Städtischer Wärmeinseleffekt: Blick nach Europa

In den drei vorangegangenen Teilen unserer Artikelserie zum städtischen Wärmeinseleffekt haben wir einige grundsätzliche Überlegungen angestellt. In der heutigen Folge wollen wir nun UHI-Fallbeispiele aus Europa betrachten. Durch die enge Bebauung und hohe Bevölkerungsdichte bietet sich unser Heimatkontinent hierfür auf jeden Fall an. Dass es in Europa stark ausgeprägte städtische Wärmeinseln gibt, konnte man auch in einer Pressemitteilung des Potsdam-Instituts für Klimafolgenforschung (PIK) vom Oktober 2013 nachlesen. Zhou et al. machten dabei eine Reihe von interessanten Detailbeobachtungen, die die Komplexität des Themas unterstreichen, z.B. ein kühlender UHI (vermutlich tagsüber) in Städten in warmen Klimazonen. Im Folgenden die Pressemitteilung im Original (Fettsetzung ergänzt):

Städte zeigen charakteristische Hitze-Insel-Effekte
Städte heizen sich stärker auf als die sie umgebenden ländlichen Regionen – und wenn der Klimawandel fortschreitet, wird das zu einem Risiko für die Bewohner. Auf der Basis von Satellitendaten haben Forscher jetzt umfassender als jemals zuvor für tausende Städte in Europa diesen sogenannten Hitze-Insel-Effekt systematisch untersucht. Dieser ist sogar im Alltag spürbar: Fährt man an einem heißen Tag mit dem Rad aus dem grünen Umland in die Stadt, dann stellt man oft eine deutliche Temperaturänderung fest. Je größer eine Stadt ist, desto stärker auch der Effekt, so wurde bislang angenommen. Erstmals konnten Wissenschaftler jetzt zeigen, dass der urbane Hitze-Insel-Effekt mit der Stadtgröße zwar zunimmt – aber nur bis zu einem bestimmten Grenzwert. Die Analyse ergab, dass auch Großstädte im Mittel nur um etwa zwei bis drei Grad heißer werden als ihr Umland. Im Sommer sind in großen Städten Temperaturunterschiede von bis zu 4-6 Grad möglich. „Angesichts des Trends zur Verstädterung in vielen Teilen der Welt ist dies eine wichtige Erkenntnis – selbst bei noch größeren Megacities ist kein beliebig großer Hitzeinseleffekt zu erwarten“, erklärt Diego Rybski vom Potsdam-Institut für Klimafolgenforschung. Allerdings streuen die Einzelmessungen der Städte um diesen typischen Wert. So sind im Sommer bei großen Städten sogar Temperaturunterschiede von bis zu 4-6 Grad keine Seltenheit. Im Winter verschwindet der Effekt dagegen nahezu.

Die Detailanalyse für einzelne Städte zeigt auch, dass Städte in warmen Klimazonen einen umgekehrten, also kühlenden, Effekt aufweisen können. Hier gilt es noch genau zu ermitteln warum dies der Fall ist. Dann lassen sich Planungsstrategien entwickeln, die diese Erkenntnisse ausnutzen können. „Der Hitze-Insel-Effekt wird vor allem relevant, wenn es ohnehin warm ist, wie zum Beispiel während eines anhaltend heißen Sommers“, erklärt Ko-Autor und Forschungsgruppenleiter Jürgen Kropp. Dann sind die Städte noch wärmer, was gesundheitliche Folgen insbesondere für ältere Menschen haben kann. Im Zuge des Klimawandels wird ein vermehrtes Eintreten von Hitzewellen befürchtet. „In Kombination mit der Alterung der Gesellschaft sind verstärkt gesundheitliche Probleme zu erwarten“, so Kropp. „Die Erkenntnisse über den urbanen Hitze-Insel-Effekt können also helfen, Maßnahmen zur Prävention zu ergreifen.“

Artikel: Zhou, B., Rybski, D., Kropp, J. (2013): On the statistics of urban heat island intensity. Geophysical Research Letters (Early View, online) DOI: 10.1002/2013GL057320

In der ganzen UHI-Diskussion geht es nicht so sehr darum, ob eine Stadt einen UHI-Effekt besitzt, sondern wie er sich im Laufe der Zeit entwickelt hat. In Städten die sich in den letzten Jahrzehnten stark ausgedehnt haben, beeinträchtigt der wachsende UHI das Klimasignal. In alteingesessenen Städten mit konstant hohem UHI spielt dies keine große Rolle und die gemessene Erwärmung entspricht der allgemeinen, globalen Klimaerwärmung. Frank Lansner fasst dies im Hide the Decline-Blog wie folgt zusammen:

UHI in climate data originates from changes of UHI over a period. So the general discussion is not if a city has UHI  – it has – but if UHI in a town has grown due to expansion of the city or other factors. A more permanent big-city UHI will not disturbe temperature readings. So when we speak of UHI in global temperature trends, then we refer to an average UHI increase around the temperature stations world wide.

Im vorangegangenen Teil unserer UHI-Serie konnten wir anhand der UAH/RSS-Satellitendaten zeigen, dass es in Europa während der vergangenen 35 Jahre wohl keine signifikante UHI-Beeinflussung der kontinentweiten Temperaturentwicklung gegeben hat. Zu einem ähnlichen Resultat kommt eine Studie von Chrysanthou und Kollegen, die im November 2014 in den Geophysical Research Letters erschien und die letzten 55 Jahre abdeckt. Im Folgenden die Kurzfassung:

The effects of urbanization on the rise of the European temperature since 1960
The effects of urbanization on the rise of the European daily mean temperature is quantified by comparing European-averaged temperatures based on all meteorological stations in the European Climate Assessment and Dataset with those based on three subsets of stations: from rural areas, from areas with low growth in urbanization, and from areas characterized by relatively low-temperature increase. Land cover information is obtained using the CORINE (Coordination of Information on the Environment) data set, showing that most stations (75%) have a small percentage (up to 10%) of urban area within a 10 km radius and 81% saw no more than 1% change in urbanization between 1990 and 2006. The results show that urbanization explains 0.0026°C/decade of the annual-averaged pan-European temperature trend of 0.179°C/decade. This trend has a strong seasonality, being the largest in summer. Averaged over time, the effects of urbanization on the European-averaged temperature has a strong seasonality as well.

