Immer stärkere Hitzeextreme gehören zu den gravierendsten und meistdiskutierten Auswirkungen des menschengemachten Klimawandels. Solche Extreme werden oft relativ zur lokalen Temperaturverteilung definiert, zum Beispiel als Überschreitung eines bestimmten Perzentils, das oft mit Hilfe eines gleitenden Fensters (engl. running window) entlang des Jahresganges berechnet wird. Ein solcher Ansatz berücksichtigt die Anpassung von Umwelt und Gesellschaft an lokale Gegebenheiten und soll Vergleiche von Extremen zwischen Regionen und Datatenstäzen sowie ein Auftreten von Hitzeextremen auch außerhalb des Sommers ermöglichen.

Implizit wird dabei angenommen, dass eine Definition von Extremen zum Beispiel als Überschreitung des 90 Perzentils dazu führt, dass Extreme mit einer mittleren Häufigkeit von ca. 10% auftreten, unabhängig von Region, Jahreszeit und Datensatz. Wir zeigen, dass diese in der wissenschaftlichen Litaratur regelmäßig getroffene Annahme nicht korrekt ist. Abhängig von der Weite des verwendeten gleitenden Festers, kann die Frequenz der Überschreitung des 90 Perzentils weniger als 5% betragen, was einem relativen Fehler von 50% entspricht. 

Da dieser Fehler auf die Stärke der jahreszeitlichen Schwankungen zurückzuführen ist, tritt er systematisch auf. Er kann zu unerwarteten Ergebnissen und zu einer falschen  Interpretationen der Extremfrequenz in verschiedenen Kontexten führen, zum Beispiel: 

• Extreme treten aufgrund des Fehlers nicht in allen Jahreszeiten mit der gleichen Wahrscheinlichkeit auf. Typischerweise werden sie in der warmen Jahreszeit leicht überschätzt, in der kalten Jahreszeit leicht unterschätzt und in den Übergangszeiten stark unterschätzt.
• Vergleiche von Extremen (und abgeleiteten Größen wie Hitzewellen) zwischen Regionen sind nicht fair, wenn sich der Fehler und damit die Wahrscheinlichkeit des Auftretens von Extremen regional unterscheidet.
• Vergleiche von Datensätzen mit unterschiedlicher Fehlerstruktur können zu künstlichen Unterschieden führen, die fälschlicherweise als Klimamodellfehler (im Vergleich mit Beobachtungen) interpretiert werden können, obwohl sie tatsächlich auf einen Methodenfehler zurückzuführen sind.

Abbildung: Relativer Fehler in der Frequenz von Hitzeextremen basierend auf täglichen Daten von ERA5 im Mittel von 1961-1990. Extreme sind als Überschreitung des 90 Perzentils für jeden Tag im Jahr definiert, die Berechnung des Perzentils verwendet ein gleitendes Fenster über 31 Tage. Der Fehler ist die relative Abweichung von den erwarteten 10% Extremen.

How to cite: Brunner, L. and Voigt, A.: Systematische Fehler in der Definition von Temperaturextremen und ihre Auswirkungen, 13. Deutsche Klimatagung, Potsdam, Deutschland, 12–15 Mar 2024, DKT-13-8, https://doi.org/10.5194/dkt-13-8, 2024.

Unter dem Einfluss des weltweiten Klimawandels nehmen extreme Wetterereignisse in den letzten Jahrzehnten an Häufigkeit und Intensität zu (Masson-Delmotte et al., 2021; Tradowsky et al., 2023). Starkregenereignisse rücken dabei in einen besonderen Fokus. Die bei solchen Ereignissen auftretenden Niederschlagsmengen können in kürzester Zeit so hoch ausfallen, dass es auch abseits von Gewässern zu katastrophalen Überflutungen mit hohem Schadenspotenzial kommt.

Als Beitrag zu einer optimalen Vorbereitung auf die Folgen von Starkregenereignissen erarbeitet das Bundesamt für Kartographie und Geodäsie (BKG) seit Januar 2023 gemeinsam mit Fachbehörden aus Bund und Ländern eine deutschlandweite, auf gemeinsamen Standards basierende, Hinweiskarte zu Starkregengefahren. Nach Abschluss der Kartierungen in der ersten Jahreshälfte 2024 wird diese der Politik, der Verwaltung und der gesamten Bevölkerung frei zugänglich zur Verfügung stehen.

