Bundesland Sachsen | Umweltbundesamt

Länderspezifische Klimaänderungen

BEREITS AUFGETRETENE UND ERWARTETE KLIMAÄNDERUNGEN

Für den Freistaat Sachsen können folgende Kernaussagen für den Datenzeitraum 1881 bis 2100 (Beobachtung und ⁠Projektion⁠) zusammenfassend formuliert werden:

• natürliche Variabilität ist zunehmend von einem Erwärmungstrend überlagert, was komplexe Auswirkungen zur Folge hat;
• erhöhtes Risiko im Auftreten witterungsbedingter Extreme, auch deren gleichzeitiges u/o länger anhaltendes Auftreten;
• Die Änderungen im Temperatur- und Niederschlagsregime begünstigen zunehmend den Aufbau bzw. die Ausprägung von Trockenheit! Hierbei
  ... treten längerfristige Niederschlagsdefizite und kurzfristige -überschüsse gleichzeitig auf;
  ... verstärken hohe Temperaturen die Wirkung eines Niederschlagdefizites, infolge der ⁠Verdunstung⁠;
  schreitet die gemessene Temperaturentwicklung im Vergleich zur projizierten schneller voran.

WICHTIGE STUDIEN UND PROJEKTE

ReKIS – Regionales Klima-Informationssystem Sachsen, Sachsen-Anhalt, Thüringen
ReKIS ist ein interaktives Werkzeug zur fachgerechten Bereitstellung, Dokumentation, Bewertung und Interpretation von Klimadaten und Klimainformationen der drei Bundesländer Sachsen, Sachsen-Anhalt und Thüringen. Seit Beginn 2012 befindet sich ReKIS im Routinebetrieb und wird stetig weiterentwickelt. So wurde in den letzten Jahren aus einem Fachdatenportal ein Klimaportal mit den Säulen »ReKIS Wissen« für die interessierte Öffentlichkeit, »ReKIS kommunal« für Städte und Gemeinden sowie »ReKIS Expert« für fortgeschrittene Nutzer. ReKIS ist in Fischer-Stabel P. (Hrsg.): Umweltinformationssysteme – Grundlagen einer angewandten Geoinformatik/Geo-IT. Wichmann 2021 veröffentlicht.

Im Dezember 2021 wurde die Bodenfeuchteampel als neue ReKIS-Applikation in den operationellen Testbetrieb übernommen. Die Bodenfeuchteampel liefert Informationen zum aktuellen Wassergehalt von exemplarischen Böden an sächsischen Forststandorten und entstand in Gemeinschaftsarbeit mit dem Staatsbetrieb Sachsenforst.

Ebenfalls im Dezember 2021 wurden für alle Kommunen in den drei ReKIS-Bundesländern kommunale Klima-Steckbriefe veröffentlicht, die unter deren aktiver Mitwirkung entwickelt wurden.

Der nächste umfangreiche Qualifizierungsschritt ist die Implementierung von Ergebnissen aus dem ⁠BMBF⁠-geförderten Projekt "KlimaKonform – Gemeinsame Plattform zum klimakonformen Handeln auf Gemeinde- und Landkreisebene in Mittelgebirgsregionen".

Klima-Referenzdatensatz Sachsen
Der aktuelle ⁠Klima⁠-Referenzdatensatz Sachsen besteht aus stations- und rasterbasierten Zeitreihen mit Tages- und Monatswerten für die wichtigsten ⁠Klimaelemente⁠ sowie abgeleitete Klimagrößen und umfasst meteorologische Daten im Zeitraum 1951 bis 2020, die umfangreich geprüft (Homogenität u.a.) und deren Lücken wissenschaftlich anerkannt gefüllt wurden. Der Datensatz vereint Messnetze des ⁠DWD⁠, Sachsens, Polens sowie Tschechiens und bedeutet die Fortschreibung und Qualifizierung des Klima-Referenzdatensatzes 1961-2015. Die öffentliche Bereitstellung erfolgt über ReKIS.