 

Fokus Deutschland

Der Deutsche Wetterdienst (DWD) führt grundsätzlich keine UHI-Korrekturen an seinem Temperaturdatensatz durch. Auf diese Weise geraten auch stark UHI-beeinflusste Wetterstationen aus den Innenbereichen der Großstädte in den Durchschnittswert. Der DWD sagt, dass dies statistisch aufgrund der geringen Fläche der städtischen Kerrnbereiche im Vergleich zur Gesamtfläche Deutschlands nichts ausmacht.

Trotzdem wäre es schön, wenn der DWD eine grobe Einstufung seiner zahlreichen Wetterstationen in Deutschland zur Verfügung stellen könnte. Im Stationslexikon auf der DWD-Webseite fehlt diese wichtige Information seltsamerweise. Als Hilfslösung könnte man nun die Einwohnerzahlen der jeweiligen Orte als UHI-Proxy verwenden wie Stefan Kämpfe vorschlägt: (weiterlesen …)

Wieviel städtischer Wärminseleffekt steckt in der Erwärmung der letzten Jahrzehnte? Der Lösungsweg führt über Satelliten

Beim städtischen Wärmeinseleffekt (UHI) geht es um den Vergleich der Temperaturen in der wärmesteigernden Stadt gegenüber dem kühleren ländlichen Umland. Allerdings ist der Zusammenhang nicht ganz so trivial wie er zunächst erscheint. Betrachten wir hierzu die folgenden drei Aspekte:

Aspekt 1: Durch das allmähliche urbane Wachstum und den sich parallel hierzu steigernden UHI haben sich die großen Städte in den letzten 100 Jahren schneller erwärmt als das Umland.

Aspekt 2: Nun hat sich aber auch das Umland weiterentwickelt und ehemals vollkommen UHI-unbeeinflusste Gebiete besitzen nun bereits eine UHI-Komponente. In den großen Städten hingegen hat sich der maximale UHI-Effekt möglicherweise bereits vor 30 Jahren eingestellt, so dass das Umland jetzt aufholt und in den letzten Jahrzehnten vielleicht eine stärkere Erwärmung zeigt als die Kernzonen der Städte.

Aspekt 3: Falls sich der UHI nun im Umland als auch in den Städten im gleichen Maße steigert, hätten Umland und Städte eine ähnliche Erwärmungsrate. Eine großräumige Beeinflussung des Umlands durch den UHI wurde in einer 2013 in Nature Climate Change publizierten Studie für möglich gehalten.

 

Der Vergleich von Erwärmungsraten im Umland und der Stadt führt daher nicht richtig weiter in der Frage, ob sich ein UHI-Effekt in der globalen oder landesweiten Temperaturkurve versteckt. Wir wechseln daher die Methodik und konsultieren die Temperaturdaten aus Satellitenmessungen. Grundsätzlich müssen hier zwei verschiedene Datentypen unterschieden werden:

1) Satellitenmessungen der Temperaturen an der Landoberfläche (land-surface temperature, LST)
Hierbei handelt es sich um Infrarotmessungen der Erdoberfläche, aus denen die Temperaturen am Boden abgeleitet werden können. Ein oft verwendetes Satellitensystem ist Landsat. Städtische Wärmeinseln können auf diese Weise effektiv kartiert werden. Probleme gibt es mit senkrechten Flächen, wie zum Beispiel Gebäudewände, deren Temperatur nicht richtig erfasst werden kann, da das Verfahren vor allem horizontale Flächen misst.

2) Satellitenmessungen der unteren und mittleren Troposphäre (RSS, UAH)
Die beiden bekannten Temperaturdatenreihen UAH und RSS mit Messbeginn 1979 erfassen Temperaturen in verschiedenen Stockwerken der Troposphäre und unteren Stratosphäre. Bei UAH und RSS wird zum Beispiel unterschieden zwischen:

  • Untere Troposphäre – TLT (früher T2LT benannt).
  • Mittlere Troposphäre – TMT
  • Untere Stratosphäre – TLS

 

Dabei integrieren die verschiedenen Datengruppen über etliche Höhen-Kilometer (Abbildung 1).

Abbildung 1. RSS-Messbereiche und ihre Höhenangaben. Quelle: remss.com.

 

An dieser Stelle wird es jetzt interessant: Die unterste UAH/RSS-Messung in der Troposphäre besitzt ihr Maximum in einer Höhe von 3 km, wo UHI-Effekte im Prinzip ausgeschlossen werden können. Wir haben am 22. Februar 2015 extra noch einmal bei John Christy von der University of Alabama in Huntsville (UAH) nachgefragt. Christy hat zusammen mit Roy Spencer die satellitengestützte Temperaturmessung initiiert und zeichnet auch heute noch für den UAH-Datensatz verantwortlich. Christy antwortete prompt am selben (Sonn-) Tag:

Sebastian

The satellite data do not have UHI influences as you say because the emissions are dominated by the atmosphere and the footprint of urban areas is so tiny relative to the global surface. The problem for the surface measurements is that they are preferentially located where people live because, through history, people took the measurements.

John C.

Die UAH und RSS-Satellitentemperaturen sind also frei von jeglichem städtischem Wärmeinseleffekt. Und genau diesen Umstand wollen wir uns daher zunutze machen. Wir wollen die über Satelliten bestimmte Erwärmungsrate (UAH, RSS) mit der von Bodenstationen ermittelten Rate vergleichen. Der Test ist simpel und effektiv zugleich: Sollten die Bodenstationen für die letzten Jahrzehnte einen ähnlichen Erwärmungstrend herausbekommen wie die UHI-freien Satelliten, dann wäre auch der Gesamtdatensatz der Bodenstationen weitgehend UHI-frei.

 

Deutschland sucht den UHI: Top oder Flop?

