Klimawandel in Nordrhein-Westfalen Wege zu einer Anpassungsstrategie

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Ministerium für Umwelt und Naturschutz, Landwirtschaft und Verbraucherschutz des Landes Nordrhein-Westfalen Klimawandel in Nordrhein-Westfalen Wege zu einer Anpassungsstrategie September 2007 Inhaltsverzeichnis
Ministerium für Umwelt und Naturschutz, Landwirtschaft und Verbraucherschutz des Landes Nordrhein-Westfalen Klimawandel in Nordrhein-Westfalen Wege zu einer Anpassungsstrategie September 2007 Inhaltsverzeichnis I. Einleitung II. Die Klimasituation in Nordrhein-Westfalen 1. Bisheriger Trend der Klimaentwicklung 2. Prognosen für die weitere Klimaentwicklung III. Folgen des Klimawandels, Anpassungsoptionen und Forschungsbedarf 1. Bodenschutz 2. Wasserwirtschaft 3. Naturschutz und Biodiversität 4. Landwirtschaft 5. Forstwirtschaft 6. Jagd 7. Fischerei 8. Gesundheit der Bevölkerung IV. Wege zu einer Anpassungsstrategie und Verbraucherschutz des Landes Nordrhein-Westfalen - 2 - I. Einleitung Der im Frühjahr 2007 veröffentlichte 4. Sachstandsbericht des Zwischenstaatlichen Ausschusses für Klimaänderungen (IPCC) macht deutlich: Das globale Klima wird wärmer. Bebachtungen und Messungen belegen eine Erwärmung der globalen Durchschnittstemperatur um 0,74 C innerhalb der letzten 100 Jahre. Der Anstieg des Meeresspiegels, das Abschmelzen von Gletschern und Eiskappen, die Verschiebung von Verbreitungsgebieten von Arten oder die Zunahme von extremen Wetterereignissen, wie Hitzewellen, Dürren, Starkniederschlägen oder Stürmen, geben bereits heute Zeugnis von der Klimaerwärmung und ihren Folgen. Auch Deutschland ist vom Klimawandel betroffen. Die im April 2007 vom Deutschen Wetterdienst veröffentlichten Fakten aus Langzeituntersuchungen belegen einen Anstieg der Jahresmitteltemperatur in Deutschland seit 1901 um knapp 0,9 C. Klimaänderungen sind in erdgeschichtlicher Zeit immer wieder eingetreten. Das Außergewöhnliche der jetzigen Situation ist die Schnelligkeit, Intensität und Beständigkeit des Trends bei der Änderung der Klimawerte, die über den Zeitraum nur weniger Jahrzehnte zum Ausdruck kommt. Die Erwärmungsrate für die letzten 50 Jahre ist nahezu doppelt so hoch, wie die für die vergangenen 100 Jahre. Elf der letzten zwölf Jahre ( ) waren unter den zwölf wärmsten Jahren seit Beginn der Temperaturbeobachtungen Mitte des 19. Jahrhunderts. Mit hoher Wahrscheinlichkeit ist nach Auffassung der Wissenschaftler des IPCC der vom Menschen verursachte Ausstoß von Treibhausgasen (Kohlendioxid, Methan, Stickoxide, etc.) durch die Verbrennung fossiler Energieträger, großflächige Waldrodungen, Ackerbau und Viehzucht die Hauptursache für die sich vollziehende globale Erwärmung. Die Konzentration von Treibhausgasen in der Atmosphäre, die Einfluss nimmt auf die Fähigkeit der Erde, Wärme abzustrahlen, ist heute höher als jemals zuvor in den vergangenen Jahren. Um die Folgen der Klimaänderungen für Mensch und Umwelt auf ein erträgliches Maß zu reduzieren, hat sich die Europäische Union das Ziel gesetzt, die maximale Erwärmung bei höchstens + 2 C gegenüber vorindustriellen Werten zu begrenzen. Abhängig von der Höhe der weltweiten Treibhausgasemissionen rechnet der Zwischenstaatliche Ausschuss für Klimaänderungen (IPCC) jedoch bis 2100 mit einer Zunahme der globalen Durchschnittstemperatur um 1,1 C und Verbraucherschutz des Landes