Klimawandel in Deutschland: Entwicklung, Folgen, Risiken und Perspektiven
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| Format: | Buch |
| Sprache: | Deutsch |
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Berlin ; Heidelberg
Springer Spektrum
[2017]
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XIII
Inhaltsverzeichnis
1 Einführung.1
Guy Brasseur, Paul Becker, Martin Claußen, Daniela Jacob,
Hans-Joachim Schellnhuber, Susanne Schuck-Zöller
Literatur.4
1 Globale Klimaprojektionen und regionale
Projektionen für Deutschland und Europa
2 Globale Sicht des Klimawandels.7
Hauke Schmidt, Veronika Eyring, Mojib Latif, Diana Rechid, Robert Sausen
2.1 Geschichte der Klimamodellierung.8
2.2 Komponenten des Klimasystems, Prozesse und Rückkopplungen.8
2.3 Ensembles von Klimamodellen und Szenarien.10
2.3.1 Beschreibung der Szenarien.11
2.4 IPCC-Bericht: Fortschritte und Schlüsselergebnisse.11
2.4.1 Simulation des historischen Klimawandels.11
2.4.2 Projektionen des zukünftigen Klimas.13
2.5 Kurz gesagt.15
Literatur.15
3 Beobachtung von Klima und Klimawandel in Mitteleuropa und Deutschland.17
Frank Kaspar, Hermann Mächel
3.1 Einleitung.18
3.2 Beobachtung des Klimawandels in Deutschland.18
3.2.1 Geschichte der Wetterbeobachtung in Deutschland.18
3.2.2 Das aktuelle Stationsmessnetz in Deutschland.19
3.2.3 Die Beobachtung wichtiger Klimagrößen im Einzelnen. 19
3.2.4 Klimatrends in Deutschland und den Bundesländern. 21
3.3 Datensätze für Deutschland und Europa.21
3.3.1 Stationsdaten.21
3.3.2 Gerasterte Datensätze.23
3.4 Kurz gesagt.24
Literatur.24
4 Regionale Klimamodellierung.27
Daniela Jacob, Christoph Kottmeier, Juliane Petersen, Diana Rechid, Claas Teichmann
4.1 Methoden der regionalen Klimamodellierung.28
4.1.1 Dynamische Regionalisierung.28
4.1.2 Statistische Regionalisierung.28
4.2 Bestandteile regionaler Klimamodelle.29
4.3 Modellvalidierung und Evaluierung des Referenzklimas.30
4.4 Ensemble und Bandbreiten regionaler KHmaprojektionen.31
4.5 Projizierte Veränderungen von Temperatur und Niederschlag im 21. Jahrhundert.31
4.6 Kurz gesagt.32
Literatur.33
5 Grenzen und Herausforderungen der regionalen Klimamodellierung.37
Andreas Dobler, Hendrik Feldmann, Uwe Ulbrich
5.1 Anforderungen an Modelle.38
5.2 Robustheit der Ergebnisse aus der regionalen Klimamodellierung.39
5.3 Erzeugung und Interpretation von Ensembles.40
IIIIIQIUVCI^CIUIIII!)