Als Testgebiet wählen wir Deutschland. Die von uns verwendeten Bodenstationsdaten stammen vom Deutschen Wetterdienst (DWD). Die entsprechenden Satellitendaten schneiden wir uns im Climate Explorer aus dem UAH/RSS-Datensatz heraus, wobei wir das Gebiet 47°-54°Nord / 7°-14°Ost betrachten. (weiterlesen …)

Um Antwort wird gebeten: Spektrum der Wissenschaft bemängelt Klimaforschungsförderung durch Energiewirtschaft – schweigt sich aber zu Sponsoring der Versicherungsindustrie aus

Spektrum der Wissenschaft brachte auf seiner Webseite am 23. Februar 2015 einen Meinungsbeitrag des freien Redakteurs Lars Fischer, in dem er undeklarierte Klimaforschungsförderung des Astrophysikers Willie Soon von der Harvard University anprangerte.

Forschungsförderung:
Meinung: Das Geld muss nach oben
Ein Klimawandelskeptiker lässt sich massiv von der Energiewirtschaft finanzieren, verschweigt das aber. Woher das Geld für Forschung kommt, muss deshalb in Zukunft in jeder Publikation direkt unter dem Titel stehen, fordert Lars Fischer.

Weiterlesen auf Spektrum der Wissenschaft.

Eine Riesensensation, dachte sich wohl Spektrum der Wissenschaft. Dabei handelte es sich in Wirklichkeit um kalten Kaffee. Bereits am 28. Juni 2011 – also vor fast vier Jahren – hatte der britische Guardian das Ölfirma-Sponsoring zum Thema gemacht:

Climate sceptic Willie Soon received $1m from oil companies, papers show
Documents obtained by Greenpeace show prominent opponent of climate change was funded by ExxonMobil, among others

Industriesponsoring ist in der Forschung gang und gäbe. Es sollte eigentlich egal sein, ob Gelder von Versicherungen oder Ölfirmen stammen, entscheidend ist, dass Wissenschafler inhaltlich unabhängig bleiben. Hiervon ist im Fall des beschuldigten Willie Soon auszugehen, da er eine große Anzahl von klimawissenschaftlichen Publikationen in begutachteten internationalen Fachzeitschriften publizieren konnte. Es ist leider trauriges Fakt, dass es für die Erforschung natürlicher Klimafaktoren viel zu wenig Fördergelder gibt, wohingegen noch immer enorme Summen in fragwürdige Computersimulationen fließen. Die Pointe: Keines der Modelle hat die mittlerweile seit 17 Jahren anhaltende Erwärmungspause kommen sehen. Sponsoren sollten in der Tat genannt werden, um Transparenz herzustellen.

Kalte-Sonne-Koautor Sebastian Lüning hat mit dem Verfasser des Spektrum-Artikels Kontakt aufgenommen, um die einseitige Behandlung des Themas zu beanstanden und eine Reihe von Missverständnissen aufzuklären:

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Von: Sebastian Lüning
Gesendet: Montag, 23. Februar 2015
An: Spektrum der Wissenschaft
Betreff: Meinungsbeitrag “Das Geld muss nach oben” von Lars Fischer vom 23.2.2015

Sehr geehrte Redaktion,

Ihr freier Mitarbeiter Lars Fischer äußerte sich heute in einem ziemlich aggressiven Meinungsbeitrag negativ zu den Klimastudien des Harvard-Wissenschaftlers Willie Soon.
http://www.spektrum.de/news/meinung-das-geld-muss-nach-oben/1333941

Es ist sein gutes Recht Transparenz in der Forschungsförderung zu fordern. Dies unterstütze ich. Allerdings begeht Fischer dann den Fehler, Soons Arbeiten daraufhin pauschal zu verdammen (“Selbst wenn die in der Forschergemeinschaft heftig kritisierten Arbeiten damit wohl diskreditiert sind,…). Dies ist ein Kurzschluss, denn die meisten von Soons Studien erschienen in anerkannten internationalen und begutachteten Fachzeitschriften. Es ist schon ein seltsamer Gedanke, dass sämtliche Journal Reviews versagt haben könnten. Im Gegenzug wären auch alle WWF-geförderten Forschungsprojekte zu hinterfragen. Diese Argumentation ist Unsinn. Bei starken Anschuldigen wie diesen, hätte ich zudem von Fischer Beispiele für wissenschaftliche Fehler auf Seiten Soons erwartet. Hier muss Fischer jetzt unbedingt nachlegen, sonst wird er unglaubwürdig.

Ich kenne Willie Soon persönlich und schätze ihn für seine seriöse Arbeit im Bereich der solaren Klimaforschung. Das wahre Problem liegt hier: Unerwähnt lässt Fischer nämlich, dass es heutzutage sehr schwer ist, überhaupt Forschungsmittel für Studien zu natürlichen Klimafaktoren, insbesondere zur solaren Beeinflussung des Klimas, zu erhalten. Dies verwundert sehr, denn es gibt eine Vielzahl von Arbeiten, die einen engen Bezug zwischen Klima und solaren Aktivitätsschwankungen belegen. Vor wenigen Tagen erst erschien im angesehenen Fachblatt Geology eine Studie von Jiang et al. (2015), die einen bemerkenswerten Zusammenhang zwischen der klimatischen Entwicklung der letzten 4000 Jahre und der Sonnenaktivität fand.
http://geology.gsapubs.org/content/early/2015/02/02/G36377.1.abstract

Vermutlich ist Fischer diese Arbeit nicht bekannt. Wir haben bei uns im Kalte-Sonne-Blog über die Studie berichtet, wo wir auch den Kontext zur Pionierarbeit von Bond et al. 2001 herstellen.
http://www.kaltesonne.de/neue-studie-im-fachblatt-geology-findet-engen-zusammenhang-zwischen-temperaturentwicklung-und-sonnenaktivitat-wahrend-der-letzten-4000-jahre-im-nordatlantik/

Angesichts des ehrabschneidenden Artikels von Fischer wäre es jetzt im Sinne einer ausgewogenen Berichterstattung wichtig, auch die andere Seite zu Wort kommen zu lassen, z.B. indem Sie etwas ausführlicher über Jiang et al. 2015 berichten würden. Ich bin auch gerne bereit, einen entsprechenden Gegenbeitrag vorzubereiten.

