research with vision ... IFHGK
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Sonneneinstrahlung und Niederschlag

in Zentraleuropa

 

Angewandte Klimaforschung für ausgewählte Tourismusstandorte

 

von Hans-J. Dammschneider

 

Klima und Klimawandel sind aktuelle Themen, die die Gesellschaft umtreiben. Sorgen um ein kommendes ´zu viel´ an Lufttemperaturen oder vielleicht auch ein ´zu wenig´ an Niederschlag beschäftigen die Medien intensiv. Es liegt Alarmismus in der Luft, wenn es um die Zukunft des langfristigen Wetters geht … und dies berührt ´natürlich´ in grossem Umfang auch den Tourismus und die wirtschaftlich-konstruktive Planung von Feriendestinationen in der Mitte Europas.

 

Dabei scheint eigentlich eines klar zu sein: Wenn´s um unsere Ferien und unsere Freizeit geht, dann kann das Wetter doch gar nicht warm und trocken genug sein? Aber ist dies wiederum dann nicht ein Widerspruch zu den Befürchtungen des ´zu viel´ an Hitze und ´zu wenig´ an Regen in Europa?

 

Ja und nein. Unsere Gesellschaft macht sich Gedanken um Trends, die weltweit erkennbar sind und die, ganz allgemein gesehen, offenbar dazu Anlass geben, sich Sorgen machen zu müssen. Das CO2 steht im Mittelpunkt. Es soll der primäre Grund dafür sein, dass sich unser Klima so wandelt wie es eine gesellschaftliche Mehrheit nicht gerne sieht. Die Bürger werden aufgerufen und letztlich sogar gesetzlich gezwungen, Abstand von einem ´zuviel´ an CO2 zu nehmen. Die Stichworte Decarbonisierung und Energiewende („weg von Öl und Kohle … hin zu erneuerbar-nachhaltigen Quellen wie Sonne und Wind“) mögen uns vor Augen halten, was nicht mehr geht und was wir in der Industrie und im privaten Sektor machen sollten: Vermeiden und einsparen … bis hin zum gänzlichen Verzicht auf fossile Brennstoffe. Dafür kommt die Ausweitung einer noch aufzubauenden Wasserstoffproduktion und die Forcierung geplanter on-/offshore Windparks und grossflächiger Solarfelder sowie sogar der Vorschrift zum Bau/Aufstellung privater bzw. unternehmerischer Photovoltaikanlagen (Dach- und Hallenabdeckungen).

 

Dabei geht vergessen, dass ein gewisses Mehr an CO2 , welches aus der konventionellen Energieerzeugung ´entweicht´, auch sein Gutes hat: Das Pflanzenwachstum wird mit einem steigenden CO2-Gehalt der umgebenden Atmosphäre (tatsächlich bewusst herbeigeführt z.B. im Treib-/Gewächshaus) ganz objektiv gefördert. D.h. die Erde wird mit CO2 als einer Art Pflanzennährstoff zur Photosynthese deutlich grüner, das Angebot an (primär pflanzlichen) Nahrungsmitteln ist in den letzten Jahrzehnten allein deshalb bereits grösser geworden … zum Glück der Menschheit, denn die zu versorgende Weltbevölkerung nimmt zu, ganz ähnlich wie das CO2 in der Atmosphäre.

 

Abb. 1: Trägt man den CO2-Gehalt als Funktion der Weltbevölkerung für den Zeitraum 1960 bis 2015 auf, ergibt sich eine erstaunlich gute Korrelation zwischen beiden Größen, und das ganz unabhängig vom be-trachteten Jahr. Setzt man ein Polynom dritten Grades als Korrelationsfunktion an, ergibt sich ein fast perfekter Zusammenhang mit einem Bestimmtheitsmaß von R²=0,9992. Diese Korrelationsfunktion könnte man nun zum Beispiel dazu nutzen, den CO2-Gehalt für die Zukunft vorauszusagen, die Bevölkerungsentwicklung ist nämlich erstaunlich gut prognostizierbar.