Das sich in Umsetzung befindliche Fachinformationssystem Meteorologie wird der Zusammenführung sämtlicher meteorologischer Daten dienen, die im Geschäftsbereich des Sächsisches Ministeriums für Energie, Klima, Umwelt und Landwirtschaft (GB SMEKUL) erhoben werden. In einer ersten Stufe werden 8 landeseigene Messnetze in das System integriert.

Starkregenanalyse Sachsen (Klima-Referenzdatensatz Sachsen 1961-2020)
m Projekt wurde das Starkregenverhalten in Sachsen auf der Grundlage täglicher Niederschläge (1km-Raster) im Zeitraum 1961 bis 2020 analysiert und bewertet. Die Definition der Starkregenereignisse erfolgte mittels der lokalen 90- und 95-Perzentile im Referenzzeitraum – wie von der ⁠WMO⁠ festgelegt – 1961-1990. Kernaussagen sind: Auftretenshäufigkeit (mehr) und mittlere Intensität (weniger) von Starkregenereignissen haben zugenommen – ca. 70 % der Fläche Sachsens sind von den Zunahmen betroffen. Die Zunahmen im Jahr sind entscheidend durch die starken und weitgehend flächendeckenden Zunahmen in den Sommermonaten begründet. Aus dekadischen Analysen wurde ein flächenhaft differenziertes Schwankungsverhalten im Auftreten und der mittleren Intensität von Starkregenereignissen sichtbar, dass aber seit Ende der 1980iger/Beginn der 1990iger Jahre und hier insbesondere in den Sommermonaten von einer Niveauverschiebung begleitet ist. Diese Verschiebung geht mit einer Überlagerung des Schwankungsverhaltens durch zunehmende Erwärmung einher. Dieser Temperatureffekt liefert einen deutlichen Hinweis auf die Intensivierung des konvektiven Starkregengeschehens.

Die Starkregenanalyse Sachsen wurde datenseitig bisher zweimal fortgeschrieben (1961-2010, 1961-2015, 1961-2020).

Atmosphärisches Konvektionspotential über Sachsen
In Anlehnung an Studien in anderen Bundesländern wurden die Gefährdungspotentiale für ⁠Starkregen⁠ und Hagel untersucht, die durch den atmosphärischen Prozess der Konvektion ausgelöst sind. Neben der Erfassung des gegenwärtigen Potentials über Sachsen erfolgte auch eine Abschätzung unter zukünftig möglichen Klimarahmenbedingungen. Die Gefährdungspotentiale infolge hochreichender Konvektion und ihrer Begleiterscheinungen wie z.B. Hagel sind im Erzgebirge höher als im Vorland! Generell ist von einer Zunahme der Gefährdung im 21. Jahrhundert auszugehen, wobei die zu erwartenden Änderungen keine wesentliche flächenhafte Differenzierung zeigen! Die Ergebnisse dienen als Eingangsinformationen zur Risikobewertung.

Schneeklimatologie Sachsen
Auf Grundlage eines Schneedeckenmodells wurde die Entwicklung der natürlichen Schneedecke und des Beschneiungspotentials (meteorologische Rahmenbedingungen) in ausgewählten sächsischen Skigebieten im Zeitraum 1961 bis 2050 ermittelt. Die Studie bildet die fachliche Grundlage zur Bewertung der Schneesicherheit im Rahmen der Tourismusstrategie Sachsen. Skigebietsbetreiber waren durch die AG Wintertourismus der Tourismus Marketing Gesellschaft Sachsen mbH eingebunden. Die bereits beobachteten und projizierten Veränderungen im Temperatur- und Niederschlagsregime spiegeln sich in dieser Studie wider. Die Schneesicherheit in den Skigebieten hat bereits abgenommen und es ist davon auszugehen, dass dies weiterhin erfolgt. Der wesentliche Antrieb dabei ist die Temperaturentwicklung. Aufgrund des Erwärmungstrends nimmt das Beschneiungspotential ebenfalls über die Zeit ab und ist schon jetzt rückläufig. Bereits beobachtet wurde eine Verschiebung in den unwirtschaftlichen Bereich. Es wird weiterhin schneereiche Winter bzw. Winter mit wirtschaftlichen Beschneiungsbedingungen geben, nur nimmt deren Häufigkeit im Laufe dieses Jahrhunderts ab. Darüber hinaus wurde auch eine Abschätzung des Schneebruchrisikos für Waldbestände vorgenommen.