Der Geodatenbestand des Bundes und der Länder ist wesentliche Grundlage für die hydronumerisch-zweidimensionale Modellierung. Ein Digitales Geländemodell mit einer Gitterweite von einem Meter (DGM1) bildet die Basis. In dieses werden Straßendurchlässe und deren Dimensionen, 3D-Gebäudemodelle, Pump- und Schöpfwerke sowie Landbedeckungsdaten integriert, um eine hydrologisch wirksame Anpassung und somit einen realistischen Abfluss zu erzielen.

Die Hinweiskarten Starkregengefahren zeigen realistische Simulationsereignisse zu möglichen Überflutungsszenarien, die dem Starkregenindex nach Schmitt et al., 2018 folgen. Basierend auf einem außergewöhnlichen 100-Jährigen, das KOSTRA-Daten des Deutschen Wetterdienstes nutzt, sowie einem extremen Starkregenereignis mit einem Niederschlag von 100 mm/h werden Überflutungstiefen, Strömungsgeschwindigkeiten (siehe Abb. 1 und Abb. 2) und Strömungsrichtungen dargestellt. Die Hinweiskarten Starkregengefahren können somit eine initiale Einschätzung eines Risikopotentials liefern, welche dann in Kombination mit bestehendem Fachwissen vor Ort die Maßnahmenplanung erheblich vereinfachen soll. Sie dient damit als wichtiges Instrument, um durch Starkregen gefährdete Bereiche zu identifizieren. Kommunen, Planern und Einsatzkräften wird es damit bundesweit ermöglicht, adäquate Maßnahmen abzuleiten, sowohl präventiv als auch im akuten Katastrophenfall.

Referenzen

Masson-Delmotte, V., Zhai, P., Pirani, A., Connors, S.L., Péan, C., Berger, S., Caud, N., Chen, Y., Goldfarb, L., Gomis, M.I., Huang, M., Leitzell, K., Lonnoy, E., Matthews, J.B.R., Maycock, T.K., Waterfield, T., Yelekçi, O., Yu, R., Zhou, B. (Hrsg.): Climate Change 2021: The Physical Science Basis. Contribution of Working Group I to the Sixth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC). Cambridge University Press, Cambridge, United Kingdom and New York, NY, USA, <doi:10.1017/9781009157896>.

Schmitt, T. G. et al.: Einheitliches Konzept zur Bewertung von Starkregenereignissen mittels Starkregenindex, KA Korrespondenz Abwasser, Abfall, 2018(65), Nr. 2.

Tradowsky, J.S., Philip, S.Y., Kreienkamp, F. et al.: Attribution of the heavy rainfall events leading to severe flooding in Western Europe during July 2021. Climatic Change 176, 90 (2023). <https://doi.org/10.1007/s10584-023-03502-7>.

How to cite: Wimmer, L. and Hovenbitzer, M.: Bundesweit Einheitliche Hinweiskarten Starkregengefahren: Ein Beitrag zur Klimawandelvorsorge, 13. Deutsche Klimatagung, Potsdam, Deutschland, 12–15 Mar 2024, DKT-13-3, https://doi.org/10.5194/dkt-13-3, 2024.

Die Wirkungen von Extremwetter auf den Verkehrssektor sind vielfältig. Überflutungen und Sturzfluten aufgrund von Starkregen führen beispielsweise zu vermehrten Streckensperrungen und erhöhen die Anfälligkeit für Unterspülungen von Straßen und Schienen. Sturmereignisse verursachen erhebliche Schäden durch Windbruch und Sturmwurf. Binnenwasserstraßen leiden unter extremen Niedrigwasserabflüssen, die die Schiffbarkeit beeinflussen. Küstenwasserstraßen, die insbesondere vom fortlaufenden Anstieg des Meeresspiegels beeinflusst werden, sind zusätzlich anfällig für extreme Tidewasserstände in Folge von Sturm.

Wissenslücken über das Auftreten von Extremwetterereignissen und deren Auswirkungen auf den Verkehrssektor sind im Prozess geschlossen zu werden. Im Rahmen des BMDV-Expertennetzwerks, eines Ressortforschungsprojekts im Bundesministerium für Digitales und Verkehr (BMDV), haben sich daher sieben Bundesoberbehörden zusammengeschlossen. Eines ihrer gemeinsamen Ziele ist die Erweiterung des Wissens darüber, wie die Bundesverkehrswege bereits heute und in Zukunft von den Auswirkungen des Klimawandels und extremen Wetterereignissen betroffen sind, damit Personen, die für Planung, Bau und Betrieb der Bundesverkehrsinfrastrukturen zuständig sind, rechtzeitig Anpassungsmaßnahmen ergreifen können.