 

Unsere Ferien und unsere Freizeit werden wir zukünftig, wenn es nach dem Willen eines (mehrheitsfähigen?) politischen Postulats geht, bevorzugt in heimischen Landen verbringen. Fernreisen, vor allem mit dem Flugzeug, sollen sehr viel seltener stattfinden. Vielmehr sei es angeraten, die heimische Natur (gerade in der Mitte Europas) wieder verstärkt zu entdecken, also beispielsweise mehr Ferien in der Schweiz oder in Deutschland zu machen.

 

Wir sprechen von der Schnittmenge aus Klima(wandel) und Tourismus. Hierzu bedarf es zukünftig einer erweiterten, gezielten und angewandten Forschung. Denn nur die reine Grundlagenuntersuchung des Klimas, wie sie die Universitäten z.Zt. meist betreiben, lässt noch nicht erkennen, was die (atmosphärischen) Veränderungen auch für praktischen Auswirkungen auf das (menschliche) Leben selbst haben können, gerade auch im Umfeld des Tourismus.

 

Hieran, an der Erforschung der potentiellen und tatsächlichen Wechselwirkungen bzw. Rückwirkungen/Auswirkungen, werden wir im IFHGK in den nächsten Monaten und Jahren intensiv arbeiten.

 

Unser erstes Ziel im IFHGK wird sein, die Auswirkungen des Klimawandels vor allem auf Ferienstandorte zu betrachten, die im Bereich der unteren alpinen Höhenlagen (Schweiz und Österreich) und der vergleichbar hohen deutschen Mittelgebirge situiert sind. Denn just diese Zonen zwischen 400 und 800m NN sind ja grundsätzlich bereits mit relativ geringeren Lufttemperaturen ´belastet´ als jene Gebiete des Flach- bzw. Unterlandes, die auf 100 - 300m über dem Meer liegen … und dort oftmals grössere zusammenhängende Besiedlungs- und Industrieflächen bzw. sogar sogenannte Wärmeinseln ausbilden.

 

Diesen vom Klimawandel negativ betroffenen Lebensbereichen, so darf man unterstellen, werden bei zunehmenden Lufttemperaturen die Bewohner (zumindest zeitweise, also z.B. in den Ferien) tendenziell versuchen zu entfliehen ... weg von klimawandelbedingten ´hotspots´ und hin zu den höher gelegenen und damit temperaturbevorzugten Mittelgebirgen/randalpinen Lagen, die mit ihrer Bewaldung und vielleicht sogar lokalem Seeanstoss eindeutig thermische Vorteile haben … und die mit der (gleichzeitig) verkehrlich angestrebten CO2-Vermeidungs-stragie dann sogar besser und vor allem ökologischer/umweltgerechter erreichbar sind als Fernreisegebiete am Mittelmeer oder in Übersee.

 

Zum Einstieg und einer ersten grundsätzlichen Charakterisierung des Untersuchungs-programms haben wir uns ein Beispiel aus dem Bereich der Zentralschweiz angeschaut. Wir wollen wissen, wie das Klima in den Mittellagen der Nordalpen ist und schauen, ob wir aus ersten Überblicksdaten bereits etwas zur potentiellen Zukunft des Tourismus herauslesen können … unter den Aspekten des Klimawandels.

 

Beginnen wir mit dem, was uns in der Freizeit/den Ferien gerne auf den ´Pelz´ scheinen darf: Sonne und Strahlung.

 

Wir blicken auf die lokale Globalstrahlung und auf die Wolkenbedeckung, um die tatsächliche Sonnenscheindauer bzw. deren natürliche Schwankungen zu analysieren. Sonnenstunden und Strahlung, das sind innerhalb des Klimasystems Faktoren, die für den Tourismus relevant sind … und nicht nur die vordergründige Lufttemperatur, die aber natürlich auch wichtig für´s positive Urlaubserlebnis ist.