Abschließend vermisse ich in Fischers Aufsatz auch den Hinweis darauf, dass der Autor maßgeblich an der Blogplattform “SciLogs” beteiligt war, auf der Stefan Rahmstorf als Vertreter der Klimakatastrophenseite seine Klimalounge betreibt. Im Sinne der Transparenz sollten Sie vielleicht auch einer seltsamen Artikelhäufung von Hans Joachim Schellnhuber in den Proceedings of the National Academy of Science of the USA (PNAS) nachgehen, wobei PNAS-Mitglieder ihre Gutachter offenbar selber auswählen können. Schellnhuber ist PNAS-Mitglied.
http://www.kaltesonne.de/news-xx11-4/    [...]

Mit besten Grüßen

Dr. habil. Sebastian Lüning
Lissabon

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Von: Lars Fischer (Spektrum der Wissenschaft)
Gesendet: Dienstag, 24. Februar 2015
An: Sebastian Lüning

Sehr geehrter Herr Lüning, (weiterlesen …)

Großer städtischer Wärmeinseleffekt – kleine Wirkung? Wir fragen beim Deutschen Wetterdienst nach

Beton und Asphalt machen die Städte heißer als ihr ländliches Umland. Dies ist ein allseits akzeptiertes Phänomen, das auch vor Deutschland nicht Halt macht. Die Bundeshauptstadt und Millionenmetropole Berlin ist hierfür ein gutes Beispiel. Am frühen Morgen tritt hier eine beeindruckende Temperaturdifferenz von bis zu 9°C zwischen dem Innenstadtteil Kreuzbergs und dem ländlichen Forst Grunewald auf (Abbildung 1).

 

Abbildung 1: Mittelwerte maximaler Temperaturdifferenzen zwischen Stadt und Umland in Europa. Quelle: klett.de.

 

Tim Staeger von der ARD-Wetterredaktion beschrieb in einem Beitrag vom 6. Juni 2014 sogar eine maximale Temperaturdifferenz in Berlin von bis zu 14°C (Abbildung 2):

Die Erwärmung ist umso ausgeprägter, desto näher man sich am Stadtzentrum befindet und natürlich desto größer die Stadt ist. In kleineren Siedlungen unter zehntausend Einwohnern beträgt der maximale Temperaturunterschied zwischen Innenstadt und Umland etwa 2 bis 5 Grad, bei Städten bis hunderttausend Einwohnern kann diese Differenz schon bis 8 Grad betragen und in großen Metropolen wie Berlin wurden sogar schon maximale Unterschiede von fast 14 Grad gemessen! Das sind natürlich Spitzenwerte, die vor allem in Sommernächten auftreten, nachdem sich die Innenstädte nach einer Hitzewelle bereits mehrere Tage aufheizen konnten.

 

Abbildung 2: Maximaler Temperaturunterscied zwischen Innenstadt und Umland. Quelle: ARD-Wetterredaktion.

 

Der städtische Wärmeinseleffekt (UHI) kann also enorme Ausmaße annehmen, gerade im dicht bebauten Deutschland. Da stellt sich natürlich die Frage, ob der UHI-Effekt in den offiziellen Temperaturstatistiken korrigiert bzw. abgezogen wird. Wie geht der Deutsche Wetterdienst mit diesem künstlichen, temperatursteigernden Effekt um? Einen ersten Hinweis finden wir in einem Artikel von Josef Kowatsch, der am 27. Januar 2011 auf wahrheiten.org erschien:

Der [Wärmeinseleffekt] WI ist keine konstante Größe, er ist vielmehr jahreszeitenabhängig, streng genommen sogar jeden Tag unterschiedlich, weil er zudem temperatur- und wetterabhängig ist. Außerdem ist er tags anders als nachts. Deshalb verzichtet man beim Deutschen Wetterdienst auf die Bestimmung und mathematische Berechnung des WI. Die Leiter der einzelnen Wetterstationen kennen ihren speziellen Wärmeinseleffekt auch nicht. Daher werden immer die gemessenen Temperaturen ohne Korrekturen nach Offenbach zur Zentrale des Deutschen Wetterdienstes (DWD) weitergegeben und daraus die Mittelwerte für Deutschland errechnet. […] Der WI-Anteil ist bei den vom Deutschen Wetterdienst gemessenen Jahresmittelwerten der letzten zwölf Jahre nicht berücksichtigt.

Das will nicht so recht einleuchten: Überhitzte Stadtregionen „verunreinigen“ die deutschlandweite Temperaturstatistik, und der DWD lässt diese Daten ohne mit der Wimper zu zucken einfach unkorrigiert einfließen? Das ist schwer zu glauben.

 

Nachgefragt beim Deutschen Wetterdienst

Auf der Suche nach Antworten finden wir auf der Webseite des Deutschen Wetterdienstes eine aufschlussreiche Beschreibung des Problems:

Voraussetzung für die Fähigkeit das Klima zu überwachen ist die – auch zukünftige – Verfügbarkeit langer Zeitreihen meteorologischer Größen, die möglichst ungestört, d.h. ausschließlich von Klimaeinflüssen, aber nicht durch messtechnische Änderungen bestimmt sind. Dies ist nicht trivial, erhöht sich doch in unseren Breiten z.B. die Temperatur, wenn eine Messstation im Laufe der Jahre von neu entstandenen Gebäuden umzingelt wird. Diese Erhöhung ist als Wärmeinseleffekt der Städte bekannt, muss aber von einem eventuell vorhandenen globalen Trend unterschieden werden können. Das heisst messen alleine genügt nicht. Man muss auch erhebliche Anstrengungen in die Sicherstellung der bestmöglichen Qualität der Messungen investieren. Und das beginnt bei der Auswahl und Pflege der Messstation selbst und reicht über die Kontrolle der Messinstrumente bis zur langfristigen und sicheren Archivierung der Daten. Ebenso wichtig sind die sogenannten Metadaten, also Informationen, welche die eigentlichen Messgrößen beschreiben. Wenn etwa unbekannt ist, wo genau eine Messung vorgenommen wurde und welche Randbedingungen herrschten, sind ernsthafte Aussagen nicht möglich.