Zusätzlich zur Entwicklung neuer hydro- und meteorologischer Datensätze zur Erkennung aktueller und zukünftiger Klimaveränderungen werden diese mittels Wirkmodellen in konkrete Auswirkungen des Klimawandels auf die Bundesverkehrswege übersetzt. Dabei wird detailliert analysiert, welche Streckenabschnitte eine erhöhte Klimaexposition und -sensitivität aufweisen.

Beispielsweise wurde ein Datensatz entwickelt, der die Ermittlung des zukünftigen Auftretens von Sturmereignissen und Starkregen in höherer räumlicher Auflösung ermöglicht. Darüber hinaus wurde untersucht, ob rezente Hitzeextreme der letzten Jahre in Zukunft normal sein werden. Zudem wurde analysiert, wie sich die potentielle Auftretenswahrscheinlichkeit von Sturmebben und Sturmfluten durch die Einflüsse des Klimawandels ändert. Basierend auf diesen Grundlagen, wurden konkrete Auswirkungen auf die Tidedynamik in Gebieten der Seeschifffahrtsstraßen, das Gefährdungspotential gegenüber wasserhaltigen Massenbewegungen im Schienenverkehr oder die Exposition von Bundesfernstraßen gegenüber Sturmwurf untersucht. In verschiedenen Studien wurde zudem detaillierter ermittelt, wie Klimaextreme und auftretende Schäden oder Störungen an Infrastrukturelementen zusammenhängen und Extremereigniskataloge entwickelt, um die Ursachen und Auswirkungen von Ereignissen, wie z.B. Niedrigwasser und Hochwasser, strukturiert zu erfassen und analysierbar zu machen.

How to cite: Klippel, L., Hänsel, S., Nilson, E., Szymczak, S., Seiffert, R., Schade, N., and Stell, M.: Die Anfälligkeit der Bundesverkehrswege gegenüber Extremwetterereignissen: Die Klimaexposition heute und in Zukunft , 13. Deutsche Klimatagung, Potsdam, Deutschland, 12–15 Mar 2024, DKT-13-4, https://doi.org/10.5194/dkt-13-4, 2024.

Vor dem Hintergrund des voranschreitenden Klimawandels und der dabei verstärkt auftretenden Extremereignisse tritt die Frage nach zugrundeliegenden charakteristischen (Ko-) Variabilitätsmustern in sowie zwischen verschiedenen Erdsystemkomponenten zunehmend in den Vordergrund, um einerseits das grundlegende Prozessverständnis in Bezug auf das Auftreten solcher Extremereignisse zu verbessern und andererseits Potenziale für eine bessere Vorhersage künftiger Ereignisse zu erschließen. Insbesondere für sommerliche Hitzewellen in Europa, aber darüber hinaus auch in den gesamten Extratropen der Nordhalbkugel, spielen hierbei strukturelle Eigenschaften der atmosphärischen Zirkulation ebenso eine Rolle wie Oberflächentemperatur-Anomalien der angrenzenden Ozeanbecken.

Dieser Beitrag fasst die Ergebnisse zweier aktueller Studien zusammen, die verschiedene neuartige Methoden der statistischen Datenanalyse nutzen bzw. weiterentwickeln, um entsprechende Prozesszusammenhänge zu identifizieren und anschließend zu quantifizieren.

Zum Einen werden statistische Zusammenhänge zwischen sogenannten Doppeljet-Zuständen des Jetstreams und dem Auftreten von Hitzewellen [1] mittels eines simplen, als Überdeckungsraten-Analyse (Interval Coverage Analysis, InCA) bezeichneten statistischen Ansatzes untersucht, welcher klar demonstriert, dass verschiedene Regionen der Nordhalbkugel im Fall von sommerlichen Doublejet-Ereignissen überproportional häufig von Hitzewellen betroffen sind, während diese in anderen Regionen statistisch signifikant unterdrückt zu sein scheinen.