 

Quasi zum Start aller Betrachtungen sei gleich das (mit) Wichtigste vorweg geschickt: Beim Klima läuft nahezu alles in Zyklen. Nicht nur die Temperaturen sind veränderlich, sondern natürlich auch alle anderen ´steuernden´ Faktoren im Klimasystem. Ein quasi-lineares Verhalten gibt es dabei nirgendwo und bei keinem Parameter: Nicht im Klima allgemein, nicht bei den Temperaturen und ganz ohne Frage auch nicht bei der Strahlung, obwohl letztere ja nur extraterrestrischen Ursprungs und damit unabhängig vom man made climate change ist.

Während bei den Temperaturveränderungen (´der´ Klimawandel) bereits ganz offiziell der Trend klar sein soll („es wird immer wärmer“), ist dies für andere Faktoren aber offenbar doch nicht so leicht erkennbar:  Bei keinem der bekannten Klimaelemente ist die Tendenz der tatsächlichen Naturdaten wirklich eindeutig, auch wenn numerische Modelle, die man beim ´climate change´ einsetzt, dies vielfach projizieren. Aber Modelle schaffen nur mathematische Szenarien und erstellen keineswegs handfeste Prognosen … die grösste Wahrheit liegt immer noch in dem, was wir auch wirklich in der Natur messen bzw. direkt nachweisen können.

 

Wir sehen, dass die Strahlung sich über die Jahre verändert (siehe Abb. 2). Eine Veränderlich-keit bzw. Zyklizität zeigt sich dabei grundsätzlich in allen Gebieten Europas … aber durchaus abweichend im Verlauf, d.h. unterschiedlich intensiv (Amplitude) und unterschiedlich im Auf und Ab (Frequenz) je Jahreszeit:

 

Abb. 2 : „allsky insolation clearness“-Index für den Standort LUZERN (Schweiz). Der Verlauf bzw. Ganglinie gibt einen Hinweis auf die ´Durchlässigkeit´ für Strahlung, die auf die Erde trifft (Daten: NOAA).

 

 

D.h. auch, dass Sommer- und Winterwerte über die Zeit unterschiedliche Tendenzen aufweisen. Dies gilt genauso bzw. ähnlich für andere Bereiche Europas, die wir ja ebenfalls und vergleichend analysieren wollen, nachfolgend z.B. in einem Ort im deutschen Mittelgebirge „Harz“:

 

Abb. 3 :  Strahlungseintrag in kwh/m2/Tag für den Standort ZORGE (Harz, Deutschland ; Daten der NOAA).

 

 

Die nächste Frage nun: Gibt es Übereinstimmungen/Parallelen zwischen den o.a. Verlaufs-trends der Strahlung zur zeitlichen Entwicklung der Niederschlagsmengen dieser Gebiete? Grundsätzlich sollte es Ähnlichkeiten zwischen der „clearness“ und der Regenwahrscheinlich-keit geben, denn ´mehr´ clearness meint weniger Wolken und damit eigentlich im Trend auch weniger Niederschlag?

 

Wie Abb. 4 zeigt, ist dies allerdings (zumindest hier) keineswegs direkt erkennbar und macht unmittelbar deutlich, welche (Forschungs-)Arbeit noch vor uns liegt. Dennoch ist eines durch-aus schon ablesbar, nämlich, dass auch die Niederschläge in einer langperiodischen Zyklizität (siehe hier Winterzeiträume der Jahre 1871-2021) stehen:

Abb. 4: Jährliche Niederschlagsmengen in LUZERN zwischen 1971 und 2021 im Winter (Daten: METEO Swiss)

 

 

Hierbei ist nicht erkennbar, dass es sich um ein Phänomen im Zuge der Industrialisierung handelt, d.h. einer CO2-Abhängigkeit unterliegt. Im Gegenteil gehen ab 1970 die Nieder-schläge zurück, während sie zwischen 1880 und 1970 i.M. deutlich zunahmen … eine CO2-Komponente/Einfluss ist damit (zumindest vordergründig) zunächst nicht erkennbar/ableitbar.

