Niederlande Erste historisch dokumen- tierte Flut, 2500 Tote
Niederlande Erste historisch dokumen- tierte Flut, 2500 Tote
Niederlande Erste historisch dokumen- tierte Flut, 2500 Tote
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Klimaänderungen<br />
•D<br />
– Phänomene –<br />
Teil 2: Instrumentelle und<br />
<strong>historisch</strong>e Informationen<br />
Christian-D. Schönwiese<br />
Universität Frankfurt/Main<br />
Institut für Atmosphäre und Umwelt<br />
© ESA/EUMETSAT: METEOSAT 8 SG – multi channel artificial composite colour image, 23-5-2003, 12:15 UTC
Zeitliche Größenordnungen der Meteorologie/Klimatologie<br />
Daraus ergeben sich<br />
eigentlich zwei Klimadefinitionen:<br />
1. Statistik der Klimaelemente,<br />
errechnet aus<br />
den Daten der Wetter- u.<br />
Witterungsbeobachtung<br />
(i.a. mindest 30-jährig).<br />
2. Langfristzustände der<br />
Atmosphäre, falls die<br />
Zeitskala des Wetters<br />
nicht durch Beobachtungen<br />
abgedeckt ist<br />
(z.B. Holozän, „Eiszeit“,<br />
Tertiär; dabei ist auch die<br />
räuml. Skala bedeutsam).<br />
Schönwiese, 2008
Die „Dimensionen“ der Klimainformationen (Daten)<br />
5-10×10 3 J.<br />
3,8×10 9 J.
Übersicht zur neoklimatologischen Datenerfassung<br />
(bodennah; soweit zweifelsfrei <strong>dokumen</strong>tiert)<br />
Messgröße<br />
(Klimaelement)<br />
<strong>Erste</strong> Messungen<br />
(experimentalphysikal.)<br />
Beginn der längsten<br />
Messreihe<br />
Lufttemperatur 1654, Italien 1659, „Zentral-Engl.“<br />
Niederschlag * 1677, England ** 1697, Kew, England<br />
Luftdruck 1643, Italien 1740, De Bilt, Niederl.<br />
Wind 1670, England 1781, Hohenpeißenb.<br />
Sonnenscheindauer 1880, England 1880, Kew, England<br />
Schneedeckenhöhe 1838, Deutschland (?) 1881, Wien, Österr.<br />
*) mit vergleichweise moderner Messmethodik<br />
**) frühe Messungen mit primitiven Methoden bekannt u.a. aus Chile<br />
(seit 1535), Indien und Israel
Zur Entwicklung der klimatologischen Messnetze:<br />
1654-1670 Academia del Cimento (AC, Italien)<br />
1780-1792 Societas Meteorologica Palatina (SMP, Sitz in Mannheim)<br />
Ab 1863 <strong>Erste</strong>r nationaler Wetterdienst, Frankreich<br />
1872 Gründung der Internationalen Meteorologischen<br />
Organisation (IMO),<br />
seit 1950 Weltmeteorologische Organisation (WMO)<br />
Anzahl der Stationen:<br />
1654: 2 (Florenz und Pisa)<br />
1780/81: 39 (nordhemisphärisch von Nordamerika bis zum Ural)<br />
Um 1855: ca. 300 (global)<br />
Heute: ca. 10 000 (global)
Messnetz der<br />
Societas<br />
Meteorologica<br />
Palatina<br />
(Mannheim)<br />
1780/81 bis<br />
1792/95<br />
Faust, 1968,<br />
verändert, hier<br />
nach Schönwiese,<br />
1995
Globales Beobachtungsnetz für bodennahe atmosphärische Daten<br />
ca. 10 000 Stationen<br />
+ ca. 1000 Radiosondenstationen<br />
WMO, 1981; Sw, 2008
Probleme der Neoklimatologie<br />
• Die Neoklimatologie beinhaltet zwar den enormen<br />
Vorteil, direkt gemessene und somit besonders<br />
zuverlässige Daten in hoher räumlicher und zeitlicher<br />
Auflösung bereitzustellen. Zudem deckt sie weitgehend<br />
das Industriezeitalter ab, in dem der anthropogene<br />
Klimawandel zunehmende Bedeutung erlangt hat.<br />
Dennoch gibt es einige Probleme:<br />
• Messfehler (systematische Fehler und Ungenauigkeiten).<br />
• Übertragungsfehler (bei Übermittelung/Dokumentation).<br />
• Inhomogenitäten der Messreihen (durch Wechsel der<br />
Messgeräte bzw. deren Handhabung, Stationsverlegungen<br />
und Veränderungen im Umfeld der Stationen).<br />
• Repräsentanz der Messdaten, zeitlich und insbesondere<br />
räumlich, die bei den einzelnen Messgrößen sehr<br />
unterschiedlich ist und bei der Dichte der Messnetze<br />
berücksichtigt werden muss.
