Analyse zukünftiger Dürreperioden in Nordost-Niedersachsen

Wir analysieren die Häufigkeit von Dürren in unserer Modellregion Nordost-Niedersachsens auf der Grundlage von zukünftigen Klimamodellprojektionen für drei Emissionsszenarien. Als Indikator für Dürren verwenden wir den Bodenfeuchteindex (SMI) bis zu einer Tiefe von 1 m. Der SMI wird mit dem mesoskaligen hydrologischen Modell (mHM) berechnet, das am Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung (UFZ) entwickelt wurde. Dieser Indikator wird auch für den Deutschen Dürre-Monitor (https://www.ufz.de/index.php?en=37937) verwendet und ist geeignet, um landwirtschaftliche Trockenperioden abzubilden.

Häufigkeit von Bodentrockenheit in 88 Modellensembles

Das mesoskalige hydrologische Modell wurde mit 88 Klimamodellprojektionen angetrieben, die sich auf 3 Klimawandelszenarien beziehen: ein Szenario mit hohen Emissionen (RCP8.5) ohne Klimawandel, ein Szenario mit mittleren Emissionen (RCP4.5) mit wenig Klimaschutz und ein Szenario mit niedrigen Emissionen (RCP2.6) mit viel Klimaschutz. Die Bodenfeuchte bis zu 1m Tiefe wird dann in einen Bodenfeuchte-Index umgerechnet, der geeignet ist, landwirtschaftliche Dürren abzubilden. Eine Dürre liegt vor, wenn der SMI < 0,2 ist; eine schwere Dürre liegt bei einem SMI < 0,1 vor.

In Abb. 1 zeigen wir ein 30-jähriges laufendes Mittel der Anzahl der Monate pro Jahr und für die Vegetationsperiode, in denen der SMI < 0,2 ist, um Dürren anzuzeigen, und SMI < 0,1, um schwere Dürren anzuzeigen.

Fig. 1: 30-years running mean of the number of drought months annually (left) and for the growing season (right)

Abb. 1: 30-jähriges laufendes Mittel der Anzahl der Dürremonate pro Jahr (links) und für die Vegetationsperiode (rechts) für SMI < 0,2 und SMI < 0,1. Dünne Linien zeigen einzelne Modelle und dicke Linien den Modellmittelwert für das jeweilige RCP.

Wir stellen fest, dass die Anzahl der Dürremonate in allen Szenarien von 2 auf etwa 2,45 für RCP8.5 und 2,2 für RCP2.6 jährlich und von 1 auf 1,35 für RCP8.5 und 1,1 für RCP2.6 während der Vegetationsperiode zunehmen wird. Schwere Dürremonate (SMI < 0,1) werden von 1 auf 1,2 für RCP2.6 und 1,45 für RCP8.5 jährlich zunehmen. Für die Wachstumsperiode werden sie von 0,5 auf 0,6 für RCP2.6 und von 0,45 auf 0,8 bei RCP8.5 zunehmen. Daher finden wir den stärksten Anstieg schwerer Dürren für RCP8.5 während der Vegetationsperiode.

In Abb. 2 untersuchen wir, wie häufig ein Dürreereignis wie in 2018 in der Zukunft auftreten wird. Dazu berechnen wir den mittleren SMI für den Sommer (Juni, Juli, August) 2018, SMI (JJA) = 0,045. Beachten Sie, dass der SMI für 2018 eine sehr schwere Dürre weit unter 0,1 anzeigt. Wir markieren dann die Jahre mit einem mittleren Sommer-SMI unter 0,045 in den einzelnen Modellen (met zeigt die verschiedenen Modell-Ensemble-Läufe an) für die verschiedenen RCPs.

Fig. 2: Model ensembles (met) for RCP2.6 (top left), RCP4.5 (top right), and RCP8.5 (bottom)

Abb. 2: Modell-Ensembles (met) für RCP2.6 (oben links), RCP4.5 (oben rechts) und RCP8.5 (unten) und Jahre für die eine Dürre wie 2018 mit SMI < 0,45 während der Sommermonate (Juni-August) projiziert wird.

Wir stellen fest, dass die Häufigkeit von landwirtschaftlichen Dürren für RCP8.5 im Vergleich zu RCP2.6 und RCP4.5 viel höher ist, vor allem zum Ende des Jahrhunderts hin.