 

Leider nur an ausgewählten Orten wird direkt (also nicht nur per Satellitenaufnahme) die Sonnenscheindauer aufgezeichnet. Für den Harz gibt es dazu am höchsten Berg dieses Mittelgebirges die Station „BROCKEN“:

Abb. 5: Sonnenscheindauer am Standort „Brocken“ (Oberharz) und Verlauf des atlantischen AMO-

              Index (je mit Polynom), Zeitraum „Winter“ (Daten: DWD und NOAA)

 

 

Man erkennt recht gut, dass zwar auch die Zahl der Sonnenscheinstunden ´schwingend´ verläuft, allerdings dies NICHT deckungsgleich mit der des (ebenfalls für den Zeitraum „Winter“, siehe Abb. 3) satellitengestützt aufgenommenen „Clearness“-Index geschieht. Jedoch ist hier ein den Klimatologen inzwischen bekanntes Phänomen überschlägig gleichlaufend erkennbar: Die Zyklizität der AMO, d.h. der Atlantischen Multidekaden Oszillation. Diese besitzt seit Jahr-hunderten nachweislich eine Periodizität von rd. 60 Jahren und gibt ein im Atlantik natürliches auf und ab der Wassertemperaturen wieder … deren thermische (und darüber hinaus-gehende?) Auswirkungen bis nach Europa reichen (siehe Veröffentlichung unter Beteiligung des IFHGK „Decadal and multidecadal natural variability in European temperature“).

 

Die Sonnenstunden besitzen nicht nur je Tag bzw. Monat eine grosse Bandbreite, da natürlich vor allem die Bewölkung einen unmittelbaren Einfluss nimmt: „Scheint“ die Sonne bei klarem Himmel wird es wärmer, haben wir eine dichte Wolkendecke, und damit Abschattung, werden die Temperaturen unmittelbar abfallen. Es handelt sich um den Soforteffekt, der im Unterschied zu den langfristigen Veränderungen in Abb. 5 immer und jederzeit tagsüber eintreten kann. Aber zurückkommend auf die mittelfristigen Schwankungen der Sonnenstunden und am Bei-spiel eines Grossraums gezeigt, liegen die potentiellen Maxima und Minima des Sonnen-scheins in einigen Jahren durchaus markant auseinander: Während in Abb. 6 i.M. der 70er/ 80er Jahre des letzten Jahrhunderts 1500 Sonnenstunden/Jahr auftraten, waren es nur 25 Jahre später (Beginn des 21.Jahrhunderts) dann beachtliche 200 Stunden/Jahr mehr! Diese Unterschiede sind nicht akademisch, sondern für „gute“ oder „schlechte“ Jahre im Tourismus mit verantwortlich. Hier ist es nicht der allgemeine Klimawandel, der Einfluss nimmt, sondern es sind eben auch Periodizitäten bzw. Zyklizitäten, welche (hier im Beispiel) im Bereich des Harzes die Feriengäste oftmals im wahrsten Sinne des Wortes ´betrüben´ können.

Abb. 6 : Periodizität im Verlauf der Sonnenscheinstunden (Land Sachsen-Anhalt; Daten des DWD)

 

 

Die Auswirkungen sogenannten ´guten´ Wetters sind für das Urlaubsverhalten stets im Hintergrund zu beachten … wo darf ich für meine diesjährigen Ferien das ´bessere´ Wetter erwarten? Wo könnte es im kommenden Sommer nicht nur wärmer sein, sondern vor allem auch weniger regnen? Das sind ganz praktische Überlegungen, die bestimmte Ferienregionen durchaus bemerken, spätestens dann, wenn in der Bilanz der Kommunen hinsichtlich der Übernachtungszahlen und damit auch der Steuereinnahmen aus Hotelerie und Gastronomie die Zahlen negativ werden.

 

Was man klar erkennt, ist, dass Tourismusplanung auch auf die Klimaveränderungen der aktuellen Perioden schauen sollte. Es ist nicht nur die weite Zukunft, es ist auch das hier und heute, aus dem sich oftmals bereits Trends ablesen lassen und deren ´Grösse´ sich planungstechnisch durchaus einpreisen lassen. Dazu und hier zum Abschluss noch das Beispiel des Niederschlags im Harz: Auch dabei gibt es Hinweise auf Muster, die wir uns im IFHGK genauer anschauen sollten … :

Abb. 7 : Niederschlag im Harz, Station BRAUNLAGE, zwischen 1973 und 2018: Gibt es aktuell einen Trend zu trockeneren Verhältnissen?