Die deutschen Städte wachsen und wachsen – und mit ihnen der städtische Wärmeinseleffekt (UHI). Wie kann man den UHI nun von einer überregionalen Klimaerwärmung unterscheiden? Am besten wäre es doch, nur noch Messstationen in rein ländlichen Gebieten einzusetzen und alle auch nur ansatzweise vom UHI beeinflussten Stationen für die Deutschland-Klimastatistik zu ignorieren. Da auf der DWD-Webseite keine weiteren Hinweise zur Lösung des Problems zu finden sind, wenden wir uns per Email an den DWD und fragen am 29. Januar 2015 konkret nach:

Sehr geehrter DWD,

Ich interessiere mich für den Wärmeinseleffekt (WI) der Städte und habe hierzu eine Frage. Ich habe gelesen, dass die Temperaturmesswerte der einzelnen Wetterstationen an Ihre Zentrale nach Offenbach im Original unkorrigiert gemeldet werden. Ich würde gerne verstehen, inwieweit diese Messwerte in Offenbach noch hinsichtlich des Wärmeinseleffekts korrigiert werden, bevor sie in den offiziellen Statistiken und Mittelwertbildungen verwendet werden. Konkret: wird die Temperatur von städtischen Wetterstationen nach unten korrigiert oder bleibt der WI-Effekt unberücksichtigt?

Über eine Antwort würde ich mich freuen. Vielen Dank im voraus.

Mit besten Grüßen

Sebastian Lüning

 

Der DWD zeigt sich kooperativ und antwortet schon wenige Tage später am 2. Februar 2015: (weiterlesen …)

Klimagespräch mit Prof. Murry Salby und Prof. Carl-Otto Weiss in Essen am 13. März 2015

Haus der Technik, Essen, 13. März 2015 Online Anmeldung hier

Neue Untersuchungen von Prof. Murry Salby benutzen Klimaänderungen und atmosphärische Spurengase um den CO2 Kreislauf zu klären, welcher die Änderungen des CO2 Gehalts der Atmosphäre bestimmt. Seine Untersuchungen erhellen die Hauptmechanismen für die Änderungen, speziell für den Anstieg während des 20. Jahrhunderts. Die Analyse ergibt eine obere Grenze für die Emissionen aus der Verbrennung fossiler Brennstoffe. Obwohl feststellbar, ist dieser menschliche Beitrag gering. Entsprechend gering ist der menschliche Einfluss auf das Klima. Der Hauptanstieg des atmosphärischen CO2 rührt von natürlichen Quellen her. Auf diesen hat der Mensch keinen Einfluss. Eine unabhängige Untersuchung bestätigt das Verhältnis von natürlicher zu menschlich verursachter Emission.

Prof. Carl-Otto Weiss zeigt in seinem Vortrag, dass Spektralanalyse und Rekonstruktion historischer Temperaturen aus Proxy-Temperaturdaten der letzten 2500 Jahre nur periodische Komponenten zeigen. Das schließt insbesondere einen wesentlichen Einfluss des (nichtperiodischen) CO2 Anstiegs in der Atmosphäre seit Beginn der Industrialisierung aus. (weiterlesen …)

Der Elefant im Raum: Ist der Städtische Wärmeinsel-Effekt vernachlässigbar?

Es ist seit längerer Zeit bekannt, dass sich städtische Regionen durch ihre wärmespeichernde Betonbebauung und Abwärme viel stärker aufheizen als das ländliche Umland. Das Phänomen wird als „städtischer Wärmeinseleffekt“ (englisch: „Urban Heat Island“, UHI) bezeichnet. In einer idealen Welt würde man daher sämtliche Wetterstationen im ländlichen Umland ansiedeln, um die UHI-bedingte Zusatzerwärmung aus den Temperaturmessdaten von vorneherein herauszuhalten. Leider ist dies aus historischen und praktischen Gründen natürlich nicht der Fall, so dass an städtischen Temperaturmessstellen stets mit einer UHI-Beeinflussung zu rechnen ist.

Seit längerem schwelt nun ein Streit zwischen Klimaskeptikern und Vertretern der IPCC-Linie, inwieweit der städtische Wärmeinseleffekt an der gemessenen Erderwärmung der letzten 100 Jahre beteiligt gewesen sein könnte. Die Städte dieser Welt haben sich im letzten Jahrhundert enorm ausgedehnt, da erscheint es durchaus plausibel, dass zumindest ein Teil der in den Statistiken enthaltenen Erwärmung auf den UHI-Effekt zurückgeht. Aber wie viel nur? Auf der klimaskeptischen Seite gibt es Extrempositionen, die am liebsten die gesamte Erwärmung seit 1850 dem UHI anlasten würden. Und auf der anderen Seite gibt es staatliche Wetterdienste, die den UHI nicht einmal aus den Roh-Messdaten herauskorrigieren, da er angeblich statistisch keinen Einfluss habe.

Im Folgenden wollen wir im Rahmen einer kleinen Serie den städtischen Wärmeinseleffekt aus verschiedensten Perspektiven unter die Lupe nehmen. Wie genau funktioniert der UHI-Effekt? Worin sind sich die Experten einig? Wo gibt es Klärungsbedarf? Werden möglicherweise unzulässige „Abkürzungen“ vorgenommen? Wieviel unkorrigierter UHI steckt in den medial intensiv ausgeschlachteten Wärmerekorden des letzten Jahrzehnts?

 

Darin sind sich alle einig: Städte sind heißer als ihr Umland

Es ist unstrittig, dass es einen städtischen Wärmeinseleffekt gibt und dass die zusätzlichen Erwärmungsbeträge signifikant sein können. Der ORF berichtete am 13. August 2012 über eine entsprechende Studie aus Arizona, in der der UHI-Beitrag quantifiziert wurde:

Plus vier Grad Celsius: Diesen zusätzlichen Temperaturanstieg in den Städten dürften manche Einwohnerinnen und Einwohnern Arizonas bis Mitte des Jahrhunderts zu spüren bekommen. Zurückzuführen ist der Effekt auf das Wachsen von Metropolregionen. Zunehmende verbaute Flächen und weniger Grünflächen machen die Städte heißer. Dieser Temperaturanstieg spielt für die zukünftige Erwärmung in den Städten eine größere Rolle als der Klimawandel, schreiben Wissenschaftler um den Meteorologen und Klimaforscher Matei Georgescu von der Arizona State University [in einer Arbeit in Nature Climate Change]. Untersucht haben sie den “Arizona Sun Corridar” im trockenen Süden Arizonas mit den Städten Phoenix, Tucson, Prescott und Nogales. […] Die vier Grad Celsius waren das Extrem der zusätzlichen Erwärmung im Sommer aufgrund der Stadterweiterung, das die Forscher in ihren Szenarien berechnet haben. Im besten Fall stünden den Menschen der Region aber immer noch um zwei Grad höhere Temperaturen im Sommer bevor.