Zum Anderen werden Zusammenhänge zwischen Meeresoberflächentemperatur-Anomalien im Atlantik und dem Ostatlantischen Telekonnektionsmuster, welches eine besondere Bedeutung für sommerliche Großwetterlagen über Europa hat, mittels Kausaleffekt-Netzwerken auf Basis des PCMCI-Algorithmus, einer Methode der kausalen Prozessinferenz, analysiert [2]. Die Ergebnisse zeigen statistisch relevante Zusammenhänge speziell in den letzten Jahrzehnten, welche ein gewissen subsaisonales bis saisonales Vorhersagepotenzial bergen, jedoch auf multidekadischen Zeitskalen nicht robust erscheinen. Weitergehende Untersuchungen sind notwendig, um die entsprechenden externen Einflussfaktoren weitergehend zu identifizieren und zu quantifizieren.

Die vorgestellten Untersuchungen wurden durch das Bundesministerium für Bildung und Forschung im Rahmen der Projekte ROADMAP sowie DryRivers finanziell unterstützt.

[1] E. Rousi, K. kornhuber, G. Beobide-Arsuaga, F. Luo, D. Coumou: Accelerated western European heatwave trends linked to more-persistent double jets over Eurasia. Nature Communications, 13, 3851 (2022)

[2] J. Carvalho-Oliveira, G. di Capua, L. Borchert, R. Donner, J. Baehr: Causal associations and predictability of the summer East Atlantic teleconnections. Weather and Climate Dynamics, in revision, doi: 10.5194/egusphere-2023-1412 (2023)

How to cite: Donner, R., di Capua, G., and Diedrich, D.: Zwei neue statistische Ansätze zur Verbesserung von Prozessverständnis und saisonaler Vorhersagbarkeit sommerlicher Hitzewellen in Europa und den Extratropen der Nordhalbkugel, 13. Deutsche Klimatagung, Potsdam, Deutschland, 12–15 Mar 2024, DKT-13-58, https://doi.org/10.5194/dkt-13-58, 2024.

Intraseasonal variation of rainfall extremes within boreal summer in the Indo-Pacific region is driven by the Boreal Summer Intraseasonal Oscillation (BSISO), a quasi-periodic north-eastward movement of convective precipitation from the Indian Ocean to the Western Pacific.

Here, by using unsupervised machine learning tools, we illustrate how these extremes travel within the region on three distinct propagation pathways: north-eastward, eastward-blocked, and quasi-stationary. The Pacific sea surface temperatures modulate the propagation - with El Ni\~no-like (La Ni\~na-like) conditions favoring quasi-stationary (eastward-blocked) modes [1].

We additionally show that these rainfall extremes are also influencing the variability of heavy rainfalls on large spatial scales between North India and the Sahel zone, modulated by the tropical easterly jet (TEJ). Our analysis suggests that the BSISO fuels this connection, further reinforced by La Ni\~na-like conditions in the tropical Pacific.

[1] Strnad, F.M., Schlör, J., Geen, R., Boers, N. and Goswami, B.; Propagation pathways of Indo-Pacific rainfall extremes are modulated by Pacific sea surface temperatures. Nat Commun 14, 5708 (2023). https://doi.org/10.1038/s41467-023-41400-9

How to cite: Strnad, F.: Propagation pathways of Indo-Pacific rainfall extremes and their connection to the large-scale circulation, 13. Deutsche Klimatagung, Potsdam, Deutschland, 12–15 Mar 2024, DKT-13-27, https://doi.org/10.5194/dkt-13-27, 2024.

Seit Beginn des 21. Jahrhunderts steht die Klimawissenschaft durch das Auftreten von Hitzewellen (sowie dem simultanen Auftreten von Hitzewellen und Dürren), deren aktuelles Ausmaß seit Beginn der Wetteraufzeichnungen einmalig ist, vor der Frage, ob solche Ereignisse bereits Folge der bis dato detektierten, anthropogenen Klimaveränderung sind, oder auch ohne anthropogene Treibhausgasemissionen aufgetreten wären.  Um diese Frage zu beantworten, wurde inzwischen eine Vielzahl von Publikationen veröffentlicht, die sich mit der Attribution einzelner Hitzewellen befassen. Im Gegensatz dazu gibt es bislang lediglich eine geringe Anzahl an Studien, die sich mit der Attribution von zusammengesetzten Ereignissen - hier dem simultanen Auftreten von Hitzewellen und Dürren - befassen. 