Nordrhein-Westfalen - 3 - bis 6,4 C 1. Modellrechnungen des Umweltbundesamtes (UBA) lassen in Deutschland in den nächsten 100 Jahren im Vergleich zum Zeitraum einen Anstieg der Jahresmitteltemperaturen um 1,5 bis 3,7 C erwarten. Als sehr wahrscheinlich gilt eine Erwärmung um 2 bis 3 C, die sich regional und saisonal unterschiedlich stark ausprägen wird. Der anthropogene Klimawandel stellt uns demnach vor zwei Herausforderungen: Zum einen müssen die Treibhausgasemissionen nach Berechnungen des IPCC weltweit bis 2050 um 50-80% gegenüber heute reduziert werden (mitigation), soll das 2 -Ziel erreicht werden. Zum anderen ist erkennbar und für die Zukunft absehbar, dass die globale Erwärmung Folgen hat bzw. haben wird, auf die wir uns vorbereiten und an die wir uns anpassen müssen (adaptation). Anpassung an den Klimawandel zielt darauf ab, die Risiken und Schäden gegenwärtiger und zukünftiger Auswirkungen des Klimawandels zu verringern und potenzielle Chancen zu nutzen. Sie kann vorsorgend und reaktiv sein und beinhaltet sowohl internationale, als auch nationale, regionale und lokale Strategien und praktische Maßnahmen. Auf internationaler Ebene wurde die Notwendigkeit der Anpassung an Klimaänderungen in Art. 4 der Klimarahmenkonvention der Vereinten Nationen verankert. Darin verpflichten sich die Vertragsstaaten, Maßnahmenprogramme zur Anpassung zu entwickeln und umzusetzen. Auch sind der Transfer von Finanzmitteln und Technologien zugunsten von Entwicklungsländern vorgesehen. Die Europäische Kommission hat im Juni 2007 ein Grünbuch zur Anpassung an den Klimawandel in Europa vorgelegt, das die Betroffenheit Europas vom Klimawandel beschreibt sowie Optionen für Anpassungsmaßnahmen aufzeigt. Die Bundesregierung hat sich in ihrem Klimaschutzprogramm 2005 die Erarbeitung einer nationalen Anpassungsstrategie zum Ziel gesetzt. Die Deutsche Strategie zu Klimafolgen und Anpassung an Klimaänderungen soll mit Unterstützung des 2006 gegründeten Kompetenzzentrums Klimafolgen und Anpassung (KomPass) und in Zusammenarbeit mit den Bundesländern bis Ende 2008 fertig gestellt werden. 1 Diese Werte beziehen sich auf Temperaturerhöhungen gegenüber dem Basisjahr Da 1990 bereits eine Temperaturerhöhung von ca. 0,5 C zu verzeichnen war, addiert sich dieser Wert zum vorindustriellen Wert, so dass die Erhöhung der Durchschnittstemperatur gegenüber dem vorindustriellen Wert je nach Szenario bei 1,6 C bis 6,9 C liegt. und Verbraucherschutz des Landes Nordrhein-Westfalen - 4 - Bei der Entwicklung und Umsetzung von Maßnahmen zur Anpassung an die Folgen des Klimawandels sind die Länder besonders gefordert. Denn auf regionaler Ebene zeigen sich die klimabedingten Änderungen in ihren spezifischen Auswirkungen je nach geographischer bzw. naturräumlicher Lage, vorhandener Infrastruktur, etc., besonders deutlich und ermöglichen somit direktes und an den konkreten Erfordernissen angemessenes Handeln. Auf der Sonder-Umweltministerkonferenz wurde mit der Verabschiedung der Düsseldorfer Erklärung Klimawandel und Konsequenzen am 22. März 2007 die Notwendigkeit einer strategischen Planung für die Anpassung an die Folgen des Klimawandels unterstrichen und die Unterstützung des Bundes bei der Entwicklung eines nationalen Konzeptes festgeschrieben. Die Landesregierung Nordrhein-Westfalens stellt sich der Aufgabe, sich auf die zu erwartenden Klimaveränderungen und ihre Folgen einzustellen und