5.4 Mehrwert der regionalen Modellierung.41
5.5 Kurz gesagt.42
Literatur.43
II Klimawandel in Deutschland: regionale Besonderheiten und Extreme
6 Temperatur inklusive Hitzewellen.47
Thomas Deutschländer, Hermann Mächel
6.1 Beobachtete Temperaturänderungen.48
6.1.1 Klimatologische Kenntage und Quantile.48
6.2 Zukunftsprojektionen.51
6.2.1 Klimatologische Kenntage.51
6.2.2 Prozentuale Schwellenwerte und Wiederkehrwahrscheinlichkeiten.53
6.2.3 Monatliche und saisonale Extreme.53
6.3 Kurz gesagt.55
Literatur.55
7 Niederschlag.57
Michael Kunz, Susanna Mohr, Peter Werner
7.1 Starkniederschläge. 58
7.1.1 Beobachtete Änderungen in der Vergangenheit.58
7.1.2 Änderungen in der Zukunft.60
7.2 Hagel.61
7.2.1 Hagelwahrscheinlichkeit und Änderungen in der Vergangenheit.61
7.2.2 Zukunftsszenarien.63
7.3 Schnee.63
7.3.1 Änderung der Schneedecke in der Vergangenheit.64
7.3.2 Änderungen in der Zukunft.64
7.4 Kurz gesagt.64
Literatur.64
8 Winde und Zyklonen.67
Joaquim G. Pinto, Mark Key ers
8.1 Gegenwärtiges Klima und beobachtete Trends.68
8.2 Trends im zukünftigen Klima.69
8.3 Kurz gesagt.73
Literatur.73
9 Meeresspiegelanstieg, Gezeiten, Sturmfluten und Seegang.77
Ralf Weiße, Insa Meinke
9.1 Nordsee.78
9.1.1 Mittlerer Meeresspiegel.78
9.1.2 Meteorologisch verursachte Wasserstandsänderungen.78
9.1.3 Gezeiten.79
9.2 Ostsee.80
9.2.1 Mittlerer Meeresspiegel.80
9.2.2 Ostseesturmfluten.82
9.3 Kurz gesagt.83
Literatur.83
.87
.88
.88
.91
.92
.94
.96
.97
.97
.98
.99
.99
100
103
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,112
.113
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.113
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.114
.115
.115
.116
.116
.117
.117
.118
.118
.118
.119
.119
.127
.128
.129
Inhaltsverzeichnis
XV
10 Hochwasser und Sturzfluten an Flüssen in Deutschland.
Axel Bronstert, Helge Bormann, Gerd Bürger, Uwe Haberlandt, Fred Hattermann,
Maik Heistermann, Shaochun Huang, Vassilis Kolokotronis, Zbigniew Kundzewicz, Lucas Menzel,
Günter Meon, Bruno Merz, Andreas Meuser, Eva Nora Paton, Theresia Petrow
10.1 Hochwasser in Flussgebieten der Mesoskala.
10.1.1 Ergebnisse für Deutschland insgesamt.
10.1.2 Ergebnisse für Flussgebiete in Südwest-und Süddeutschland.
10.1.3 Ergebnisse für den Rhein.
10.1.4 Ergebnisse für das obere Elbegebiet.
10.1.5 Ergebnisse für das Weser- und Emsgebiet.
10.2 Sturzfluten und Extremniederschläge kurzer Dauer.
10.2.1 Spezifika von Sturzfluten.
10.2.2 Datenanalyse zur Entwicklung von hochintensiven Starkregenereignissen.
10.2.3 Zur künftigen Entwicklung von hoch intensiven Starkregenereignissen.
10.3 Kurz gesagt.
Literatur.
11 Exkurs: Unsicherheiten bei der Analyse und Attribution von Hochwasserereignissen
Manfred Mudelsee
11.1 Elbehochwasser.
11.2 Unsicherheiten bei der statistischen Analyse von Ereignissen in der Vergangenheit.
11.3 Unsicherheiten bei der statistischen Analyse von Projektionen in die Zukunft.
11.4 Unsicherheitsreduzierung durch intelligentes Fragen.
11.5 Kurz gesagt.
Literatur.
12 Dürre, Waldbrände, gravitative Massenbewegungen und andere klimarelevante
Naturgefahren.
Thomas Glade, Peter Hoffmann, Kirsten Thonicke
12.1 Dürre.
12.1.1 Einordnung vergangener Ereignisse.
12.1.2 Projektionen.
12.2 Waldbrand.
12.2.1 Bestandsaufnahme.
12.2.2 Projektionen.
12.2.3 Perspektiven.
12.3 Gravitative Massenbewegungen.
12.3.1 Felsstürze.
12.3.2 Muren.
12.3.3 Rutschungen.
12.4 Kryosphäre.
12.4.1 Auftauender Permafrost.
12.4.2 Glaziale Systeme.
12.4.3 Schneelawinen.
12.5 Ausblick.
12.6 Kurz gesagt.
Literatur.