Zwei Jahre später legte die Arizona State University nach und warnte, dass die städtische UHI-Hitze die Todesrate in Zukunft signifikant ansteigen lassen wird. In einer Pressemitteilung der Universität vom 30. Mai 2014 heißt es (Auszug):

Study links urbanization, future heat-related mortality
Rising temperatures and urban growth could mean more deaths and hospital visits in Maricopa County […] New Arizona State University research examines the heat-health aspects resulting from urbanization and the challenge of sustainable future growth in Maricopa County. A study released this week shows how urban development could be a factor in the number of lives lost due to heat in future summers. The study is described in the article “Challenges associated with projecting urbanization-induced heat-related mortality,” published in the current online issue of the journal Science of the Total Environment. “Extreme heat is the leading weather-related killer in the United States,” said David Hondula, a postdoctoral scholar in health informatics in ASU’s Center for Policy Informatics and lead author of the study.

Größere Städte speichern mehr (gefährliche) Wärme, das entspricht dem Bild, das wir vom UHI-Effekt haben. Der Teufel steckt allerdings im Detail, wie aus der Pressemitteilung ebenfalls hervorgeht. Durch den UHI würden sich die Tageshöchsttemperaturen nämlich sogar verringern, während sich die Nachtwerte durch die Wärmespeicherwirkung der Bebauung erhöhen würden. Letzteres wäre der eigentliche Auslöser für die Zunahme der Hitzetode. In der Pressemitteilung heißt es:

Future urbanization will lead to slightly lower summer daytime maximum temperatures in the urban core of Maricopa County compared to the surrounding natural landscape because of the high heat-retaining capacity of the built environment,” Matei Georgescu said. “Continued growth would enhance this effect in the future, leading to further declines in daytime highs and associated declines in health risks. The tradeoff is that nighttime temperatures increase significantly with urbanization, and this nighttime warming is much greater than the expected daytime cooling.” […] “The manner in which the Sun Corridor develops over the next several decades will impact the regional climate and, if no new adaptation measures are introduced, change the health risks for Maricopa County residents associated with extreme heat,” Hondula said. “The greatest health concern comes from large expected increases in nighttime temperatures, which could be mitigated by lower-growth scenarios.

Das nächtliche Hitzeproblem wurde auch am 30. Januar 2015 im Standard thematisiert:

Großstädte waren in den vergangenen vier Jahrzehnten zunehmend von Hitzewellen betroffen. Zwischen 1973 und 2012 gab es in rund der Hälfte von 217 weltweit untersuchten Städten mit über 250.000 Einwohnern eine Zunahme sehr heißer Tage, wie es in einer im britischen Fachmagazin “Environmental Research Letters” veröffentlichten Studie heißt. Noch stärker macht sich aber die mangelnde Abkühlung nach Sonnenuntergang bemerkbar: Eine Zunahme von Nächten mit sehr hoher Temperatur verzeichneten gar zwei Drittel der untersuchten Städte. Unter den fünf Jahren in diesem Zeitraum, in denen es die meisten Hitzewellen gab, waren die Jahre 2009, 2010, 2011 und 2012.

In einer dazugehörigen Pressemitteilung der University of California in Los Angeles vom 29. Januar 2015 präzisieren die Autoren den Mechanismus:

“Our findings suggest that urban areas are experiencing a kind of double whammy — a combination of general climatic warming combined with the heat island effect, wherein human activities and the built environment trap heat, preventing cities from cooling down as fast as rural areas,” said Dennis Lettenmaier, a co-author of the study and a UCLA geography professor. “Everything’s warming up, but the effect is amplified in urban areas.” […] “The fact that the trend was so much stronger at night underscores the role of the heat island effect in urban areas,” Lettenmaier said. “You have heat being stored in buildings and in asphalt, concrete and other building materials, and they don’t cool down as quickly as they would outside of the urban area. This effect was likely exacerbated by decreasing wind in most of the urban areas.” The study is one of the first to focus solely on the extent of extreme weather in urban areas globally and to examine disparities between densely populated and less-densely populated areas.

 

Wie funktioniert der Städtische Wärmeinseleffekt? (weiterlesen …)

Um Antwort wird gebeten: Beabsichtigt die Süddeutsche Zeitung, über kritische Studie zur arktischen Datenloch-Theorie zu berichten?

Am 16. Februar 2015 berichteten wir an dieser Stelle über eine neue Studie, in der ein fragwürdiges Arktis-Modell zur Erwärmungspause verworfen wird (siehe unseren Blogbeitrag “Durchgefallen mit Pauken und Trompeten: Arktische Datenloch-Theorie zur Erwärmungspause in der Fachwelt gescheitert“). Da die Süddeutsche Zeitung (SZ) damals ausführlich über das nun möglicherweise hinfällige Modell berichtete, fragten wir bei der SZ nach, ob sie gedenke, nun auch über die neue Arbeit zu berichten.

