Klimaveränderung

Hauptquellen der Treibhausgasemissionen

CO₂-Emissionen stammen hauptsächlich aus der Verbrennung fossiler Energieträger wie Kohle, Erdöl und Erdgas. Aber auch Prozesse, etwa in der Metallindustrie oder bei der Herstellung von Zement, verursachen einen hohen Anteil an CO₂-Emissionen, ebenso wie der Verkehrssektor.

Lachgas entsteht insbesondere durch den mikrobiellen Abbau von Stickstoffverbindungen, wie beispielsweise aus Düngemitteln und tierischem Kot in der Landwirtschaft. Die Hauptemissionsquellen von Methan liegen ebenfalls im landwirtschaftlichen Bereich, vor allem in der Viehhaltung durch die Fermentationsprozesse im Magen von Wiederkäuern. Zu den weitere Quellen zählen die Abwasser- und Klärschlammbehandlung.

Das Weltklima unterliegt einem deutlichen Wandel. Die mittlere globale oberflächennahe Lufttemperatur erhöht sich, ebenso die Temperatur der oberen Wasserschichten der Weltmeere. Der Meeresspiegel steigt an und bedroht zunehmend die Küstenstädte. Die arktische Meereisbedeckung, die Eismasse der Gebirgsgletscher und die Schneebedeckung gehen im Mittel weltweit zurück. Dies beeinflusst immer mehr die atmosphärischen Zirkulationsmuster und damit das Wetter global sowie in Mitteleuropa. Extremwetterereignisse, wie Starkregenereignisse, Trocken- und Hitzeperioden, treten häufiger auf.

Zwischen 2011 und 2020 lag die globale Oberflächentemperatur 1,1 Grad Celsius über der Durchschnittstemperatur der vorindustriellen Periode (1850 bis 1900). Der größte Teil des Temperaturanstiegs ereignete sich seit Mitte des 20. Jahrhunderts, wobei die weltweit wärmsten zehn Jahre allesamt seit 2010 aufgetreten sind. Zwar lag die globale Temperatur in der Erdgeschichte durchaus schon auf diesem Niveau und auch höher, jedoch fand niemals zuvor eine Temperaturänderung in dieser Geschwindigkeit statt. Diese rasche Veränderung lässt sich nicht mehr allein durch natürlichen Ursachen, wie etwa den periodischen Schwankungen der Sonnenaktivität, erklären. Diese ist eindeutig auf den Anstieg des seit Beginn der Industrialisierung durch den Menschen verursachten Ausstoß von Treibhausgasen zurückzuführen (IPCC-Bericht "Klimawandel 2021: Eine Zusammenfassung für alle").

Die bekanntesten Treibhausgase sind Kohlenstoffdioxid (CO2), Methan (CH4) und Lachgas (N2O). Sie kommen natürlicherweise in geringen Konzentrationen in der Atmosphäre vor. Durch menschliche Aktivitäten steigen die Konzentrationen jedoch erheblich.

Die globalen Treibhausgasemissionen schreiten weiter voran und damit die globale Erwärmung. Eine Trendumkehr ist trotz vieler Bemühungen derzeit nicht absehbar. Die bereits heute eingetretenen Klimaänderungen haben weitreichende Auswirkungen auf Mensch und Natur. Zur Bewältigung der Herausforderungen durch den Klimawandel empfiehlt sich nach Professor Hans Joachim Schellnhuber eine solide Doppelstrategie der Art „Das Unbeherrschbare vermeiden und das Unvermeidbare beherrschen!“. Dies bedeutet, sowohl aktiv Klimaschutz zu betreiben (Transformation zur Klimaneutralität bedeutet, anthropogene Quellen vermeiden und reduzieren, landbasierte Senken stärken und mehren, CO₂-Entnahmen erforschen und etablieren) als auch die Umwelt an die veränderten Klimabedingungen anzupassen.

Klimareferenzperioden 1961-1990 und 1991-2020

Klimatologische Kenngrößen – also die Klimadaten eines Ortes, einer Region oder global – werden nach den Vorgaben der Weltorganisation für Meteorologie (WMO) über einen 30-Jahreszeitraum bestimmt. Diese Klimawerte dienen als Referenz, anhand derer aktuelle Witterungsereignisse in Bezug gesetzt und Abweichungen (Anomalien) bestimmt werden.