entsprechende Handlungsoptionen für Nordrhein-Westfalen zu entwickeln bzw. Vorsorgemaßnahmen zu treffen. Das vorliegende Papier gibt den aktuellen Kenntnisstand über die Klimaentwicklung in Nordrhein-Westfalen wieder (Kapitel II) und stellt bereits heute feststellbare sowie zukünftig abschätzbare Folgen des Klimawandels dar (Kapitel III). Auf dieser Basis werden mögliche Maßnahmen zur Anpassung an die Folgen des Klimawandels für die im Geschäftsbereich des MUNLV liegenden Bereiche Bodenschutz, Wasserwirtschaft, Naturschutz und Artenvielfalt, Land- und Forstwirtschaft, Jagd und Fischerei sowie Gesundheit aufgeführt (Kapitel III) sowie konkrete erste Handlungsschritte genannt (Kapitel IV). Damit leitet die Landesregierung die Diskussion zur Anpassung an den Klimawandel in Nordrhein-Westfalen ein, und legt einen Grundstein für Aktionen und Maßnahmen auf Landesebene. und Verbraucherschutz des Landes Nordrhein-Westfalen - 5 - II. Die Klima-Situation in Nordrhein-Westfalen Bei der Untersuchung der Auswirkung der globalen Erwärmung auf die Klima- Situation in Nordrhein-Westfalen ist die Beobachtung und Analyse zurückliegender Klimadaten zu unterscheiden von der Berechnung von Modellen zur Abschätzung zukünftiger Klimaentwicklungen. 1. Bisheriger Trend der Klimaentwicklung Basierend auf Messwerten von Klima- und Niederschlagsmessstationen wurde die Entwicklung von Klimawerten in Nordrhein-Westfalen mit zwei Untersuchungen genauer ausgewertet: Eine Studie des Landesamtes für Natur, Umwelt und Verbraucherschutz Nordrhein-Westfalen 2 aus dem Jahr 2004 analysiert die Zeitreihen der Messstationen in Nordrhein-Westfalen für den Zeitraum Ihre statistische Auswertung weist für die Lufttemperatur und den Niederschlag eindeutige Veränderungstrends in diesen 50 Jahren auf. Landesweit beträgt der mittlere Temperaturanstieg bis zu 1,5 Grad, wobei die Erwärmung im Winter stärker als im Sommer erfolgt. Mit den milden Wintern geht ein Rückgang der Frosttage, mit den wärmeren Sommern eine Zunahme der Sommertage einher um jeweils bis zu 20 Tage pro Jahr. Einer Zunahme der jährlichen Gesamtniederschläge in einigen Regionen Nordrhein-Westfalens mit mm und mehr, stehen andere Regionen mit unveränderten, jährlichen Niederschlagsmengen gegenüber. Bei der jährlichen Verteilung der Niederschläge ergibt sich eine Verschiebung zu mehr Winterniederschlägen. Die Anzahl der Tage mit Starkregenereignissen (über 10 mm Niederschlag) nimmt landesweit zu. Eine Studie des Landesbetriebes Wald und Holz Nordrhein-Westfalen 3 aus dem Jahr 2006 leitet Aussagen zur Klimaveränderung in Nordrhein-Westfalen aus dem Vergleich zweier Klimaperioden ab. Zu den Klimareferenzperioden von und wurden flächendeckend für Nordrhein-Westfalen auf Rasterkarten Mittelwerte und Häufigkeitsverteilungen berechnet und miteinander verglichen. Dabei zeigte sich im Mittel ein Anstieg der Lufttemperatur um +0,2 Grad und eine Erhöhung der Niederschläge um 33 mm. 2 Gerstengarbe et.al. (2004): Erstellung regionaler Klimaszenarien für Nordrhein-Westfalen; erstellt durch die Fa. BRUECKE Potsdam GbR im Auftrag der Landesanstalt für Ökologie, Bodenordnung und Forsten Nordrhein-Westfalen; Link: 3 Informations- und Arbeitspapier des Landesbetriebes Wald und Holz Nordrhein-Westfalen (2006): Wald und Klimawandel in NRW ; Link: und Verbraucherschutz des Landes Nordrhein-Westfalen - 6 - Abb. 1: Temperaturdifferenz in