Um eine Attribution solcher meteorologischer Extremereignisse durchzuführen, wird in diesem Beitrag auf CMIP6-Klimasimulationen zurückgegriffen, die den Klimazustand der vergangenen 170 Jahre mit und ohne anthropogene Einflüsse simulieren (historisch bzw. historisch-natürlich). Um eine kompakte Repräsentation dieser multivariaten, meteorologischen Felder zu erhalten, werden Indizes genutzt, die von S. Szemkus und P. Friederichs in einer Studie im Rahmen des Forschungsprojektes ClimXtreme im Jahr 2023 vorgestellt und entwickelt wurden. Auf Basis einer Hauptkomponentenanalyse bzw. Singulärwertzerlegung wird dabei unter Berücksichtigung extremaler Abhängigkeiten ein zeitabhängiger Index definiert (sog. "Extremal Pattern Index"), der an unterschiedlichen Orten auftretende Extremereignisse räumlich aggregiert beschreiben kann. Für das simultane Auftreten zweier Extremereignisse kann analog ein (univariater) zeitabhängiger Index definiert werden.  

Unter Verwendung dieser Indizes kann gezeigt werden, dass der Index für die Reanalyse-Daten (ERA5) des ECMWF im Zeitraum von 1984-2014 über Europa den historischen Klimasimulationen (mit anthropogenen Treibhausgasen) zugeordnet werden kann. Weiter kann unter Nutzung bereits etablierter Methoden zur Attribution von Extremereignissen aufgezeigt werden, dass die Hitzewellen (charakterisiert durch eine Temperaturanomalie) 2003 und 2010 über Europa zu einer sehr hohen Wahrscheinlichkeit in einer Welt ohne anthropogene Treibhausgasemissionen nicht eingetreten wären. Wird neben dem Auftreten von Hitze auch das simultane Auftreten eines Niederschlagsdefizits (meteorologische Dürre) mit einbezogen, so kann gezeigt werden, dass diese zusammengesetzten Ereignisse ebenfalls bezüglich der anthropogenen Treibhausgase attribuiert werden können.  

How to cite: Meurer, P., Szemkus, S., Buschow, S., and Friederichs, P.: Attribution von Hitzewellen und Dürren unter Berücksichtigung extremaler Abhängigkeiten , 13. Deutsche Klimatagung, Potsdam, Deutschland, 12–15 Mar 2024, DKT-13-16, https://doi.org/10.5194/dkt-13-16, 2024.

In dieser Studie untersuchen wir die Auswirkungen des anthropogenen Klimawandels auf Starkniederschlagsereignisse und städtische Überflutungen in Berlin. Basis für die Untersuchung sind konvektionsauflösende Regionalsimulationen mit dem COSMO model in CLimate Mode (CCLM) mit einer Gitterweite von 3 km. Die Antriebsdaten stammen von 2 verschiedenen CMIP6 Globalsimulationen (MIROC6 und EC-Earth3-Veg), die selber jeweils mit historischen und SSP370 Treibhausgaskonzentration angetrieben wurden.   
  
Der Zusammenhang zwischen Dauer, Intensität und Häufigkeit für den simulierten Niederschlag wurde mit Hilfe der dauerabhängigen allgemeinen Extremwertverteilung ermittelt. Die daraus resultierenden Kurven sind auch unter dem Namen IDF (Intensity-Duration-Frequency) Kurven bekannt. Der Vergleich zwischen  den IDF Kurven bei unterschiedlichen Stufen der globalen Erwärmung zeigt, dass Starkniederschläge im Klimaänderungsszenario mit der Zunahme der anthropogenen Erwärmung für alle untersuchten Dauerstufen zwischen einer Stunde und 5 Tagen stärker ausfallen und häufiger auftreten. So treten in den Simulationen  beispielsweise stündliche Ereignisse mit einer durchschnittlichen Auftrittshäufigkeit von 10 Jahren bezogen auf den Zeitraum 1961-1990 gegen Ende des 21. Jahrhunderts 2 bis 3 mal so häufig auf. 

