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Konvektive Extremereignisse-
eine Herausforderung für die Regionale Klimamodellierung
Prof. Dr. Daniela Jacob Max-Planck-Institut für Meteorologie, Hamburg
Professor II, Universität Bergen, Norwegen
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Inhalt
• Motivation
• Methoden und Ergebnisse
• Zusammenfassung und Ausblick
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http://www.observatory.ph/resources/trg/mo_trg_rainfall.gif
http://www.typhoonondoy.org/
Thanks to Armelle Remedio
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Impact:• Around Rs 10,000 crores (~160 billion Euro) estimated loss in the
Mumbai with loss of nearly 100 life's (media report).• No electricity in certain areas of Mumbai city for up to five days.• One million people rendered homeless. • About 1100 flights cancelled and airport closed for two days.• Five million mobile and land lines crashed.• Train services to and from Mumbai were cancelled for more than a
week including local train services (called life line of Mumbai carrying 4.5 million passengers daily)
1. Location: Santacruz, Mumbai, west coast of India (18.52N, 72.52E)
2. Population: 17.7 million in 2001 most populated city in India, and fourth most populated city in the world.
3. Event Spatial Scale: ~30 Km
4. Event Date: 26 July 2005
5. Event Duration: 1 Day with maximum rainfall in Afternoon
6. Amount of Rainfall: 94.4 cm (climatological mean ~ 20 cm /day)
Example of mesoscale convective event
Thanks to Dr. Pankaj Kumar
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Figure: Daily rainfall over Santacruz, Mumbai India during June to August 2005
Thanks to Dr. Pankaj Kumar
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Klimaelement Frühling Sommer Herbst Winter Jahr
Temperatur, 1901 - 2000 + 0,8 °C + 1,0 °C + 1,1 °C + 0,8 °C + 1,0 °C
1981 - 2000 + 1,3 °C + 0,7 °C - 0,1 °C + 2,3 °C + 1,1 °C
Niederschlag, 1901 - 2000 + 13 % - 3 % + 9 % + 19 % + 9 %
1971 - 2000 + 13 % + 4 % + 14 % + 34 % + 16 %
Quellen: Rapp, 2000; Schönwiese, 2003; ergänzt
Beobachtete Klimatrends in Deutschland
10 wärmsten Jahre in D seit 1901 (Quelle DWD):
2000, 2007, 1994, 1934, 2002, 2008, 2006, 1990, 1999, 1989
….und wie ändern sich die Starkniederschläge?
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• Jahrhunderthochwasser in Rhein und Mosel, Dez. 1993Jahrhunderthochwasser in Rhein und Mosel, Dez. 1993
• Jahrhunderthochwasser in Rhein und Mosel, Jan. 1995Jahrhunderthochwasser in Rhein und Mosel, Jan. 1995
• Jahrhunderthochwasser in der Oder, Juli 1997Jahrhunderthochwasser in der Oder, Juli 1997
• Hochwasser in der Donau und Lake Constance, Mai 1999Hochwasser in der Donau und Lake Constance, Mai 1999
• Ausgedehnte und lang anhaltende Überschwemmungen in Ausgedehnte und lang anhaltende Überschwemmungen in Westeuropa, bes. in Südengland und Wales, Herbst 2000Westeuropa, bes. in Südengland und Wales, Herbst 2000
• Hochwasser in der Vistula, Juli 2001 Hochwasser in der Vistula, Juli 2001
• Hochwasser in der Donau, August 2002Hochwasser in der Donau, August 2002
• Jahrhunderthochwasser in der Elbe, August 2002Jahrhunderthochwasser in der Elbe, August 2002
• Extreme Niederschläge und Überschwemmungen in Südfrankreich, Extreme Niederschläge und Überschwemmungen in Südfrankreich, Sept. 2002Sept. 2002
• Schwere Überschwemmungen entlang einiger deutscher Flüsse, Jan. Schwere Überschwemmungen entlang einiger deutscher Flüsse, Jan. 20032003
source: Spiegel Nr. 7 2003; Quarterly report of the DWD, special topic July 2003source: Spiegel Nr. 7 2003; Quarterly report of the DWD, special topic July 2003
Dresden, August 2002
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Häufigkeit der Tagesniederschläge in Klassen in Baden-Württemberg von 1971 - 2000
aus Feldmann, Früh, Schädler, Panitz, Keuler, Jacob, Lorenz, MZ Vol. 17, No. 4, 455-465 (2008)
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Anteil der Niederschlagsklassen am Gesamtniederschlagin Baden-Württemberg von 1971 - 2000