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Datum: 16.2.2015

Von: Sebastian Lüning (Kalte Sonne)
An: Christopher Schrader (SZ)

Sehr geehrter Herr Schrader,

Am 15. November 2013 brachten Sie in der SZ den Artikel “Klimawandel ohne Pause”, in dem Sie eine Arbeit von Cowtan & Way vorstellten, laut der es gar keine Erwärmungspause gäbe, da lediglich Daten in der Arktis fehlen würden ( http://www.sueddeutsche.de/wissen/erderwaermung-klimawandel-ohne-pause-1.1819273 ). Ich weiß nicht, ob Sie es gesehen haben, am 29. Januar 2015 erschien nun in den Geophysical Research Letters ( http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/2014GL062596/abstract?campaign=wolacceptedarticle ) eine aktuelle Studie von Gleisner et al., in der die Autoren zeigen konnten, dass es nicht möglich ist, den Hiatus mit der Arktisdatenlücke zu erklären. Da Sie das Cowtan & Way-Paper in Ihrer Zeitung ausführlich erläutert haben, wäre es im Sinne einer ausgewogenen Berichterstattung sicher angebracht, nun auch die Gleisner-Studie in einem Artikel vorzustellen. Wie sehen Sie die Chancen hierfür? Ihre Antwort würde ich gerne in unserem Blog www.kaltesonne.de bekanntgeben.

Mit besten Grüßen

Sebastian Lüning

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Schrader antwortete freundlicherweise bereits einige Tage später und gab aufschlußreiche Erläuterungen, die er jedoch nicht hier im Blog veröffentlicht sehen wollte. Wir respektieren diesen Wunsch. Soviel sei jedoch verraten: SZ-Leser werden wohl ohne die Gleisner-Studie auskommen müssen.

Eine Übersicht zur bisherigen hier veröffentlichten Klimakorrespondenz – alphabetisch sortiert nach Empfängerorganisation – finden Sie hier.

 

Neues aus Downunder

Kürzlich zog der australische Premierminister und Klimaskeptiker Tony Abbott die Reißleine und kappte die Klimawandel-Forschungsgelder. Während die Wissenschaftler 2014 noch in den Genuss von 5,75 Milliarden australische Dollar kamen, müssen sie in den kommenden vier Jahren mit lediglich 500 Millionen Dollar haushalten. Ein herber Einschnitt. Kurz zuvor hatte Australien auch die CO2-Steuer wieder abgeschafft.

Diese Australier sind richtig egoistisch und zerstören aus Profitgier unser Weltklima, schallt es aus der grünen Ecke. Es wird Zeit für einen Faktencheck. Laufen die CO2-Emissionen in Downunder wirklich aus dem Ruder? JoNova hat sich die Mühe gemacht und einmal die harten Zahlen angeschaut. Und oh Wunder: Der Pro-Kopf-Ausstoß an CO2 ist in Australien in den letzten 10 Jahren stetig gesunken. Ganz im Gegensatz zum angeblichen Klima-Streber Deutschland, wo die CO2-Emissionen in den letzten Jahren wieder angestiegen sind

 

Abbildung 1: Pro-Kopf-Ausstoß von CO2 in Australien seit 2003. Abbildungsquelle: JoNova.

 

Im Klimaretter-Blog gab es am 13. Januar 2015 eine weitere tolle Geschichte aus Australien:

Aborigines für den Klimaschutz
Die Ureinwohner in Queensland sind vom Klimawandel schwer betroffen. Nun wollen sie mit ihren besonderen Kenntnissen und Fähigkeiten bei der Bewältigung der Klimakrise mitreden – verknüpft mit wissenschaftlicher Forschung.

Was genau soll der Klimawandel den Ureinwohnern angetan haben? Das wollen wir genauer wissen. Der Klimaretter schreibt:

Dass Krebse beißen, wenn bestimmte Bäume blühen, wusste William Clark Enoch schon als Kind. Aufgewachsen in Far North Queensland im äußersten Norden Australiens, beobachtet er heute als 51-Jähriger, wie die Stürme in der Gegend zunehmen, die Böden erodieren, das Meer versauert und die Süßwasserreserven versalzen.

Stürme nehmen in Australien zu? Falsch! Siehe “Studie der Universität Utrecht: Keine Zunahme der tropischen Wirbelstürme im australischen Queensland während der letzten 200 Jahre” und “Wer hätte das gedacht: Studien können keine Zunahme der tropischen Wirbelstürme im Indischen und Pazifischen Ozean feststellen“.

Die Böden erodieren weshalb? Die Webseite des Queensland Government gibt uns einen Tip: Ungeeignete Landwirtschaftspraktiken:

Queensland farmers have been cultivating the land since the 1850s. However, early farmers were not aware that some of their farming practices were causing erosion. By the 1950s, soil erosion was seriously threatening the productivity of fertile cropping areas such as the Darling Downs and the Inland Burnett.

Meer versauert? What’s new? Siehe “Überraschung: Korallen kommen mit der Ozeanversauerung offenbar doch besser zurecht als lange gedacht” und “Back to the roots: Meeresbewohner trotzen der Ozeanversauerung, da sie den abgesenkten pH-Wert bereits aus dem Urozean kennen“.

Süßwasserreserven versalzen weshalb? Weil Landwirte das vorhandene Grundwasser exzessiv ausbeuten und eine Übernutzung geschieht.

Der Klimawandel – ein praktisches Feigenblatt für eine Vielzahl von menschlichen Verfehlungen. Ist dem Klimaretter diese Mis-Information wirklich vollkommen egal?

 

Um Antwort wird gebeten: Wird die FAZ die Einschränkung zum angeblichen globalen Temperaturrekord 2014 thematisieren?

Am 15. Februar 2015 berichteten wir an dieser Stelle über den angeblichen globalen Temperaturrekord 2014, der wohl doch nicht so robust ist, wie zunächst von NASA und NOAA behauptet. Wir fragten bei der FAZ nach, denn die Zeitung hatte das Jahr 2014 in der Überschrift eines Artikels als klaren Rekordhalter ausgegeben.

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Datum: 16.2.2015
Von: Sebastian Lüning
An: FAZ (Web-Kontaktformular)

Sehr geehrte Redaktion der FAZ,

Am 16.1.2015 brachten Sie den Artikel “Klimawandel: 2014 war das wärmste Jahr seit 1880“. Dort wird erklärt, das Jahr 2014 wäre das wärmste der modernen Messgeschichte. Nach Veröffentlichung Ihres Artikels hat die NASA nachträglich eingeräumt, dass es aus statistischer Sicht gar nicht möglich ist, diese Aussage mit großer Sicherheit zu tätigen (siehe http://kaltesonne.de/?p=23925 ). Beabsichtigen Sie diese Einschränkung Ihren Lesern mitzuteilen oder haben dies möglicherweise bereits getan?