Sofern keine Anpassungsmaßnahmen erfolgen, lässt dies auch Auswirkungen auf die Stärke und Wahrscheinlichkeit für städtische Überflutungen erwarten. Üblicherweise werden Gefahren- und Risikokarten auf Basis statistische Niederschlagsereignisse erstellt. Analog verwenden wir die simulierten statistischen Niederschlagsereignisse als Eingangsdaten für hydro-numerische Simulationen. Die Modellierung erfolgt mit dem robusten 2D Flachwassermodell hms++. Wir zeigen Änderungen der Wassertiefe, Fließgeschwindigkeiten und Abflüsse. 

How to cite: Nissen, K., Tügel, F., Fauer, F., Rust, H., Ulbrich, U., Hinkelmann, R., Feldmann, H., Hundhausen, M., and Pinto, J.: Starkniederschläge und Überschwemmungen in Berlin im Klimaänderungsszenario , 13. Deutsche Klimatagung, Potsdam, Deutschland, 12–15 Mar 2024, DKT-13-15, https://doi.org/10.5194/dkt-13-15, 2024.

How to cite: Haustein, K. and Krumbiegel, F.: Rekordwarmer Nordatlantik. Grund zur Panik? , 13. Deutsche Klimatagung, Potsdam, Deutschland, 12–15 Mar 2024, DKT-13-10, https://doi.org/10.5194/dkt-13-10, 2024.

Seit etwa 1990 wird das Phänomen der „Arktischen Verstärkung“ beobachtet, das die 3- bis 4-fach stärkere Erwärmung der Arktis im Vergleich zur globalen Erwärmung beschreibt. Diese Zeit fällt mit einer Periode zusammen, in der die Zahl der extremen Wetter- und Klimaereignisse in den mittleren Breiten der nördlichen Hemisphäre zunahm. Diese Zunahme kann teilweise direkt durch die globale Erwärmung und die damit verbundenen thermodynamischen Effekte erklärt werden, aber auch Veränderungen der atmosphärischen Zirkulation tragen zu dem häufigeren Auftreten von Extremen wie Hitzewellen oder extremen Niederschlägen bei. Nach kontroversen wissenschaftlichen Studien in den letzten Jahren, besteht mittlerweile Konsens darüber, dass die arktische Verstärkung die Eigenschaften der atmosphärischen Zirkulation auf komplexe und nichtlineare Weise beeinflussen kann.

Der Einfluss des arktischen Klimawandels auf zukünftige Veränderungen von Extremereignissen über Mitteleuropa wird in dieser Studie hauptsächlich auf der Basis von Klimamodellsimulation mit dem globalen atmosphärischen Modell ECHAM6 untersucht, die durch das Projekt PAMIP (Polar Amplification Model Intercomparison Project), zur Verfügung gestellt wurden. Zur Identifizierung von dynamischen Treibern für Extremereignisse wird ein Storyline-Ansatz angewendet, da die Anwendung des konventionellen probabilistischen Ansatzes zur Attribution von Extremereignissen im Fall von dynamisch getriebenen Extremen begrenzt ist.

Zum einen wird analysiert, wie sich die Häufigkeit des Auftretens von Zirkulationsregimen unter zukünftigen Bedingungen des Meereises und der Meeresoberflächentemperaturen in den verschiedenen ECHAM6 PAMIP-Sensitivitätsexperimenten verändert. Unter Verwendung eines Ansatzes für die bedingte Attribution von Extremereignissen werden die meereisbedingten Häufigkeitsänderungen der winterlichen europäischen kalten und warmen Temperaturextreme analysiert. Es wird gezeigt, wie die Änderungen in der Häufigkeit des Auftretens von Zirkulationsregimen unter zukünftiger Meereisabnahme dem thermodynamischen Erwärmungseffekt entgegenwirken. Um die Bedeutung der zukünftigen arktischen Meereisabnahme im Vergleich zu globalen Aspekten der zukünftigen Erwärmung zu bewerten, werden auch die PAMIP-Experimente analysiert, die mit zukünftigen Meeresoberflächentemperaturen angetrieben wurden.

Da die sommerlichen Zirkulationsregime als Storylines für das Auftreten sommerlicher Hitzeextreme nicht geeignet sind, wird außerdem ein Ansatz vorgestellt, der auf dem Konzept von Zirkulationsanalogien basiert. Dies ermöglicht auch eine Abschätzung, wie die zukünftige arktische Meereisabnahme die Häufigkeit des Auftretens von blockierenden Wetterlagen beeinflusst, die in der Regel mit sommerlichen Hitzewellen über verschiedenen europäischen Regionen verbunden sind.