C, Periode minus (Jahreswerte) Betrachtet man bei diesem Vergleich jedoch die einzelnen Regionen in Nordrhein-Westfalen, so gibt es von diesem Mittelwert deutliche Abweichungen. So ist die Lufttemperatur im nördlichen Bergischen Land und im Eggegebirge deutlich stärker angestiegen als im Landesmittel, während im östlichen Sauerland auch eine Abkühlung der mittleren Lufttemperaturen auftrat (siehe Abb. 1). Abb. 2: Niederschlagsdifferenz in mm, Periode minus (Jahreswerte) und Verbraucherschutz des Landes Nordrhein-Westfalen - 7 - Deutlich höhere Niederschläge als im Landesmittel wurden in der Periode für das Ebbegebirge festgestellt, während im Eggegebirge die mittleren Niederschlagssummen im Vergleich der Perioden niedriger ausfielen (siehe Abb. 2). Im Vergleich von Sommer- und Winterhalbjahr der jeweiligen Referenzperioden miteinander liefert nur die Winterperiode im Mittel wärmere Werte; die Lufttemperaturen sind im Mittel der Sommerhalbjahre fast konstant geblieben. Auch beim Niederschlag zeigt die Winterperiode einen deutlichen Anstieg gegenüber dem Vergleichszeitraum; diese Veränderung ist beim Sommervergleich nicht feststellbar. Beide Untersuchungen bestätigen die Tendenz des Klimawandels. Der Unterschied zwischen den Veränderungswerten des Referenzperiodenvergleichs gegenüber denjenigen der Betrachtung der Zeitreihen aus dem 50-jährigen Zeitraum rührt daher, dass bei ersteren die starke Klimaerwärmung der 90er Jahre nicht mit einbezogen ist. Phänologische Beobachtungen von Phasen der Pflanzenentwicklung zeigen, dass der Blühbeginn, z.b. des Apfels, seit 1951 im Mittel in Nordrhein- Westfalen um fast 2 Wochen früher eintritt. Um den gleichen Betrag hat sich in etwa die Vegetationsperiode verlängert. Alle Anzeichen und Messmethoden verdeutlichen, dass das Klima in Nordrhein- Westfalen sich in den letzten Jahrzehnten merklich verändert hat. Es ist im Mittel wärmer und feuchter geworden, insbesondere im Winterhalbjahr. An diesen Befunden ist zu beachten, dass der Wandel klimatischer Elemente sehr unterschiedlich in den verschiedenen Landschaftsräumen auftritt. 2. Prognosen für die weitere Klimaentwicklung Zur Abschätzung künftiger Klimaentwicklungen, die als Grundlage für die Bewertung der Risiken und Chancen bevorstehender Klimaänderungen dient, verwendet die Wissenschaft Klimamodelle. Diese berechnen das Klima für einen bestimmten Zeitabschnitt auf der Basis von meteorologischen Parametern sowie Annahmen beispielsweise zur Entwicklung der Treibhausgasemissionen (sogenannte Szenarien ). Dabei werden globale Klimamodelle, die das Klima der gesamten Erdoberfläche simulieren, von regionalen Klimamodellen unterschieden, die Berechnungen für bestimmte Gebiete liefern. Bei der Interpretation der Ergebnisse von Klimamodellen muss grundsätzlich berücksichtigt werden, dass es sich um Modellrechnungen handelt, welche ein oder mehrere und Verbraucherschutz des Landes Nordrhein-Westfalen - 8 - mögliche zukünftige Szenarien darstellen, dabei aber keine Gewissheit geben, dass sich das Klima wirklich so entwickeln wird. Lufttemperatur im Jahresmittel im Status quo ( ) Lufttemperatur im Jahresmittel im Szenario ( ) Abbildung 3: Lufttemperatur im Jahresmittel im Status quo und im Szenario 2055 Um Aussagen zur möglichen zukünftigen Entwicklung des Klimas in Nordrhein- Westfalen zu machen, wurde ein statistisches regionales Klimaszenario für die Großlandschaften in Nordrhein-Westfalen für den Zeitraum bis errechnet. 