Obwohl seit 2020 die neue Klimareferenzperiode 1991 bis 2020 zur Verfügung steht, hat die WMO 2021 festgelegt, dass zur Einordnung der Daten weiterhin der Referenzzeitraum von 1961 bis 1990 herangezogen wird, da diese Periode nur zum Teil von der aktuell zu beobachtenden beschleunigten Erwärmung betroffen ist.

Deutscher Wetterdienst (DWD)

Die globalen Klimaveränderungen wirken sich natürlich auch auf das Stadtgebiet von Dresden aus. Seit den 1980er Jahren haben sich die klimatischen Verhältnisse in Dresden deutlich verändert.

Die nachfolgenden Auswertungen beziehen sich auf die Station Dresden-Klotzsche des Deutschen Wetterdienstes (DWD). Dort liegt die längste ununterbrochene Messreihe für den Dresdner Raum vor. Die Station ist aufgrund ihrer Lage weitestgehend unbeeinflusst von städtischen Faktoren, so dass die Daten für klimatische Auswertungen, in denen lange Zeiträume betrachtet werden müssen, herangezogen werden können. Die Differenz des aktuellen Bezugszeitraumes 1991 bis 2020 gegenüber der Klimareferenzperiode 1961 bis 1990 beschreibt die beobachteten Klimaveränderungen (siehe nachfolgende Tabelle 1):

• Die Jahresmitteltemperatur erhöhte sich im 30-jährigen Durchschnitt von 8,9 Grad Celsius (1961 bis 1990) auf 9,8 Grad Celsius (1991 bis 2020).
• Seit 1988 waren bis auf zwei Jahre alle Jahre wärmer als der Wert der Klimareferenzperiode.
• Die höchsten gemessenen Jahresmitteltemperaturen sind in der aus klimatischer Sicht extrem kurzen Zeitspanne seit 2014 aufgetreten. Erstmalig überschritt die Jahresmitteltemperatur elf Grad Celsius im Jahr 2018. Seitdem war dies in den drei weiteren Jahren 2019, 2020 und 2023 der Fall.
• Der Erwärmungstrend ist, wenn auch in unterschiedlicher Ausprägung, in allen Jahreszeiten zu beobachten. Im Sommer ist sie mit +1,3 Grad am stärksten (siehe Tabelle 2).
• Einhergehend mit der allgemeinen Temperaturzunahme hat sich die Anzahl der Sommertage und der heißen Tage erhöht. Die Anzahl der kalten Kenntage, wie Frost- und Eistage, hat abgenommen (siehe Tabelle 1). Dabei sind die Kühltage (Tage mit Kühlbedarf; Tagesmitteltemperatur über 18 Grad Celsius) prozentual deutlich stärker gestiegen als die Heiztage (Tage mit Heizbedarf; Tagesmitteltemperatur unter 15 Grad Celsis) abgenommen haben.
• Die Veränderung der jährlichen Niederschlagssumme zeigt keinen eindeutigen Trend. Im Vergleich zur Klimareferenzperiode nahm die Jahresniederschlagssumme von durchschnittlich 668 Millimetern um fünf Prozent auf 637 Millimeter im Zeitraum 1991 bis 2020 ab. Jedoch zeigen sich deutliche Unterschiede in der saisonalen Verteilung der Niederschläge:
• In den Winter- und den Frühlingsmonaten nahm die Niederschlagsmenge deutlich ab. Die Abnahme ist mit -31 Prozent im April am stärksten, gefolgt vom Dezember mit -25 Prozent.
• Nach Studien des Landesamtes für Umwelt, Landwirtschaft und Geologie (LfULG) traten Starkregenereignisse im Bezugszeitraum 1991 bis 2020 häufiger auf als in der Referenzperiode 1961 bis 1990. Die Analyse zeigt, dass die Niederschläge in den Sommermonaten verstärkt in Form von Starkregen niedergehen.
• Die Entwicklung der Sonnenscheindauer verläuft ähnlich zur Temperaturkurve. Die Anzahl der Sonnenstunden erhöhte sich beim Vergleich der beiden 30-Jahres-Zeiträume um 14 Prozent.
• Der Beginn der pflanzenaktiven Zeit hat sich in Sachsen beim Vergleich der Zeiträume 1961 bis 1990 und 1991 bis 2020 von Mitte März auf Ende Februar nach vorn verschoben. Insgesamt hat sich in Folge der Temperaturerhöhung die Vegetationsperiode (Vorfrühling bis Spätherbst) im mittleren ⁠Trend⁠ um fast drei Wochen verlängert (Deutscher Wetterdienst | Phänologie).