aus Feldmann, Früh, Schädler, Panitz, Keuler, Jacob, Lorenz, MZ Vol. 17, No. 4, 455-465 (2008)
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Methode
• Berechnung der Vergangenheit
und
Vergleich mit Beobachtungen
Güte des Modells (Alpenniederschlag)
• Zukunftsszenarien
(Global, Europa und Deutschland)
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![Page 15: Konvektive Extremereignisse - eine Herausforderung für die Regionale Klimamodellierung Prof. Dr. Daniela Jacob Max-Planck-Institut für Meteorologie, Hamburg](https://reader035.vdokument.com/reader035/viewer/2022070310/55204d6249795902118b6b5b/html5/thumbnails/15.jpg)
Temperatur-änderung
Mitte des JH
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Niederschlags-änderung
Mitte des JH
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Mittel-Europa, del T für 2021-2050
GCMs in blau
Mittel-Europa, del P für 2021-2050
GCMs in blau
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Niederschlags- [%] und Temperaturänderung [°C] 2071-2100 zu 1961-1990
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Niederschlagsänderungen (%)
für 2071-2100 im Vergleich zu 1961-1990
A1B A2B1
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![Page 21: Konvektive Extremereignisse - eine Herausforderung für die Regionale Klimamodellierung Prof. Dr. Daniela Jacob Max-Planck-Institut für Meteorologie, Hamburg](https://reader035.vdokument.com/reader035/viewer/2022070310/55204d6249795902118b6b5b/html5/thumbnails/21.jpg)
Änderung der Starkniederschläge (mm/d)
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A1B Magdeburg: Gumbel-Verteilung
Januar
Juli
Monatsniederschlagssumme [mm/Monat] 1950-2099:
0
0.005
0.01
0.015
0.02
0.025
0 25 50 75 100 125 150 175 200 225 250
mm/Monat
pdf [
(mm
/Mon
at)-1
]
0
0.005
0.01
0.015
0.02
0.025
0 25 50 75 100 125 150 175 200 225 250
mm/Monat
pdf [
(mm
/Mon
at)-
1]
Juli 1950 Juli 2099
19502099
19502099
![Page 23: Konvektive Extremereignisse - eine Herausforderung für die Regionale Klimamodellierung Prof. Dr. Daniela Jacob Max-Planck-Institut für Meteorologie, Hamburg](https://reader035.vdokument.com/reader035/viewer/2022070310/55204d6249795902118b6b5b/html5/thumbnails/23.jpg)
Winter: PDF Heute und Ende des 21.Jh.
Winter: Niederschlags-Wahrscheinlichkeitsdichtefunktion
0
0,05
0,1
0,15
0,2
0,25
0,3
0,35
0-0.1 0.1-1 1-2 2-3 3-5 5-7.5 7.5-10 10-15 15-20 20-25 25-50 50-100 100-
Niederschlagsintensität
Wah
rsch
einl
ichk
eit
___
1951-2000 2051-2100
Zunahme
![Page 24: Konvektive Extremereignisse - eine Herausforderung für die Regionale Klimamodellierung Prof. Dr. Daniela Jacob Max-Planck-Institut für Meteorologie, Hamburg](https://reader035.vdokument.com/reader035/viewer/2022070310/55204d6249795902118b6b5b/html5/thumbnails/24.jpg)
C20 A1B - C20 B1 - C20 A2 - C20
Absolutes
Temperaturmaximum 36,3 4,0 3,2 6,5
Hunmindex (Sommer; JJA)
26,6 2,3 1,6 2,3
Frosttage/Jahr
45,3 -33,1 -24,9 -32,0
Gradtagszahl
3788,0 -1068,3 -727,37 -1026,6
Größte 5-Tages-
Niederschlagssumme / Jahr 73,8 5,8 4,5 5,8
Größte 1-Tages-
Niederschlagssumme / Jahr 40,1 7,7 5,6 7,0
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Precipitation Intensities
0
5
10
15
20
25
30
35
0-1 1-2 2-3 3-5 5-10 10-20 20-30 >30
class in mm/day
%
ECHAM C20 ECHAM A1B REMO C20 REMO A1B
Extreme Events in the A1B Scenario
1961-1990 2061-2090
Ist dies ein robustes Verhalten?
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Zusammenfassung und Ausblick
• konvektive Extremereignisse richten weltweit Schäden an
• sie haben sehr unterschiedliche Ausdehnungen und Stärken
• sie können grob modelliert werden, aber sehr feine Gitterauflösungen in den Modellen sind notwendig und viele Details fehlen noch (Boen, Hagel )
• Kombinationen von meteorologischen Parametern können Situationen dramatisch verschärfen
• es gibt erste Signale, dass sich diese extremen konvektiven Ereignisse im Sommer und im Winter verstärken (in Intensität und Häufigkeit)