III Auswirkungen des Klimawandels in Deutschland
13 Luftqualität.
Martin G. Schultz, Dieter Klemp, Andreas Wahner
13.1 Physikalische und chemische Grundlagen.
13.2 Entwicklung der Luftverschmutzung in Deutschland seit 1990.
XVI
Inhaltsverzeichnis
13.3 Zukünftige Entwicklung der Luftqualität. 131
13.4 Kurz gesagt.135
Literatur.135
14 Gesundheit.137
Jobst Augustin, Rainer Sauerborn, Katrin Burkart, Wilfried Endlicher, Susanne Jochner,
Christina Koppe, Annette Menzel, Hans-Guido Mücke, Alina Herrmann
14.1 Überblick.138
14.2 Direkte Auswirkungen. 138
14.2.1 Gesundheitliche Beeinträchtigungen durch thermische Belastung.138
14.2.2 Gesundheitliche Beeinträchtigungen durch UV-Strahlung.139
14.3 indirekte Auswirkungen.141
14.3.1 Pollenflug und Allergien.141
14.3.2 Infektionserkrankungen. 142
14.3.3 Gesundheitliche Beeinträchtigungen durch Luftschadstoffe.145
14.4 Synergien von Klima- und Gesundheitsschutz.146
14.5 Kurz gesagt.146
Literatur. 146
15 Biodiversität.151
Stefan Klotz, Josef Settele
15.1 Wandel der Biodiversität in Deutschland.152
15.2 Biodiversität und Klima.152
15.2.1 Der Klimawandel als Selektionsfaktor - genetische Konsequenzen.153
15.2.2 Veränderung in der Physiologie und im Lebensrhythmus von Tier und Pflanze.153
15.2.3 Veränderungen in den Verbreitungsmustern.154
15.2.4 Klimawandel und biologische Interaktionen.155
15.2.5 Biologische Invasionen. 156
15.2.6 Veränderung von Ökosystemen und Konsequenzen für den Naturschutz.157
15.3 Kurz gesagt.158
Literatur.158
16 Wasserhaushalt.161
Harald Kunstmann, Peter Fröhle, Fred E Hattermann, Andreas
Marx, Gerhard Smiatek, Christian Wanger
16.1 Wissenschaftliche Grundlagen, Methoden und Unsicherheiten der hydrologischen
Klimaimpaktanalyse.162
16.2 Auswirkungen der Klimaänderung auf ausgewählte Aspekte des Wasserhaushalts.163
16.2.1 Beobachtungen.163
16.2.2 Projektionen für die Zukunft.166
16.3 Wissenschaftliche Basis und Optionen von Anpassungsmaßnahmen.169
16.4 Kurz gesagt.170
Literatur.171
17 Biogeochemische Stoffkreisläufe.173
Nicolas Brüggemann, Klaus Butterb ach-Bahl
17.1 Wald.174
17.1.1 Temperaturänderungen.174
17.1.2 Veränderte Wasserverfügbarkeit.175
17.1.3 Änderungen der Baumartenzusammensetzung.175
17.1.4 Einfluss erhöhter Stickstoffdeposition in Kombination mit dem Klimawandel.176
17.1.5 Reaktive Spurengase und ihre Rückkopplungseffekte.176
17.1.6 Austrag gelöster organischer Kohlenstoffverbindungen.177
17.2 Moore.177
17.3 Küstengebiete.179
17.4 Kurz gesagt.179
Literatur.179
XVII
Inhaltsverzeichnis
18 Landwirtschaft.183
Horst Gömann, Cathleen Frühauf, Andrea Lüttgen Hans-Joachim Weigel
18.1 Einleitung.184
18.2 Agrarrelevante klimatische Veränderungen.184
18.3 Direkte Auswirkungen von Klimaveränderungen auf wichtige Kulturpflanzen.185
18.3.1 Temperaturveränderungen.185
18.3.2 Niedersch lagsveränderu ngen.186
18.3.3 Anstieg der C02-Konzentration in der Atmosphäre.186
18.3.4 Interaktionen und Rückkopplungen: C02, Temperatur, Niederschlag.187
18.4 Auswirkungen von Klimaveränderungen auf agrarrelevante Schadorganismen.187