 

 

Stoppen wir an dieser Stelle unseren Einstieg in´s Thema ab und stellen fest: Es gibt, und das wird bereits mit den kurzen Einführung erkennbar, noch grosse Wissenslücken in der Er-forschung des Klima(wandels) … und damit kommen natürlich auch Unsicherheiten für die potentiellen Auswirkungen in nahezu allen touristischen Aktivitäten auf den Tisch. Wir er-kennen: Science is NOT settled!

 

Das IFHGK wird die Daten, welche durchaus weit zurückreichend und in guter Qualität für eine Unzahl an Standorten zur Verfügung stehen, in den kommenden Monaten intensiv aus- und bewerten. Unsere wissenschaftliche Aufgabe sehen wir dabei in der vergleichenden Unter-suchung aller Parameter, die in Konsequenz nachhaltigen Einfluss auch auf den Tourismus nehmen.

 

Dies ist nicht allein die Frage, welche Lufttemperaturen uns zukünftig erwarten, sondern weit darüber hinaus die Tatsache, dass (wie o.a.) auch ´Strahlung und Niederschlag´ mehr als wichtige Faktoren für die Planung und Umsetzung von Bauvorhaben in Ferien- und Urlaubs-regionen sind. Bereits im Mittelalter zur Zeit des sogenannten Wärmeoptimums (950 - 1250 n.Chr.) war in vielen Gebieten Mitteleuropas verstärkt der norditalienische bzw. toskanische Baustil anzutreffen: Eine offene Bauweise mit guter Durchlüftung der Wohnbereiche gewann bei den damaligen Bauherren Zulauf gegenüber den bis dahin üblichen eher massiven aber kälteresistenteren Konstruktionen der vorhergehenden relativen Kaltzeit zwischen 300 und 600 n.Chr..

 

Dass sich dies dann aber auch wieder änderte, da mit der sogenannten kleinen Eiszeit erneut eine deutlich kühlere Phase des Klimas einsetzte, spricht nur dafür, dass die bereits klar hervorgehoben Zyklizitäten des Klimawandels auch ohne CO2-Einfluss abliefen. Dies wird auch in Zukunft so bleiben, selbst wenn z.Zt. eine Dominanz der anthropogenen (CO2) bedingten Temperaturzunahme hinter dem Klimawandel vermutet wird.

Abb. 8: Schema der natürlichen Temperaturschwankungen in Europa (Schönwiese 2019)

 

 

Nachfolgend zwei aktuelle Veröffentlichungen, peer-reviewed und in anerkannten internationalen Fachzeitschriften erschienen, die aus dem IFHGK stammen bzw. an denen Mitglieder des IFHGK beteiligt haben:

 

  1. (2022) How Reliable Are Global Temperature Reconstructions of the Common Era?

von Sebastian Lüning 1,* und Philipp Lengsfeld 2

 

1 Institute for Hydrography, Geoecology and Climate Sciences, Hauptstraße 47, 6315 Ägeri, Switzerland

2 Re:look Climate GmbH Berlin, Prenzlauer Allee 186, 10405 Berlin, Germany; lengsfeld@relook-climate.de

*Correspondece: luening@ifhgk.org

 

https://www.mdpi.com/2673-4834/3/1/24

 

 

  1. (2020) Decadal and multidecadal natural variability in European temperature

von Horst-Joachim Lüdecke a, Richard Cina b, Hans-Joachim Dammschneider c, Sebastian Lüning c,*

 

a University of Applied Sciences HTW, Saarbrücken, Germany

b St. Louis, Missouri, USA

c Institute for Hydrography, Geoecology and Climate Sciences, Hauptstraße 47, 6315, Ägeri, Switzerland

 

10.1016/j.jastp.2020.105294

 

 

 

 

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Dr. Hans-J. Dammschneider , Institut für Hydrographie, Geoökologie und Klimawissenschaften (IFHGK) , Hauptstr. 47 , CH- 6315 Ägeri , dr.dammschneider@ifhgk.org

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