„Englische Hütte“ zur Temperatur- und Feuchtemessung<br />
DWD, Steinderl, Station Wendelstein
Zur Temperaturmessung<br />
(einschließlich Feuchte)<br />
Genauigkeit heutiger Präzisionsmessungen:<br />
± 0,1 °C;<br />
<strong>historisch</strong> (vor ca. 100 Jahren)<br />
eher um ± 1 °C, aber Mittelwerte<br />
genauer → Fehlerrechnung Meyers Lexikon „Wetter und Klima“, 1989,<br />
und Wetterdienstschule
Niederschlagsmessung (nach Hellmann):<br />
DWD; Steinderl, Wendelstein Meyers Lexikon „Wetter und Klima“, 1989
Zur Fehlerbelastung der Niederschlagsmessung<br />
Legates, 1993; Rapp und Schönwiese, 1996<br />
Die Niederschlagsmessung ist<br />
im günstigsten Fall ca. ± 10 %<br />
genau. Fällt der Niederschlag<br />
in fester Form (Schnee) können<br />
trotz Windschutzeinrichtungen<br />
Fehler bis zu ca. - 50 %<br />
auftreten, ohne Windschutz<br />
sogar noch mehr.<br />
Ein zusätzliches<br />
Problem ist die<br />
Verwendung von<br />
unterschiedlichen<br />
Messgeräten bzw.<br />
Windschutz in unterschiedlichen<br />
Ländern.
Inhomogenitäten von klimatologischen Zeitreihen<br />
(10-jährig tiefpassgefilterteNiederschlagsreihen)<br />
←<br />
inhomogen<br />
←<br />
homogen<br />
Eine Reihe von Homgenitätstests deckt eine Inhomogenität um 1932<br />
auf und bestätigt die (weniger ausgeprägte) Inhomogenität 1978, als<br />
eine <strong>dokumen</strong><strong>tierte</strong> Stationsverlegung stattfand.
Auflistung einiger Homogenitätstests<br />
Prinzipiell sind zu unterscheiden:<br />
– absoluter Test, Analyse nur der betrachteten Zeitreihe<br />
– relativer Test, Analyse in Relation zu anderen vermutlich<br />
homogenen Zeitreihen der Umgebung<br />
• Abbe-Test (1927, 1969), absoluter Test<br />
• Craddock-Test (1979), graphisch, liefert nur vermutliches<br />
Jahr der Inhomogenität (subjektiv)<br />
• Buishand-Test (1982), objektiv, mit Signifikanz<br />
• Mitchell-Test (1966, von WMO empfohlen), objektiv, mit<br />
Signifikanz (Autokorrelationsmethode)<br />
• Alexandersson-Test (1986), objektiv, liefert Ergebnisse<br />
besonders detailliert und ist entsprechend aufwändig, auf<br />
Niederschlag spezialisiert.<br />
Scultetus, 1969; Rapp und Schönwiese, 1996; Rapp, 2000
Repräsentanz von Temperaturdaten (bodennah)<br />
▲<br />
●<br />
o<br />
Entfernung (km)<br />
Datenbasis:<br />
95 Stationen in<br />
Deutschland,<br />
Basisstation<br />
Frankfurt/Main,<br />
Zeitintervall<br />
1951-1990.<br />
Pearson-<br />
Korrelationskoeffizienten<br />
in<br />
Abhängigkeit<br />
von der Stationsentfernung<br />
Rapp und<br />
Schönwiese, 1996;<br />
Schönwiese, 2008
Repräsentanz von Niederschlagsdaten<br />
▲<br />
●<br />
o<br />
Datenbasis:<br />
250 Stationen<br />
in Deutschland,<br />
Basisstation<br />
Frankfurt/Main,<br />
Zeitintervall<br />
1891-1990.<br />
Pearson-<br />
Korrelationskoeffizienten<br />
in<br />
Abhängigkeit von<br />
der Stationsentfernung<br />
Rapp und<br />
Schönwiese, 1996;<br />
Schönwiese, 2008
Informationsquellen der <strong>historisch</strong>en Klimatologie<br />
Art der Quelle Beispiele<br />
Zeichnungen, Gemälde,<br />
frühe Fotografien<br />
Höhlenmalerei Sahara (z.B. Tassiligeb., Algerien,<br />
ca. 6000 v.C.); Gletschergemälde und<br />
-Fotografien (z.B. Foto Rhônegletscher, 1849)<br />
Mythen, Sagen. Legenden Altes Testament, Europäische Sagen (z.B.<br />
norwegische „Landnam-Saga“ über beginnende<br />
Besiedlung Grönlands im Jahr 982 n.C.)<br />
Inschriften und Markierungen Fluss-Hochwassermarken an Brücken und<br />
Gebäuden sowie entsprech. Aufzeichnungen (z.B.<br />
Nil-<strong>Flut</strong>en seit 3050 v.C., genauer seit 620 n.C.)
