StartClim2004: Analyse von Hitze und Trockenheit und deren Auswirkungen in Österreich

Zusammenfassung:

In der Klimaforschung tätige österreichische Wissenschafterinnen und Wissenschafter bildeten im Jahr 2002 unter dem Namen „AustroClim“ eine Forschungsplattform, die sich in fächerübergreifender Kooperation den Herausforderungen des Klimawandels an die Wissenschaft stellen und die erforderlichen Entscheidungen in Politik, Wirtschaft und bei jeder einzelnen Person durch Bereitstellung einer wissenschaftlichen Basis unterstützen will. Der Forderung von AustroClim nach koordinierter Klimaforschung folgend, haben auf Initiative des Umweltministers sechs Finanzierungspartner für das Jahr 2003 gemeinsam das „Startprojekt Klimaschutz - Erste Analysen extremer Wetterereignisse und ihrer Auswirkungen in Österreich“ (StartClim2003 ) in Auftrag gegeben.

StartClim wurde im Jahr 2004 fortgesetzt und versteht sich inzwischen als ein Forschungsprogramm das hilft, Anfänge zu setzen. Dies gilt vor allem thematisch, indem Projekte gefördert werden, die Fragestellungen aufgreifen, die für Österreich neu sind. Diese werden in StartClim so weit geführt, dass darauf aufbauend weiterführende Anträge bei geeigneten Forschungsförderungs-einrichtungen gestellt werden bzw. Aufträge von interessierten Nutzern vergeben werden können. Für StartClim2004 haben das Bundesministerium für Land- und Forstwirtschaft, Umwelt und Wasserwirtschaft, das Bundesministerium für Bildung, Wissenschaft und Kultur und die Österreichische Hagelversicherung zusätzliche Mittel zur Verfügung gestellt. Die Österreichische Nationalbank unterstützt StartClim über den Jubiläumsfonds. Die Verbund AHP konnte als neuer Partner gewonnen werden. Das Umweltbundesamt Wien hat, wie auch schon 2003, die administrative Projektkoordination des Startprojektes Klimaschutz übernommen. Auftragnehmer ist wieder – stellvertretend für die AustroClim Forschungsplattform – Univ.-Prof. Dr. Helga Kromp-Kolb, Institut für Meteorologie der Universität für Bodenkultur. In StartClim2004 wurde der Schwerpunkt „Hitze und Trockenheit“ ausgewählt. Damit wurde eine erste Aufarbeitung des Extremjahres 2003 ermöglicht. Fünf Einzelprojekte widmeten sich konkreten Fragestellungen zu obiger Thematik.

Teilendberichte der einzelnen StartClim-Projekte:

StartClim2004.A Analyse von Hitze und Dürreperioden in Österreich; Ausweitung des täglichen StartClim Datensatzes auf das Element Dampfdruck

Zentralanstalt für Meteorologie und Geodynamik, Klimaabteilung

Download Endbericht StartClim.A (pdf, ca. 1,8 MB)

Zusammenfassung:

Im Rahmen von Projekt StartClim2004.A wurden die nach StartClim 2003 verfügbaren Datenreihen einerseits um einen Feuchteparameter ergänzt, andererseits erfolgte eine Auswertung hinsichtlich Hitze- und Trockenheitsperioden.

Die Anzahl der Hitzetage hat sich seit Mitte des vorigen Jahrhunderts um mehr als 25 Tage in den niedrigeren Seehöhen erhöht, etwa 1 bis 2 Tage mehr verzeichnen Höhenlagen um 700m.

Im Einzelnen erbrachte die Analyse ausgewählter Stationen des qualitätsgeprüften StartClim Datensatzes nach den Häufigkeiten von Hitze- und Trockenperioden in Österreich sehr differenzierte Ergebnisse. Lokale Einflüsse können einen Gutteil der gegebenen Höhenabhängigkeit wettmachen.

Die Veränderlichkeit der Zahl der Trockenperioden hängt vom Ort, von der Dauer der Periode und der Jahreszeit ab. Ein bundesweit einheitliches Bild liefert lediglich der Herbst mit Abnahmen der Häufigkeiten von Trockenperioden der Mindestandauer von 10 bis 30 Tagen. Der bekannte "Altweibersommer" tritt demnach nicht mehr mit der selben Verlässlichkeit auf, wie früher.

Für nachfolgende Analysen besonders wertvoll dürfte die Erweiterung des StartClim Datensatzes um das Element Dampfdruck sein, ermöglichen doch diese Daten nun auch die Analyse von Verdunstungsgrößen oder Behaglichkeitsindikatoren. Qualitätsgeprüfte Tagesmittel des Dampfdruckes konnten für 71 StartClim Stationen bereitgestellt werden. Der reiche, noch lange nicht ausgeschöpfte meteorologische Datenschatz Österreichs verdient es, auch weiterhin bearbeitet und so der Forschung zugänglich gemacht zu werden.