18.5 Auswirkungen von Klimaveränderungen auf landwirtschaftliche Nutztiere.188
18.6 Auswirkungen auf die Agrarproduktion.188
18.7 Anpassungsmaßnahmen.189
18.8 Kurz gesagt. 190
Literatur.190
19 Wald und Forstwirtschaft.193
Michael Köhl, Daniel Plügge, Martin Gutsch, Petra Lasch-Born, Michael Müller, Christopher Reyer
19.1 Wälder im globalen Kohlenstoffkreislauf.194
19.2 Was der Klimawandel mit dem deutschen Wald macht.195
19.2.1 Veränderte Ausbreitungsgebiete und Artenzusammensetzung.195
19.2.2 Längere Vegetationsperioden.196
19.2.3 Waldschäden: keine einfachen Antworten.196
19.2.4 Temperatur und Niederschläge beeinflussen Produktivität.198
19.2.5 Kohlenstoffhaushalt: von der Senke zur Quelle.198
19.3 Anpassung in der Forstwirtschaft.198
19.4 Kurz gesagt.199
Literatur.200
20 Boden.203
Eva-Maria Pfeiffer, Annette Eschenbach, Jean Charles Munch
20.1 Diversität von Böden.204
20.2 Böden im Klimasystem: Funktionen und Ökosystemdienstleistungen.205
20.2.1 Folgen für die natürlichen Standortfunktionen von Böden.206
20.2.2 Auswirkungen auf den Bodenwasserhaushalt.208
20.2.3 Böden und ihre unverzichtbaren Klimafunktionen.208
20.3 Klima- und Bodenschutz zum Erhalt der Ressource Boden.210
20.3.1 Strategien und Herausforderungen.211
20.4 Kurz gesagt.211
Literatur.211
21 Personen- und Güterverkehr.215
Heike Flämig, Carsten Gertz, Thorsten Mühlhausen
21.1 Entwicklung der C02e-Emissionen im Verkehrssektor.216
21.2 Handlungsschwerpunkt Emissionsminderung im Verkehrsbereich.218
21.3 Anpassung an Folgen des Klimawandels im Verkehrsbereich.220
21.4 Kurz gesagt.222
Literatur.222
22 Städte.225
Wilhelm Kuttler, Jürgen Oßenbrügge, Guido Halbig
22.1 Stadtklimatische Herausforderungen.226
22.1.1 Ansteigende Lufttemperaturen und thermische Belastungen. 226
22.1.2 Luftinhaltsstoffe: Ozon, BVOCs und allergene Pollen.226
22.1.3 Starkniederschlagsereignisse im städtischen Bereich.228
XVIII Inhaltsverzeichnis
22.2 Urbane Verwundbarkeiten.228
22.2.1 Urbane Verwundbarkeit als Problem der naturräumlichen Lage.229
22.2.2 Urbane Verwundbarkeit als Problem der baulichen Umwelt und der technischen Infrastruktur.229
22.2.3 Urbane Verwundbarkeit als Problem der städtischen Gesundheit und Bevölkerung.229
22.3 Erfahrungen und Perspektiven einer klimaangepassten Stadtentwicklung.230
22.3.1 Beispiel für stadtklimatische Anpassungsstrategien.231
22.3.2 Städtische Klimapolitik und multilevel governance.231
22.4 Kurz gesagt.232
Literatur.233
23 Tourismus.235
Andreas Matzarakis, Martin Lohmann
23.1 Tourismus in Deutschland - Überblick und Bedeutung.236
23.1.1 Klimarelevanz des Tourismus - Tourismusrelevanz des Klimas.237
23.2 Klimawandel und Tourismus.237
23.2.1 Touristisch relevante Klimawandelfolgen.237
23.2.2 Klimawandei und touristisches Angebot.238
23.3 Konkrete Beispiele für Deutschland.238
23.3.1 Küsten.238
23.3.2 Mittel- und Hochgebirgsregionen.239
23.3.3 Spezifische Anpassungsstrategien.239
23.4 Kurz gesagt.240
Literatur.240