LÄNDERSPEZIFISCHE KLIMAMODELLE UND KLIMAPROJEKTIONEN

Der Freistaat Sachsen hat Ende der 1990er Jahre aufgrund regionaler Besonderheiten die Entwicklung einer Wetterlagen-basierten Regionalisierungsmethode angestoßen. Bis Ende 2020 wurde primär das Modell WEREX, als sächsische Variante des Modells WETTREG, in mehreren Aktualisierungsschritten genutzt.

Seit Beginn 2021 ist das Mitteldeutsche Kernensemble (MDK, 2020) das aktuelle Projektionsensemble für die ReKIS-Bundesländer Thüringen, Sachsen-Anhalt und Sachsen (einschl. Randstreifen) und wurde in Gemeinschaftsarbeit (einschl. ⁠DWD⁠: Ensemble-Reduktion) an die regionalen Besonderheiten angepasst. Ausgangspunkt hierfür war das ⁠DWD⁠-Referenzensemble (mit Stichtag), dass ReKliEs-DE-Projektionen zur Grundlage hat und im Rahmen des Bund-Länder-Fachgespräches erarbeitet und diskutiert wurde. Einbezogen wurden auch die Ergebnisse des Modells EPISODES des DWD. Daraus wurde anhand regionaler Anforderungen ein ReKIS-Referenzensemble definiert, aus diesem dann das MDK für die Domain Mitteldeutschland erstellt wurde. Somit umfasst das MDK jeweils 7 Member für die RCP-Szenarien 2.6 | 4.5 | 8.5. Die Vorgehensweise zur Ensembleerstellung wurde innerhalb der ReKIS-Community diskutiert, festgelegt und dokumentiert, womit eine standardisierte Vorgehensweise zur Nachführung besteht.

Länderspezifische Klimafolgen und Vulnerabilität

BEOBACHTETE UND ERWARTETE KLIMAFOLGEN

Mittlerweile liegen für Sachsen umfangreiche Erkenntnisse zu beobachteten und künftigen ⁠Klimafolgen⁠ vor. Sektorale Schwerpunkte liegen dabei bislang in den Bereichen Landwirtschaft, Forstwirtschaft, Wasserhaushalt  und -wirtschaft. Auf regionaler und lokaler Ebene existieren darüber hinaus auch integrative Klimafolgen- und Betroffenheitsanalysen bzw. Vulnerabilitätsstudien (zum Beispiel für die Planungsverbände Westsachsen und Oberlausitz-Niederschlesien, für die Region Dresden oder einzelne Kommunen wie z.B. Zwickau oder den Planungsverband Oberlausitz-Niederschlesien), die auch detaillierte Risiken des Klimawandels hinsichtlich Gesundheit, Fremdenverkehr, Bauwesen und Siedlungsentwicklung oder Industrie/Gewerbe betrachten.

Bezogen auf das zentrale Schutzgut Wasser können in Sachsen bereits Rückgänge bei der ⁠Grundwasserneubildung⁠ beobachtet werden, die sich aufgrund der Veränderungen von Niederschlagsregime und Niederschlagsart künftig in ausgewählten Perioden verschärfen könnten. Steigende Niederschlagsdefizite in Zusammenhang mit höherer Verdunstung  werden zur Zeit vor allem in der ⁠Vegetationsperiode⁠ I (Zeitraum April bis Juni) beobachtet, was in ausgewählten Regionen (Nord- und Ostsachsen) zu sinkender ⁠Bodenfeuchte⁠, höherem Winderosionsrisiko, Problemen beim Pflanzenwachstum und damit erhöhtem Ertragsrisiko oder niedrigeren Abflussdargeboten führt. Verbunden mit hohen Wassertemperaturen oder aufgrund hoher Nährstoffeinträgen nach zunehmenden Starkniederschlägen wird der ökologische Zustand von Gewässern beeinflusst, was wiederum auch zu erhöhten Aufwendungen bei der Trinkwasseraufbereitung führt.