StartClim2004.B Untersuchung regionaler Klimaänderungsszenarien hinsichtlich Hitze- und Trockenperioden in Österreich

Institut für Meteorologie der Universität für Bodenkultur

Download Endbericht StartClim.B (pdf, ca. 1,7 MB)

Zusammenfassung:

Ziel dieses Projektes war es, mittels dreier verschiedener Ansätze abzuschätzen, welche Informationen derzeit aus Globalen Zirkulationsmodellen (GCM) bezüglich sommerlicher Trockenperioden und Hitzewellen für Österreich im 21. Jahrhundert abgeleitet werden können: Hierzu wurde ein statistischer und ein synoptischer Ansatz auf Tagesbasis anhand von ERA40 Reanalysedaten entwickelt und auf ECHAM4 GCM-Szenarien angewandt. Zusätzlich wurde ein regionales Klimamodellergebnis des Eu-Projektes PRUDENCE für Österreich analysiert.

Bei der Temperatur zeigen alle drei Ansätze vergleichbare Ergebnisse. Innerhalb von 30 Jahren zeigen die Szenarien einen Anstieg von derzeit unter 10 Hitzetagen pro Jahr im Nordosten Österreichs auf rund 30. Für den Zeitraum 2070-2100 ergeben sich über 40 solcher Hitzetage.

Für den Niederschlag sind die Szenarienergebnisse wesentlich unsicherer. Dies gilt sowohl für den statistischen Ansatz, als auch für das RCM. Beim statistischen Ansatz zeigte sich eine starke Abhängigkeit des verwendeten Prädiktorfeldes. Das RCM wiederum hat Schwierigkeiten den Niederschlag im Südosten Österreichs richtig zu reproduzieren. In der Nordostregion werden zwar die Mittelwerte einigermaßen richtig wiedergegeben, jedoch ist auch beim Niederschlag die interannuale Variabilität zu groß. Weiters zeigen sich Unterschiede in der Persistenz von Trockenperioden.

Generell kann gesagt werden, dass alle drei Verfahren für die Temperatur bzw. Temperatur-extreme vergleichbare Ergebnisse liefern. Dies spricht für die Robustheit der regionalen Temperaturszenarien und steigert ihre Glaubwürdigkeit. Dies bedeutet aber auch, dass für die Ableitung von Temperaturextrema wie Hitzetage bereits der einfache hier vorgestellte synoptische Ansatz verwendet werden kann. Die Niederschlagsszenarien hingegen müssen als äußerst unsicher eingestuft werden und eine direkte Anwendung dieser in Impaktstudien sollte nur mit vorgeschalteter Analyse und Korrektur erfolgen.

StartClim2004.C Analyse der Auswirkungen der Trockenheit 2003 in der Landwirtschaft Österreichs - Vergleich verschiedener Methoden

ARC Seibersdorf Research, Institut für Meteorologie der Universität für Bodenkultur, Institut für Vermessung, Fernerkundung und Landinformation der Universität für Bodenkultur.

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Zusammenfassung:

Das Trockenjahr 2003 wies deutlich auf die Verwundbarkeit der landwirtschaftlichen Pflanzenproduktion durch ungünstige Witterungsbedingungen hin. Dieses Projekt vergleicht verschiedene Methoden zur Bestimmung von Trockenheit und deren Ertragsauswirkungen auf 2 verschiedenen räumlichen Skalen (Bezirksebene und Feldebene). Auf Bezirksebene wurde die Abhängigkeit des Ertrages von Gerste, Weizen, Mais und Wiesen von Niederschlagssummen und Temperaturen auf Basis der amtlichen Ertragsdaten aller Bezirke Österreichs 1997-2003 untersucht. Die räumliche Darstellung der Ertragsreduktionen 2003 wies auf eine deutliche Variabilität der Produktivitäts-Einbußen hin. Günstige Niederschlagsverteilungen und geringe Maximaltemperaturen konnten geringe Niederschlagssummen mancherorts kompensieren. Die statistischen Auswertungen zeigten die Existenz kulturart-spezifischer Zeitfenster besonderer Empfindlichkeit auf, zu denen sich lange Trockenheit und hohe Temperaturen negativer auswirkten, als wenn sie zu anderen Zeiten auftraten. Außer Mais waren die untersuchten Pflanzenarten im Allgemeinen gegen hohe Maximaltemperaturen noch empfindlicher als gegen Niederschlagsmangel; diese Sensitivität war besonders in Ostösterreich stark ausgeprägt. Die Ertragseinbussen durch hohe Temperaturen haben demnach im Laufe der letzten 130 Jahre allmählich zugenommen und waren insbesondere in den letzten 15 Jahren deutlich geworden, während die Ertragseinbussen durch Niederschlagsmangel in etwa gleich geblieben war. Es ist zu bedenken dass Wassermangel und hohe Temperaturen oft in Kombination wirken können. Bei der Entwicklung multipler linearer Regressions- und neuronaler Netzwerkmodelle wurden das Potenzial und die Limitierung von Modellen, welche nur auf meteorologischen Daten beruhten, evident. Mit dem Potential agrarmeteorologischer Modelle könnten diese Limitierungen überwunden werden, was die Untersuchungen auf Feldebene belegen. Hier zeigte sich die hohe Variabilität an Trockenstressbedingungen die durch die Bodeneigenschaften verursacht wird. Agrarmeteorologische Trockenheitsindizes und Fernerkundungsindizes zeigten einen guten Zusammenhang zu den Ertragsreduktionen im Jahr 2003, wobei die jeweilige Abstimmung auf die phänologischen Phasen der Kulturpflanzen eine wichtige Rolle spielt. Auch einige meteorologische Indizes zeigten sehr gute Ergebnisse, die Robustheit dieser Methoden sollte jedoch anhand mehrerer Jahre überprüft werden. Eine Kombination von Methoden könnte die feldbezogene Aussagekraft als auch die Zuordnung der Ursachen von Ertragseinbussen (wie die Trennung von Trocken- und Hitzestress) noch wesentlich verbessern.