4 Bei dem gewählten Szenario zeigt sich eine Erhöhung der landesweiten Jahresmitteltemperaturen um bis zu +1,9 C (siehe Abb. 3). Abbildung 4: Veränderung der Monatsmitteltemperatur 4 Gerstengarbe et.al. (2004), siehe Fußnote 2 und Verbraucherschutz des Landes Nordrhein-Westfalen - 9 - Dabei tritt eine Erwärmung in den Wintermonaten um bis zu 3 Grad und in den Sommermonaten um bis zu 2,7 Grad gegenüber den Vergleichswerten des Zeitraums ein (siehe Abb. 4). Mittlere Jahressumme Niederschlag Status quo ( ) Mittlere Jahressumme Niederschlag Szenario ( ) Abbildung 5: Niederschlag als Jahressumme Status quo und Szenario 2055 Bei den Niederschlägen zeigt sich nur eine geringe, mittlere Erhöhung (siehe Abb. 5), aber eine weitere deutliche Verschiebung von den Sommer- zu den Wintermonaten (siehe Abb. 6). Abbildung 6: Veränderung des mittleren Monatsniederschlags in Nordrhein-Westfalen im Status quo ( ) und Szenario 2055 und Verbraucherschutz des Landes Nordrhein-Westfalen Das Fazit aller vorliegenden Szenarien für das zukünftige Klima in Nordrhein- Westfalen ist: Der Erwärmungstrend hält an. In den Karten zu den Klimaprojektionen sind Strukturen zu erkennen, die dominant durch das Geländerelief beeinflusst sind. Die Änderungen sind jahreszeitenabhängig. Sie sind im Winter stärker als im Sommer. Im Winter nehmen die Niederschläge - regional unterschiedlich - um bis zu 30 % zu, im Sommer um bis zu 30 % ab. Die jährlichen Gesamtniederschläge und insbesondere die Starkniederschlagsereignisse nehmen zu. Die Jahresmitteltemperatur nimmt abhängig von der Höhe zukünftiger Treibhausgasemissionen - um ca. 2-4 Grad zu, wobei im Winter ein stärkerer Anstieg der Mitteltemperatur zu verzeichnen ist als im Sommer. Durch den Temperaturanstieg nimmt der Schneefall ab. Selbst in Höhenlagen wird sich eine geschlossene Schneedecke nur noch selten halten. Im Sommer wird durch eine Steigerung der Sommer- und Hitzetage die thermische Belastung vor allem in Ballungsräumen ansteigen. Der Anstieg der mittleren Temperatur erhöht die Wasserdampfmasse in der Luft und die verfügbare potenzielle Energie in der Troposphäre. Damit steigt die Wahrscheinlichkeit von Extremwetterereignissen wie Sturm und Starkregen an. 3. Erweiterung der relevanten Datenbasis Zur Ergänzung fachlicher Grundlagen und zur Erarbeitung fundierter Projektionen sind die folgenden Maßnahmen notwendig: Aufbau eines Nordrhein-Westfalen-Datenbestandes meteorologischer Messungen (Druck, Temperatur, Feuchte, Strahlung, Niederschlag, Windgeschwindigkeit und Windrichtung) als Langzeit-Messreihen für ausgewählte Landschaften in Nordrhein-Westfalen als Basis eines Klimawandel - Monitorings auch zum Erkennen der veränderten Häufigkeiten von Klimaereignistagen und Extremsituationen; Erstellung von regionalen Klimaprognosen/Modellrechnungen in hoher räumlicher Auflösung. Hierfür können vorhandene Klimaprojektionen, die im Auftrag des Umweltbundesamtes bundesweit durchgeführt wurden, herangezogen werden. Diese Daten haben eine räumliche Auflösung von 10 km und sind für erste regionale Aussagen geeignet. und Verbraucherschutz des Landes Nordrhein-Westfalen Auf Basis dieser regionalisierten Daten zur Klimaentwicklung in Nordrhein- Westfalen können durch ihre Kombination mit Landnutzungskarten mit Hilfe geographischer Informationssysteme thematische Risikokarten