Jahresdurchschnittstemperatur in der Region Köln/Bonn. Diese lag im Referenzzeitraum (1971-2000) im Bergisch Land und entlang der Rheinschiene in Leverkusen, Köln und Bonn bei ca. 8°C sowie in den Kreisen Rhein-Kreis Neuss und Rhein-Erft-Kreis bei ca. 10°C. Künftig ist mit einem flächendeckenden Anstieg der Jahresdurchschnittstemperatur um bis zu 2°C bis zum Jahr 2050 zu rechnen. Eine weniger starke Erwärmung haben die rechtsrheinischen Kreise mit einem hohen Anteil an Waldflächen im Bergischen Rheinland zu erwarten. Im Ergebnis zeigt sich für die Klimaperiode 2021-2050, dass die Jahresdurchschnittstemperatur in der Region Köln/Bonn beim Szenario „Schwacher Wandel“ zwischen rund 8 und 11,5°C liegt, beim Szenario „Starker Wandel“ zwischen etwa 8 und knapp 13°C, was eine deutliche Erhöhung gegenüber der bisherigen Situation bedeutet.

Mitteltemperatur

Die Jahresdurchschnitts- bzw. Jahresmitteltemperatur lässt Aussagen über die durchschnittliche Temperatur eines Jahres zu. Sie wird aus dem Mittel der zwölf Monatsmitteltemperaturen errechnet. (Lexikon der Geothermie – Bundesverband Geothermie)


Heiße Tage

Die Kartensequenz zeigt die durchschnittliche Anzahl „Heißer Tage“ pro Jahr. Für die Gegenwart (Referenzzeitraum 1971-2000) ergibt sich innerhalb der Region ein differenziertes Bild: Während im Jahresmittel zwischen 1971 und 2000 in vielen Rasterzellen bis zu neun Tage verzeichnet wurden, sind es im Oberbergischen Kreis deutlich weniger – in einigen Rasterzellen sogar nur ein Tag. Für die Klimaperiode 2021-2050 (im Mittel also 2035) legen die Modellergebnisse nahe, dass die Anzahl Heißer Tage beim Szenario „Schwacher Wandel“ zwischen einem und neun Tagen pro Jahr liegt, also fast keine Veränderung gegenüber der Periode 1971-2000 eintritt. Beim Szenario „Starker Wandel“ jedoch liegt die durchschnittliche Zahl Heißer Tage pro Jahr zwischen etwa acht und 18 Tagen –  eine deutliche Erhöhung gegenüber der gegenwärtigen Situation. Als besonders betroffener Bereich tritt dabei vor allem die Rheinschiene hervor.

Heiße Tage

An einem heißen Tag liegt das Temperaturmaximum bei mindestens 30°C. Anhand dieses Indikators können Aussagen über die Güte eines Sommers getroffen werden. (Website DWD – Wetterlexikon Heißer Tag)


Jahresniederschlagssumme

Die Kartensequenz zeigt die durchschnittliche jährliche Niederschlagssumme für den Referenzzeitraum (1961-1990) und die beiden Zukunftsszenarien (2021-2050). Dabei zeigen sich in allen drei Karten innerhalb der Region deutliche Unterschiede in der Niederschlagsverteilung: Im Bergischen Land finden sich die höchsten jährlichen Niederschlagssummen und somit eine bis zu drei Mal höhere Summe als im linksrheinischen Bereich. Die Szenarien legen nahe, dass sich die Jahresniederschlagsmengen in der Zukunft voraussichtlich erhöhen, wobei die teilräumlichen Unterschiede unverändert bleiben. Während sich beim Szenario „Schwacher Wandel“ nur minimale Veränderungen zeigen, steigt die Jahresniederschlagssumme beim Szenario „Starker Wandel“ moderat an. 

Jahresniederschlagssumme

Als Niederschlag wird die „Ausscheidung von Wasser aus der Atmosphäre im flüssigen und/oder festen Aggregatzustand, die man am Erdboden messen oder beobachten kann“, bezeichnet (Website DWD – Wetterlexikon Niederschlag). Die Niederschlagssumme wird in mm oder l/m² angegeben und lässt Aussagen darüber zu, wie viel Niederschlag in einem spezifischen Zeitraum fällt – in diesem Fall bezogen auf ein Kalenderjahr. 