How to cite: Handorf, D., Riebold, J., Richling, A., Ulbrich, U., Rust, H., and Semmler, T.: Können die Klimaänderungen in der Arktis Wetter- und Klimaextreme über Mitteleuropa beeinflussen?, 13. Deutsche Klimatagung, Potsdam, Deutschland, 12–15 Mar 2024, DKT-13-43, https://doi.org/10.5194/dkt-13-43, 2024.

In recent decades, anthropogenic greenhouse gas emissions have led to heatwaves becoming significantly more intense, many of which resulting in substantial impacts on human health. In 2009, the state of Victoria, Australia, experienced several days of maximum temperatures soaring 12-15°C above the climatological mean and a considerable rise in excess heat-related human mortality. We attempt to directly quantify the heat-related human fatalities of the 2009 heatwave attributable to anthropogenic climate change.

For our analysis, we focus on changes in return values of the heat-related death toll. Furthermore, we use a combination of two types of modeling tools. The first is a collection of large initial-condition ensembles of atmosphere-only model simulations from the weather@home/ANZ and C20C+ D&A projects as well as large initial-condition ensembles of simulations from models taking part in the Coupled Model Intercomparison Project Phase 6. For the attribution assessment we compare factual model outcomes from year-2009 era periods from historical simulations to counterfactual outcomes. The second modeling tool is an empirical function linking heat-related human deaths to exceedance of temperature percentile thresholds. This function categorizes heatwave days based on three consecutive percentile windows starting at the 95th, 97.5th, and the 99th percentile, respectively.

The climate-mortality model combinations show considerable agreement with most models attributing approximately one third of excess heat-related deaths during conditions comparable to the 2009 Victoria heatwave to anthropogenic climate change. Our analysis indicates that without substantial climate change mitigation and adaptation efforts, to reduce exposure and vulnerability, further increases in heat-related mortality risk are to be expected.

How to cite: Aglas-Leitner, P., Perkins-Kirkpatrick, S., Lansbury, N., Selvey, L., Osborne, N., and Stone, D.: Significant increase in heat-related human death toll due to climate change during 2009 Victoria heatwave, 13. Deutsche Klimatagung, Potsdam, Deutschland, 12–15 Mar 2024, DKT-13-56, https://doi.org/10.5194/dkt-13-56, 2024.

Sub-Saharan Africa is projected to be exposed to substantial climate change hazards, especially in its agricultural sector, so adaptation will be necessary to safeguard food security. However, tropical and subtropical maize production regions approach critical temperature thresholds in the growing season already in today’s climate, and climate change might already be contributing to this. Projecting future, and attributing already observed, yield impacts due to anthropogenic climate change under adaptation assumptions can thus provide valuable context to future adaptation needs. No adaptation impact studies currently exist for heat-tolerance of maize in West Africa, let alone one that combines projections and counterfactual historical simulations to this effect.

Here, we report on a study in which we focus on maize in Cameroon to model the effect and potential of crop-varietal heat-tolerance adaptation. We use climate reanalysis data (mainly W5E5), historical and counterfactual bias-corrected and downscaled CMIP6-DECK and -DAMIP simulations along with ISIMIP3a data, and future projections from CMIP6/ISIMIP3b. The two climate change scenarios SSP1-2.6 and SSP3-7.0 were analysed for 2020-2100 and historical simulations for 1984-2014.

The process-based crop model APSIM was run in a spatially disaggregated, grid-based approach as to represent Cameroon’s diverse agro-ecological zones. The impact of heat tolerance adaptation in maize was assessed by parametrising one unadapted baseline variety and one synthetic heat-tolerant variety in APSIM and comparing yield outcomes.

Yields are substantially higher for the heat-tolerant variety. Either variety experience similar losses in the projected future compared to now, increasing with climate change scenario and time. Impacts on maize yield are dominantly attributed to heat stress. Already observed climate change impacts compared to counterfactual climate further indicate that adaptation to present-day climate can be considered climate change adaptation beyond development.

How to cite: Jansen, L., Undorf, S., and Gornott, C.: Attributed and projected climate change impacts on maize yield in Cameroon as mediated by heat-tolerance adaptation, 13. Deutsche Klimatagung, Potsdam, Deutschland, 12–15 Mar 2024, DKT-13-72, https://doi.org/10.5194/dkt-13-72, 2024.