24 Infrastrukturen und Dienstleistungen in der Energie- und Wasserversorgung.243
Hagen Koch, Helmut Karl, Michael Kersting, Rainer Lucas, Nicola Werbeck
24.1 Zur Verletzlichkeit des Energiesystems in Deutschland.244
24.1.1 Thermische Kraftwerke mit Wasserkühlung.245
24.1.2 Wasserkraftanlagen.245
24.1.3 Windkraftanlagen.246
24.1.4 Solarenergieanlagen.246
24.1.5 Ausblick Energiesystem.247
24.2 Wasserversorgung im klimatischen, demografischen und wirtschaftlichen Wandel.247
24.2.1 Determinanten des Wasserbedarfs.247
24.2.2 Bildung von Szenarien.247
24.2.3 Ausblick Wasserversorgung.248
24.3 Kurz gesagt.249
Literatur.250
25 Kosten des Klimawandeis und Auswirkungen auf die Wirtschaft.253
Gernot Klepper, Wilfried Rickeis, Oliver Schenker, Reimund Schwarze, Hubertus Bardt,
Hendrik Biebeler, Mahammad Mahammadzadeh, Sven Schulze
25.1 Herausforderungen für die Quantifizierung der Kosten des Klimawandels.254
25.1.1 Wirtschaftliche Kosten und soziale Kosten.254
25.1.2 Kosten auf unterschiedlichen Zeitskalen.254
25.1.3 Systemische Wirkungen des Klimawandels.255
25.1.4 Unsicherheiten in Bezug auf Extremereignisse.255
25.1.5 Projektionen von Anpassungsreaktionen.255
25.2 Kosten des Klimawandels: Modellierungsansätze.255
25.3 Wirtschaftliche Auswirkungen des Klimawandels in Deutschland.256
25.4 Abschätzung sektoraler Kosten des Klimawandels.259
25.4.1 Hochwasser- und Küstenschutz.259
25.4.2 Hitzewellen und Gesundheitskosten. 260
25.5 Exkurs: Subjektive Einschätzung der Betroffenheit von Unternehmen.262
25.6 Kurz gesagt.263
Literatur.263
XIX
Inhaltsverzeichnis
IV Übergreifende Risiken und Unsicherheiten
26 Das Assessment von Vulnerabilitäten, Risiken und Unsicherheiten.267
Jörn Birkmann, Stefan Greiving, Olivia Serdeczny
26.1 Die Risikoperspektive.268
26.1.1 Risiken und mögliche Anpassungsstrategien: von zwei Seiten her denken.268
26.1.2 Vom IPCC-SREX-Spezialbericht zum Fünften IPCC-Sachstandsbericht.269
26.2 Artikel 2 der Klimarahmenkonventionen.270
26.3 Vergleich der Konzepte IPCC 2007 und IPCC 2014: internationaler und nationaler Diskurs.270
26.4 Schlüsselrisiken im Kontext des Fünften IPCC-Sachstandsberichts.272
26.4.1 Beispiele für Schlüsselrisiken.273
26.5 Bandbreiten und Unsicherheiten.273
26.6 Kurz gesagt.275
Literatur.275
27 Analyse der Literatur zu Klimawirkungen in Deutschland: ein Gesamtbild mit Lücken.277
Mark Fleischhauer, Stefan Greiving, Christian Lindner, Johannes Lückenkötter, Inke Schauser
27.1 Die Studie des Netzwerks Vulnerabilität.278
27.1.1 Auswertung nach Handlungsfeldern.278
27.1.2 Auswertung der inhaltlichen Aussagen zu den verschiedenen Handlungsfeidern.280
27.1.3 Methodische Ansätze der Vulnerabilitätsstudien.283
27.1.4 Zusammenfassung.284
27.2 Kurz gesagt.284
Literatur.285
28 Klimawandel als Risikoverstärker in komplexen Systemen.287
Jürgen Scheffran
28.1 Das komplexe Zusammenspiel von Mensch und Umwelt.288
28.2 Wie verwundbar sind Infrastrukturen, Versorgungsnetze und Wirtschaft?.290
28.3 Umbrüche in Klima, Gesellschaft und Politik.290
28.4 Migration aus Umweltgründen.291