Niederschlagssumme in der Vegetationsperiode

Die Analyse der Niederschlagssumme in der Vegetationsperiode dient dazu, Aussagen über die möglichen Veränderungen der Jahresniederschläge in den für das Pflanzenwachstum entscheidenden Monaten April bis September zu treffen. Die Kartensequenz hierzu macht deutlich, dass sich – wenn auch insgesamt nur moderate Veränderungen der Jahresniederschlagssumme zu erwarten sind – deren Verteilung über die Jahreszeiten durchaus verändert: So zeigt das Szenario „Schwacher Wandel“ für die Klimaperiode 2021-2050 (im Mittel also 2035) eine Verringerung der Niederschlagssumme in der Vegetationsperiode im linksrheinischen Bereich, während diese im Bergischen Land ansteigt. Beim Szenario „Starker Wandel“ ist hingegen flächendeckend von einer Zunahme der Niederschläge in den Monaten April bis September auszugehen: Der prozentuale Anstieg liegt hier bei ca. 6% in den niederschlagsärmeren Bereichen auf der linksrheinischen Seite und bis zu 11% im Bergischen Land. Auch in Bezug auf die Vegetationsperiode liegen die berechneten Niederschlagssummen für den Referenzzeitraum wie für die Zukunftsszenarien im rechtsrheinischen Bereich deutlich höher als im linksrheinischen Bereich.

Niederschlagssumme in der Vegetationsperiode

Die Vegetationsperiode bzw. Vegetationszeit definiert den Zeitraum eines Jahres, in dem Pflanzen wachsen, blühen und fruchten, d.h. photosynthetisch aktiv sind (Website DWD – Wetterlexikon Vegetationsperiode). Für die Berechnung der Niederschlagssumme in der Vegetationsperiode wurde die Summe des in den Monaten April bis September fallenden Niederschlags betrachtet.


Vegetationsbeginn

Die Kartensequenz zeigt die erwartete Verschiebung des Vegetationsbeginns in der Region Köln/Bonn. Gegenwärtig beginnt die Vegetationsperiode vor allem in der Kölner Bucht und im linksrheinischen Bereich am frühsten (84. Tag des Jahres, d.h. am 25. März) und in Teilen des Bergischen Lands bis zu 18 Tage später (84. bis 102. Tag des Jahres, also zwischen 26. März und 12. April). In Zukunft könnte sich der Zeitpunkt des Vegetationsbeginns entlang der Rheinschiene und im linksrheinischen Bereich bei einem „Schwachen Wandel“ um bis zu drei Tage und bei einem „Starken Wandel“ um bis zu elf Tage nach vorne verschieben,  was eine Verschiebung des Vegetationsbeginn von Ende März auf Mitte März bedeutet. Auf rechtsrheinischer Seite würde ein „Starker Wandel“ eine Verschiebung von Mitte (102. Tag des Jahres) auf Anfang April (91. Tag im des Jahres) verursachen.

Vegetationsbeginn

Der Vegetationsbeginn wird seit einigen Jahren durch den Beginn der Blüte der Forsythie bestimmt (Website DWD – Wetterlexikon Vegetationsperiode). 


Überschwemmte Fläche HQ100 (in ungeschützten und geschützten Bereichen)

Die folgenden Karten zeigen die Überschwemmungsflächen für ein 100-jährliches Hochwasserereignis (HQ100): Die linke Karte umfasst die bei einem HQ100 überschwemmten Flächen – also die Bereiche, die nicht durch Deiche oder andere Hochwasserschutzeinrichtungen geschützt sind. In der rechten Karte werden diejenigen Bereiche dargestellt, die bei einem Versagen der Hochwasserschutzeinrichtungen potenziell überschwemmt werden könnten (überschwemmungsgefährdete Bereiche HQ100). Bei einem Versagen der Schutzeinrichtungen sind insbesondere Gebiete entlang des Rheins, der Erft sowie der Sieg überschwemmungsgefährdet.

HQ100

Die statistische Wahrscheinlichkeit eines Hochwasserereignisses wird als Jährlichkeit angegeben. Ein 100-jährliches Hochwasser tritt statistisch gesehen im Durchschnitt einmal in 100 Jahren auf. 


Sturzflutpotenzial

Das Sturzflutpotenzial wurde für die einzelnen Kommunen bzw. Stadtbezirke berechnet. Im Ergebnis zeigt sich im östlichen Teil der Region ein verglichen mit dem linksrheinischen Bereich höheres Sturzflutpotenzial: Hier sind fast alle Kommunen potenziell stärker von Sturzfluten betroffen. Auch im Rheinischen Revier ist aufgrund der durch den Braunkohletagebau bedingten starken Geländeneigungen (Abbaubereiche, Halden) mit höherem Sturzflutpotenzial zu rechnen.

Für die Berechnung des zukünftigen Sturzflutpotenzials wurde für das Szenario „Schwacher Wandel“ das gegenwärtige Sturzflutpotenzial angenommen. Für das Szenario „Starker Wandel“ wurde eine Erhöhung der Häufigkeit von Starkregenereignissen um 10% angenommen.

Sturzflutpotenzial

Das Sturzflutpotenzial ist durch das Auftreten von Starkregenereignissen sowie die vorhandene Geländeneigung gekennzeichnet und wurde auf Grundlage verschiedener Eingangsdaten berechnet. Als Grundlage dienten das Digitale Geländemodell NRW und Starkregendaten des DWD.