Tabelle 1: Werte der Klimareferenzperioden 1961-1990 und 1991-2020 an der Station Dresden Klotzsche (Datenquelle: DWD, Darstellung: Umweltamt, Landeshauptstadt Dresden, 2022).

	1961-1990	1991-2020
Jahresmitteltemperatur in °C	8,9	9,8 (+0,9)
Anzahl Sommertage ( Tag-Max ≤ 25 °C)	38	44 (+6 / +16 %)
Anzahl Heiße Tage (Tag-Max ≥ 30 °C)	6,8	9,5 (+2,7 / +39 %)
Anzahl Tropennächte (Tag-Min ≥ 20 °C)	0,8	1,4
Kühlgradtage ( Tag-Max > 18 °C)	46	63 (+17 / +37 %)
Anzahl Frosttage (Tag-Min < 0 °C)	81	76 (-5 / -8 %)
Anzahl Eistage (Tag-Max < 0 °C)	27	22 (-5 / -9 %)
Heiztage (Tag-Max < 15 °C)	273	255 (-18 / -7 %)
Anzahl Niederschlagstage (Regenmenge/Tag > 0,1 mm)	170	156 (-14 / -8 %)
Niederschlagssumme in mm	669	637 (-31 / -5 %)
Sonnenscheindauer in h	1581	1770 (+189 / +12 %)

Tabelle 2: Saisonale Veränderungen der Temperatur, Niederschlagssumme und Sonnenscheindauer an der Station Dresden Klotzsche (Datenquelle: DWD, Darstellung: Umweltamt, Landeshauptstadt Dresden, 2022).

Veränderungen im Zeitraum 1991-2020 gegenüber 1961-1990	Temperatur (Differenz)	Niederschlag (Differenz)	Sonnenscheindauer (Differenz)
Frühling	+1,1 Grad	-10 % (-11 mm)	+18 % (+86 h)
Sommer	+1,2 Grad	+5 % (+9 mm)	+13 % (+74 h)
Herbst	+0,3 Grad	-1 % (-1 mm)	+8 % (+27 h)
Winter	+1,0 Grad	-18 % (-26 mm)	+17 % (+29 h)
Jahr	+0,9 Grad	-5 % (-32 mm)	+14 % (218 h)

Die seit 2012 regelmäßig veröffentlichten Witterungsberichte zeigen, dass es in den letzten elf Jahren kein Jahr ohne extreme Witterungsereignisse mit entweder neuen Temperaturrekorden, einem Wechsel extrem trockener Monate gefolgt von extrem nassen Monaten oder Starkregenereignissen gegeben hat.

Zu den Witterungsberichten

Die klimatischen Veränderungen beeinflussen das Stadtklima zusätzlich. Bereiche, die bereits aufgrund dichter Bebauung und Versiegelung überwärmt sind, erwärmen sich durch die häufiger auftretenden hohen Temperaturen noch stärker.

Informationen zum Stadtklima

Die zukünftig zu erwartenden klimatischen Veränderungen werden durch globale und regionale Klimamodelle beschrieben. Für den Dresdner Raum berechnet das Landesamt für Umwelt, Landwirtschaft und Geologie (LfULG) die Klimaentwicklung (Stand: Dezember 2023).