Mit besten Grüßen

Dr. habil. Sebastian Lüning
Lissabon

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Datum: 19.2.2015
Von: [FAZ]
An: Sebastian Lüning

Sehr geehrter Herr Lüning,

herzlichen Dank für Ihre Mail und Ihren Hinweis.

Die einschränkende Kommentierung der NASA zur Ausrufung des Jahres 2014 zum wärmsten seit Beginn der Klimaaufzeichnungen ist uns – ehrlich gesagt – entgangen. Ich denke, wir werden bei passender Gelegenheit darauf hinweisen, nicht unbedingt sofort in Form einer aktuellen Meldung, aber möglicherweise im Rahmen einer größeren Geschichte zum Klimawandel.

Beste Grüße aus Frankfurt

[FAZ-Mitarbeiter]

Frankfurter Allgemeine
Zeitung für Deutschland
60267 Frankfurt am Main

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Kommentierung der Kalte-Sonne-Redaktion: Eine ehrliche und mutmachende Antwort der FAZ. Natürlich sind wir schon auf die “größere Geschichte” zum Thema gespannt, hoffentlich ausgewogen und auch die natürlichen Klimafaktoren berücksichtigend.

 

Spiegel Online-Redakteur Axel Bojanowski reicht konkrete Quellenangaben zu seiner Kritik am finalen Uno-Klimareport nach

Am 2. November 2014 beklagt sich Spiegel Online-Redakteur Axel Bojanowski in seinem Artikel “Finaler Bericht des IPCC: Beim Weltklimarat geht Alarm vor Genauigkeit” über Ungereimtheiten im neuesten IPCC-Bericht. Der neue Synthesereport unterschlage wesentliche wissenschaftliche Erkenntnisse, fand Bojanowski. Die (berechtigte) Kritik schmeckte einigen Forschern natürlich gar nicht. Sie forderten Bojanowski auf, konkrete Beispiele mit genauer Quellenangabe zu geben. Der Spiegel-Online-Mann nahm sich daraufhin die Zeit und nannte Ross und Reiter, die er am 25. Januar 2015 in seinem Blog postete. Im Folgenden ein Auszug:

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Von Axel Bojanowski

Wissenschaftler haben mich nach den Quellen zu meiner Kritik am finalen Uno-Klimareport gefragt. Ich hatte kritisiert, dass der Uno-Klimarat IPCC in seinem Synthesis-Report Risiken des Klimawandels betont, aber Unsicherheiten seiner Ergebnisse verschweigt. Ein gravierendes Problem, wie ich finde. Einige Wissenschaftler baten mich um konkrete Seitenzahlen aus dem Klimareport, aus denen die Zitate aus meinem Text stammten; ich habe sie bereits im Artikel ergänzt. Außerdem verschärfte ich meine Kritik, indem ich auch noch die – wie ich sie einschätze – mangelhafte „Zusammenfassung für Politiker“ des IPCC-Synthesereports zitierte. Hier dokumentiere ich nun alle Quellen für meinen Artikel.

Ich habe in meinem Artikel jeweils ein Zitat aus dem Synthese-Report der Uno gegen ein Zitat aus dem zugrunde liegenden Klimareport der Uno gestellt, der vor Monaten veröffentlicht wurde (und sich im Gegensatz zum neuen Synthese-Report durch seine Sorgfältigkeit auszeichnete) – der Gegensatz sollte zeigen, dass im Synthese-Report wesentliche Unsicherheiten unerwähnt blieben, dafür jedoch die scharfe Warnungen erhoben wurden.

1) Das erste Zitat aus dem von mir kritisierten Synthese-Report:

„Eine globale Erwärmung von vier Grad oder mehr seit Beginn der Industrialisierung (ein Grad ist bereits erreicht) bedeute ein hohes bis sehr hohes Risiko eines beträchtlichen Artensterbens, sie würde die Rate des Artensterbens erhöhen. In die Prognose der Modellierungen bestehe “hohes Vertrauen” (Seite 25, 34).“

Die Originalzitate aus dem Report:

„Many global risks are high to very high for global temperature increases of 4 °C or more (see Box 2.4). These risks include severe and widespread impacts on unique and threatened systems, the extinction of many species…“ (S.25)
The risks associated with temperatures at or above 4°C include severe and widespread impacts on unique and threatened systems, substantial species extinction, … (high confidence) (S.34).

Dagegen stelle ich ein Zitat aus dem Original-Klimareport, das im Synthesereport misslicherweise ignoriert wurde:

„Klimamodelle können diverse Schlüsselprozesse hinsichtlich der Artenentwicklung nicht darstellen, die Anfälligkeiten von Arten gegenüber dem Klimawandel wesentlich beeinflussen – beispielsweise: Die Fähigkeit der Anpassung von Erbgut und äußeren Merkmalen an neue Umweltbedingungen, die Fähigkeit zur Ausbreitung, die Dynamik von Populationen, die Effekte der Fragmentierung von Lebensräumen, die Wechselwirkung von Lebensgemeinschaften, Mikro-Rückzugsgebiete, den Effekt steigender CO2-Konzentrationen auf Vegetation (Seite 299/300).“

Das Originalzitat lautet:

Models frequently do not account for genetic and phenotypic adaptive capacity, dispersal capacity, population dynamics, the effects of habitat fragmentation and loss,community interactions, micro-refugia, and the effects of rising CO2 concentrations, all of which could play a major role in determining species vulnerability to climate change… (S.300)

Hier möchte ich betonen, dass ich nicht den zugrundeliegenden Original-Klimabericht kritisiere, sondern nehme ihn im Gegenteil als Vorbild, dem der Synthese-Report nicht gerecht wird. Ich kritisiere, dass der Synthese-Report wesentliche Unsicherheiten aus dem Originalreport unerwähnt lässt.

 

2) Aus dem Synthesereport zitiere ich zum Thema „Beweise für klimabedingte Artensterben in der Vergangenheit“:

Weiterlesen auf axelbojanowski.de.