28.5 Konflikt potenziale des Klimawandels .292
28.6 Kurz gesagt.293
Literatur.293
29 Obergreifende Risiken und Unsicherheiten.295
Ortwin Renn
29.1 Bewertung von Risiken.296
29.2 Vier-Phasen-Konzept der Risikosteuerung.296
29.2.1 Vorphase: Was bedeutet die inhaltliche„Rahmung"?. 296
29.2.2 Risikoerfassung: der Zusammenklang physischer und wahrgenommener Risiken.298
29.2.3 Tolerabilitäts- und Akzeptabilitätsbewertung: Welche Risiken sind zumutbar?.299
29.2.4 Risikomanagement: Wie lassen sich Wirksamkeit und demokratische Legitimation zentral nachweisen?.299
29.3 Risikowahrnehmung in der pluralen Gesellschaft.299
29.4 Schnittstelle Risikoerfassung und Risikomanagement.300
29.5 Risikokommunikation: Wie sollen und können Interessensgruppen und Bevölkerung beteiligt werden? 300
29.6 Kurz gesagt.302
Literatur.302
30 Entscheidungen unter Unsicherheit in komplexen Systemen.305
Hermann Held
30.1 Die zentrale Entscheidungsfrage.306
30.2 Die Tradition des Utilitarismus und die Erwartungsnutzenmaximierung.307
30.3 Grenzen der Erwartungsnutzen-maximierung angesichts der Klimaproblematik.308
30.4 Mischformen probabilistischer und nichtprobabilistischer Kriterien.308
30.5 Das Konzept der starken Nachhaltigkeit: Grenzwerte und die Kosten-Effektivitäts-Analyse.309
xx Inhaltsverzeichnis
30.6 Konsequenzen für die Interaktion von Politik und Wissenschaft.310
30.7 Kurz gesagt.311
Literatur.311
V Integrierte Strategien zur Anpassung an den Klimawandel
31 Die kümaresiliente Gesellschaft - Transformation und Systemänderungen.315
Jesko Hirschfeld, Gerrit Hansen, Dirk Messner
31.1 Kausalzusammenhang zwischen Klimaschutz und Anpassung, Anpassungsgrenzen und
Transformation.316
31.2 Globale Veränderungsprozesse und Transformation.317
31.3 Chancen und Risiken der Anpassung in komplexen Systemen.320
31.4 Kurz gesagt.321
Literatur.321
32 Anpassung an den Klimawandel als neues Politikfeld.325
Andreas Vetter, Esther Chrischilles, Klaus Eisenack, Christian Kind, Petra Mahrenholz, Anna Pechan
32.1 Politikgestaltung im Mehrebenensystem zur Anpassung an den Klimawandel.326
32.1.1 Europäische Ebene.326
32.1.2 Bundes-und Länderebene.327
32.1.3 Kommunale Ebene.328
32.2 Ansätze und Hemmschuhe der Umsetzung geeigneter Anpassungsmaßnahmen.329
32.2.1 Politikinstrumente der Anpassung an den Klimawandei.329
32.2.2 Barrieren bei der Umsetzung.330
32.2.3 Ansatzpunkte erfolgreicher Umsetzung. 331
32.3 Kurz gesagt.331
Literatur. 332
33 Optionen zur Weiterentwicklung von Anpassungsstrategien.335
Petra Mahrenholz, Jörg Knieling, Andrea Knierim, Grit Martinez, Heike Molitor, Sonja Schlipf
33.1 Ansätze für eine strategische Weiterentwicklung von Anpassung.336
33.1.1 Inkrementelle und transformative Ansätze für Anpassungsmaßnahmen. 336
33.1.2 Anpassung an den Klimawandel durch governance.336
33.1.3 Partizipation.338
33.1.4 Kommunikation. 339
33.2 Anpassung als soziokultureller Wandel. 340
33.3 Kurz gesagt.341
Literatur.341
Serviceteil.345
Glossar.346 |
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