Spezifische Probleme können in Sachsen künftig im Zusammenhang mit Flutungen von Tagebaurestseen entstehen. Wassermangel kann auch zunehmend Problemlagen bereiten. Zum Beispiel beim Erhalt von Feuchtbiotopen: die Veränderung von Temperaturniveaus beeinflusst die Artenzusammensetzung, vor allem bei Standortspezialisten, und befördert die Ausbreitung von Neobiota. Generell zeigen Klimaänderungen deutliche phänologische Veränderungen sowohl bei natürlichen als auch bei land- und forstwirtschaftlich genutzten Arten. In Siedlungsbereichen beeinflussen beobachtete und künftige Klimatrends und Extremereignisse zunehmend Infrastruktur wie Wasserver- und -entsorgung, Verkehrsinfrastruktur (insbesondere Schifffahrt) und Gebäudebestände. Steigende thermische Belastungen in Städten wirken auf die Bevölkerung und den städtischen Tourismus. In den Mittelgebirgen deutet die Variabilität bei Winterniederschlägen und Schneedecken auf zunehmende Probleme für den Wintersport, vor allem in niedrigeren Lagen. Ein steigendes Temperaturniveau verringert tendenziell Aufwände für den Heizbedarf von Gebäuden, erhöht aber im Sommer den Klimatisierungsbedarf.

WICHTIGE STUDIEN UND PROJEKTE

Kohlenstoffbindung in Böden
Ausgangspunkt waren Ergebnisse von 2017 aus dem LfULG-Projekt »Ist-Analyse C-Bindung Sachsen«, welches auf einen erheblichen Forschungs- und Entwicklungsbedarf beim Vergleich der Erkenntnisse von den Eddy-Kovarianz-Messungen und den im Freistaat Sachsen vorhandenen bodenbezogenen, teils inkonsistenten Daten hinwies.

Projektziele waren:

• Aufarbeitung des aktuellen Kenntnisstandes;
• Vergleichende Betrachtung der Eddy-Kovarianz-Messungen in der ⁠Atmosphäre⁠ und der Untersuchungen des Kohlenstoffvorrates im Boden, auch seiner zeitlichen wie räumlichen Variabilität und der jeweils maßgebenden Einfluss- und Fehlergrößen;
• Die Messungen werden an drei Standorten der Forschungsinfrastruktur ICOS (Integrated Carbon Observation System) durchgeführt: Klingenberg, Tharandt, Grillenburg.
• Zusammenführung der Ergebnisse der in den unterschiedlichen Bereichen langfristig angelegten (und zumeist landesweit, bundesweit und europaweit abgestimmten) Untersuchungen;
• Prüfung vorhandener Emissionsfaktoren für die Ökosysteme Grünland, Acker auf Mineralboden und organischen Böden und ggf. Erarbeitung eines Korrekturvorschlages für Sachsen.

LÄNDERSPEZIFISCHE WIRKMODELLE

Abschätzung der Auswirkung der für Sachsen projizierten Klimaveränderungen auf den Wasser- und Stoffhaushalt in den Einzugsgebieten der sächsischen Gewässer (KLIWES):
Im Rahmen von KLIWES erfolgen für Gesamt-Sachsen Berechnungen des unbeeinflussten und beeinflussten Wasserhaushalts für den Ist-Zustand und unter ⁠Klima⁠- und Landnutzungsszenarien. Hierbei werden Aussagen der Klimamodelle mit Wasserhaushaltsmodellen (ArcEGMO) und Modellen zur Simulation von Stoffflüssen („Stoffbilanz“) verknüpft. Ergebnisse des Vorhabens wurden in das Wasserhaushaltsportal integriert.

Waldbodenfeuchte-Monitoring
Die Bodenfeuchteampel liefert Informationen zum aktuellen Wassergehalt von exemplarischen Böden an sächsischen Forststandorten und entstand in Gemeinschaftsarbeit mit dem Staatsbetrieb Sachsenforst. Weitere Informationen s.o. unter ReKIS.