Nachfolgend sind die wichtigsten Ergebnisse aus dem Klimasteckbrief des LfULG für Dresden zusammengefasst:

Temperatur 

• Die Jahresdurchschnittstemperatur wird ansteigen: im Zeitraum 2021-2050 um circa 2,1 Grad Celsius, also auf elf Grad Celsius im Mittel, und im Zeitraum 2071-2100 um 4,7 Grad Celsius gegenüber der Klimareferenzperiode 1961 bis 1990, also auf 13,6 Grad Celsius.
• Die stärkste Temperaturveränderung von +5,3 Grad Celsius wird bis Ende des Jahrhunderts für den Sommer projiziert.
• Die Anzahl an Sommertagen und heißen Tagen wird deutlich ansteigen. Hitzeperioden werden zukünftig häufiger und intensiver auftreten.
• Die Anzahl an Frost- und Eistagen wird abnehmen.
• Die Bandbreite an Witterungsextremen wird zunehmen. Neben den steigenden Temperaturen und häufigeren heißen Tagen können dennoch kalte und frostige Winter auftreten.
• Im urbanen Raum erhöht sich das Temperaturniveau, der Hitzeinseleffekt wird sich verstärken.

Klimamodelle

Das zukünftige Klima kann nur durch komplexe Computermodelle wiedergegeben werden. Darin werden die einzelnen Komponenten des Klimasystems (Atmosphäre, Ozeane, Eis und Schnee, Vegetation und Boden) durch die physikalischen Grundgesetze beschrieben und miteinander gekoppelt.

Die Klimamodelle sind in der Lage, das gegenwärtige und zurückliegende Klima in seinem mittleren Zustand zu reproduzieren und gelten damit auch für Aussagen des zukünftigen Klimas als belastbar.

Um das Klima in weiter Zukunft zu berechnen, beziehen die Modelle bestimmte angenommene Vorgaben (Szenarien) ein, wie beispielsweise die Änderung der Treibhausgaskonzentrationen, zum Bevölkerungswachstum, zu sozio−ökonomischen und weiteren gesellschaftlichen Entwicklungen. Sie werden daher als Klimaprojektion bezeichnet und nicht als Prognosen.

Deutscher Wetterdienst: Klimavorhersagen/Klimaprognosen und Klimaprojektionen - Wie kann man eigentlich das Klima bis 2050 darüber hinaus berechnen?

Niederschlag

• Die Menge des Jahresniederschlags verändert sich zukünftig nur wenig.
• Die Niederschlagsverteilung im Jahresverlauf wird sich verschieben.
• Sommerniederschläge werden tendenziell abnehmen, Winter- und Frühjahrsniederschläge werden dagegen zunehmen.
• Sommerliche Starkregenereignisse werden häufiger auftreten und intensiver werden. Langanhaltende Landregen, die für Bodenfeuchtigkeit, Grundwasserneubildung und Vegetation von Bedeutung sind, werden seltener.
• Trockenperioden werden zukünftig häufiger auftreten und länger andauern.
• Es ist davon auszugehen, dass die mittleren Niederschlagssummen in der ersten Vegetationsperiode von April bis Juni bis zum Ende des laufenden Jahrhunderts mit einer Bandbreite um zehn Prozent bis etwa 45 Prozent abnehmen werden.
• Für die Herbstmonate ist keine signifikante Niederschlagsänderung zu erwarten.

Sonnenscheindauer

• Die Sonnenscheindauer soll ähnlich dem Temperaturtrend weiter ansteigen (siehe nachfolgende Abbildung 3).
• Luft kann pro ein Grad Celsius Erwärmung etwa sieben Prozent mehr Wasserdampf aufnehmen. Daher können sich Starkregenereignisse einerseits intensivieren. Andererseits kondensiert Wasser in wärmerer Luft später. Dadurch wird die Wolkenbildung unterdrückt.