erstellt werden. Hierfür sind die Bereitstellung von Daten zur Landoberfläche und deren Nutzung sowie verlässliche Prognosen für deren potenzielle Entwicklung in den nächsten hundert Jahren erforderlich. Für ein besseres Verständnis der Wechselwirkungen zwischen der lokalen Klimasituation und lokalen Umweltbedingungen, wie z.b. der Vegetation, bedarf es der Entwicklung geeigneter Versuchsanordnungen, die entsprechende Bedingungen zur Generierung von Beobachtungsdaten simulieren. Für ein gezieltes, regelmäßiges Monitoring der Folgen des Klimawandels auf Natur, Umwelt, Land- und Forstwirtschaft, Gesundheit, etc. sind jeweils geeignete Indikatoren zu entwickeln. und Verbraucherschutz des Landes Nordrhein-Westfalen III. Folgen des Klimawandels, Anpassungsoptionen und Forschungsbedarf Um angemessen auf die Folgen des Klimawandels reagieren zu können, sind die bereits feststellbaren Auswirkungen in den einzelnen Sektoren zu untersuchen bzw. für zukünftige Entwicklungen abzuschätzen. Auf dieser Basis können gezielte Anpassungsmaßnahmen entwickelt werden. Dabei sind Wissenslücken zu identifizieren und entsprechende Forschungstätigkeiten einzuleiten. Im Folgenden werden die durch den Klimawandel zu erwartenden Folgen für die Bereiche Bodenschutz, Wasserwirtschaft, Naturschutz und Biodiversität, Landwirtschaft, Forstwirtschaft, Jagd, Fischerei und Umweltmedizin in Nordrhein-Westfalen skizziert, Vorschläge und Ansätze für Anpassungsmaßnahmen genannt sowie Forschungsbedarf abgeleitet. 1. Bodenschutz a) Folgen des Klimawandels Aufgrund der Vielzahl der Faktoren, welche die Bodenbildung und entwicklung bestimmen, können derzeit feststellbare Bodenveränderungen nicht eindeutig auf rein klimatische Faktoren zurückgeführt werden. Es gibt jedoch zahlreiche Hinweise, mit welchen Auswirkungen zu rechnen ist, obgleich diese derzeit meist nur qualitativ, nicht quantitativ beschrieben werden können. So lässt der prognostizierte Klimawandel in Nordrhein-Westfalen u. a. erwarten, dass eine Zunahme des Niederschlags mit höheren Niederschlagsintensitäten (Starkregenereignissen) zu einem Anstieg der Bodenerosion durch Wasser führen wird (dies gilt insbesondere für das Winterhalbjahr). Ein Anstieg der Niederschlagsmengen sowie eine Abnahme der Frost- und Eistage im Winter lassen eine Erhöhung der Verdichtungsanfälligkeit der Böden erwarten. Dies kann zu einer Verschiebung der Abflusskomponenten und somit zu höherem Oberflächenabfluss führen, der sich auf Anzahl und Größe von Hochwasserereignissen auswirken kann. Eine längere Wassersättigung der Böden wird die Bildung von Oberflächenabfluss vor allem im Winterhalbjahr begünstigen und dadurch den Eintrag von Nähr- und Schadstoffen in Oberflächengewässer verstärken. Auch wird ein Ansteigen der Jahresniederschläge, insbesondere aber der Winterniederschläge, mit hoher Wahrscheinlichkeit zu einem Anstieg des Sickerwasseranfalls aus und Verbraucherschutz des Landes Nordrhein-Westfalen Böden führen. Damit würde sich der Austrag von potenziell Grundwasser gefährdenden Nähr- und Schadstoffen (z.b. Nitrat) aus den Böden erhöhen. Auf den Böden mit geringer Wasserhaltefähigkeit kommt es durch längere Trockenperioden im Sommerhalbjahr häufiger zu Dürreschäden und Ertragsminderungen bei Kulturpflanzen. Darüber hinaus ist nicht auszuschließen, dass die ansteigenden Temper
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