StartClim2004.F Weiterführung und Ausbau der Ereignisdatenbank MEDEA (Meterological Extreme event Data information system for the Eastern Alpine region)

Umweltbundesamt, IIASA

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Zusammenfassung:

StartClim2004.F widmete sich der Weiterführung der Ereignisdatenbank MEDEA (Meterological Extreme event Data information system for the Eastern Alpine region) sowie der Verbesserung ihrer Nutzungsmöglichkeiten für wissenschaftliche Arbeiten. MEDEA soll der Klima- und Klimafolgenforschungsgemeinde in den nächsten Jahren sowohl als Archiv/Datensicherung für mit extremen Wetterereignissen verknüpften Daten in Österreich dienen, als auch längerfristig zentrales Informationssystem für Extremwetterbezogene Daten in Österreich werden, das Auswertungen im online Modus ermöglicht.

Noch haben die in MEDEA enthalten Daten eher exemplarischen Charakter, im Laufe des kommenden Jahres sollen jedoch bereits vorbereitete Vereinbarungen mit wesentlichen Dateneigentümern Forschern den Zugriff auf nennenswerte Datenmengen ermöglichen.

Längerfristig wird der Einsatz von Grid Technologie zur Vernetzung von dezentralen Datenbeständen geprüft. Im Rahmen der Austrian Grid Initiative soll noch 2005 ein Prototyp dieser Vernetzung entstehen, auf dessen Basis MEDEA in Zukunft erweitert werden könnte.

StartClim2004.G "Hängen Hitze und Leistungsfähigkeit zusammen?" Ein Projekt an der Schnittstelle Wissenschaft und Bildung

Institut für Meteorologie, Universität für Bodenkultur, Wien

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Zusammenfassung:

An der Schnittstelle Wissenschaft/Bildung wurden im Rahmen von StartClim2004.G weitere Ansätze zur Kommunikation zwischen universitären und schulischen Bereichen erprobt, wobei das Thema diesmal lautet "Hängen Hitze und Leistungsfähigkeit zusammen?". Die Konzentrationsleistung wurde von SchülerInnen einer 5. Klasse AHS (ORG Hegelgasse, Wien) mittels eines einfachen Tests aus der Psychologie (2d-Test) im Mai und Juni 2004 regelmäßig gemessen. Zusätzlich wurde die subjektive thermische Behaglichkeit von den SchülerInnen aufgezeichnet. Beides konnte mit den im Klassenzimmer, im Lehrerzimmer und im Schulhof gemessenen Temperaturen und Feuchtewerten in Zusammenhang gebracht werden. Trotz ungünstiger Rahmenbedingungen (keine wirklich heißen Schultage, unregelmäßige Anwesenheit der SchülerInnen) erwies sich diese Methode zur Erfassung von Leistungsfähigkeit als viel versprechend: ein quantifizierbarer Zusammenhang zwischen der Raumtemperatur und der Konzentrationsleistungsfähigkeit konnte ermittelt werden.

Die unmittelbare Zusammenarbeit von Wissenschaft und Schule ist eine sehr wirksame, aber aufwändige Art der Kommunikation zwischen Wissenschaft und Gesellschaft. In Hinblick auf den in letzter Zeit allseits beklagten Mangel an Akademikern und Forschern in Österreich, ist es besonders wichtig, in der Jugend Verständnis für Wissenschaft und Forschung zu wecken.


StartClim.11 und StartClim2004.G wurden als Fallstudie im Buch "Gemeinsam forschen - gemeinsam lernen"  aus Sicht der Bildungswissenschaften beschrieben:

Radits Franz, Rauch Franz, Kattmann Ulrich (Hrsg.)
"Gemeinsam forschen - gemeinsam lernen
Wissen, Bildung, Nachhaltige Entwicklung"
Studienverlag: Innsbruck - Wien - Bozen ISBN 3-7065-4198-X

Nähere Informationen:

Nikolaus Becsi und Univ.Prof. Dr. Helga Kromp-Kolb
BOKU, Department Wasser-Atmosphäre-Umwelt
Institut für Meteorologie, Peter Jordan-Straße 82, A-1190 Wien
Tel.: 01/476 54/81418

startclim@boku.ac.at
http://www.startclim.at
http://www.wau.boku.ac.at/met.html