Hinweis

Abweichungen bezüglich des zu erwartenden Temperaturanstiegs bestehen aufgrund der verwendeten Zukunftsszenarien, also den unterschiedlichen Annahmen, etwa im Hinblick auf die sozio-ökonomischen Entwicklungen. Auch wenn die Emissionen von Treibhausgasen sofort gestoppt werden würden, wird der Temperaturanstieg anhalten, da die Treibhausgase eine zum Teil sehr lange Verweildauer in der Atmosphäre haben (zum Beispiel Kohlenstoffdioxid: weit über mehrere 1.000 Jahre). Dies bedeutet einen unabwendbaren Klimawandel über mehrere Jahrhunderte hinweg – verursacht durch vergangene, gegenwärtige und zukünftige Emissionen von Kohlenstoffdioxid (CO2).

Herausforderungen für Dresden

Gesundheit

• Der Temperaturanstieg wird zu einer starken Zunahme der Hitzebelastung bis hin zum Hitzestress für die Bürgerinnen und Bürger führen.
• Durch die erhöhte UV-Strahlung ergibt sich eine erhöhte Gefahr vor Sonnenbrand und Hautkrebs.
• Die Beschwerdezeit für Personen mit Asthma und Pollenallergien wird sich verlängern aufgrund eines früheren Blühbeginns und längere Pollenflugzeiten.
• Krankheitsüberträger vermehren und verbreiten sich bei steigenden Temperaturen stärker. Milde Winter erhöhen deren Überlebensraten. Neue Krankheitserreger können einwandern.
• Durch mildere Temperaturen in den Übergangsjahreszeiten verlängert sich die Freiluftsaison.

Vegetation

• Infolge steigender Temperaturen verlängert sich die Vegetationsperiode.
• Eine Zunahme an Hitze- und Trockenperioden führt zu Hitze- und Trockenstress bei Flora und Fauna. Dies wird das Artenspektrum zunehmend verändern und gleichzeitig Auswirkungen auf die Landwirtschaft und deren Ernteerträge haben.

Infrastruktur und Gebäude

• Langanhaltend hohe sommerliche Temperaturen wirken sich auf Materialeigenschaften aus. Dies kann zu Material- und Strukturschäden führen, etwa bei Straßenbelägen und Schienen.
• Durch zunehmende Extremwetterereignisse (Stürme, Überflutungen oder Unterspülung) steigt das Schadenspotential an Gebäuden und Infrastruktur. Damit verbunden sind Einschränkungen und Gefährdung der Versorgungssicherheit.

Energie

• Energiebedarfe, die zur Raumkühlung (beispielsweise in Krankenhäusern oder Lagerräumen), zur Kühlung bei Transporten (Kühlkette) oder industriellen Prozessen notwendig sind, werden steigen.
• Die Verfügbarkeit von Kühlwasser kann durch langanhaltende Hitzeperioden eingeschränkt werden, da sich die Wassermenge in Folge von Niedrigwasser verringert oder sich die Fließgewässer erwärmen.
• Aufgrund steigender Wintertemperaturen wird sich der Wärmeenergiebedarf verringern.

Was ist jetzt zu tun?

Da der globale Klimawandel bereits in vollem Gange ist, ergeben sich zwei wesentliche Aufgaben für die Gesellschaft:

• Es sind einerseits Maßnahmen zu ergreifen, welche eine weitere Verstärkung des globalen Klimawandels verhindern: Klimaschutz.
• Andererseits müssen jetzt schon Maßnahmen umgesetzt werden, die die Auswirkungen des veränderten Klimas abmildern: Klimaanpassung.

Die Bundesregierung hat bereits 2008 mit dem Beschluss der Deutschen Anpassungsstrategie (DAS) an den Klimawandel der Klimaanpassung in Deutschland einen politischen Rahmen gegeben. Darin enthalten sind Informationen zu den zu beobachteten und erwarteten Klimaänderungen. Insbesondere werden „notwendige Schritte genannt, um Anpassungsmaßnahmen rechtzeitig und vorausschauend umsetzen zu können. Die DAS stellt mögliche Folgen des Klimawandels in verschiedenen Handlungsfeldern vor und zeigt Handlungsoptionen auf. Damit legt sie den Grundstein für einen mittelfristigen Prozess, der Deutschland widerstandsfähiger gegenüber Klimaänderungen und deren Auswirkungen machen wird.“

Bundesregierung - Deutsche Anpassungsstrategie an den Klimawandel

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