Informationsquellen der <strong>historisch</strong>en Klimatologie (Fortsetzung)<br />
Annalen, Chroniken Phänologische Daten (z.B. Beginn der Kirschblüte<br />
in Japan seit 812 n.C.); Seegefrörnisse (z.B.<br />
Bodensee seit 800 n.C., lückenlos seit 1400 n.C.;<br />
Suwa-See, Japan, seit 1444 n.C.);<br />
Küstenvereisung (z.B. Island, seit 840 n.C.<br />
Weitere Dokumente<br />
der öffentlichen Verwaltung<br />
Wissenschaftliche Tagebücher,<br />
Briefe u.ä.<br />
Extremereignisse (z.B. „Jahrtausendhochwasser“<br />
19.-22.7.1342, Deutschland, Zerstörung vieler<br />
Brücken); ökonom. Daten wie Weinqualität (z.B.<br />
Baden, seit 1400), Ernteerträge u. Getreidepreise<br />
Witterungstagebücher (z.B. C. Ptolemäus,<br />
Alexandria, 127-151 N.C.; Abt M. Knauer, Kloster<br />
Langheim b. Lichtenfels, Franken, 1652-1658);<br />
Briefe mit Witterungshinweisen
Höhlenmalereien im Tassiligebirge, südl. Algerien<br />
... (Tassili n‘Ajjer), datiert ca. 6000 v. Chr.<br />
(oder noch früher) weisen auf ein relativ<br />
niederschlagsreiches Klima in Teilen der<br />
heutigen Sahara hin. Dies ist auch durch<br />
andere Quellen belegt sowie durch Klimamodellrechnungen<br />
reproduziert.<br />
S.Joussaume, 1996;<br />
Wikipedia „Höhlenmalerei“.
Kunst:<br />
Miniatur aus England,<br />
13./14. Jahrhundert,<br />
Szene zur<br />
Weinverarbeitung<br />
Weitere Informationen, z.B. im<br />
Gelände noch jetzt erkennbare<br />
ehemalige Weinbergterrassen,<br />
weisen darauf hin, dass im<br />
mittleren bis späten Mittelalter<br />
in Südengland verbreitet Wein<br />
angebaut wurde.<br />
Britisches Museum, London;<br />
Schönwiese, 1992
Gemälde: Die ca. 1200-1400 einsetzende „Kleine Eiszeit“<br />
... ist durch besonders viele Dokumente belegt: Gemälde, wie z.B. die<br />
niederländischen „Winterbilder“ (u.a. Valckenborch, oben, 1586, und<br />
Brueghel) und Gletscherdarstellungen, Volkslieder, Berichte über<br />
Missernten, Hungersnöte und damit zum Teil zusammenhängende<br />
Entdeckungsfahrten und Auswanderungswellen.
Chroniken:<br />
Miniatur aus dem<br />
„Flämischen Kalender“,<br />
16. Jahrhundert,<br />
mit Sturmflutszene<br />
Der Übergang vom Warmklima<br />
des Mittelalters zur „Kleinen<br />
Eiszeit“ war offenbar von besonders<br />
heftigen Sturmfluten<br />
begleitet, die vor allem für die<br />
Regionen der holländischen,<br />
deutschen und englischen<br />
Nordseeküsten <strong>dokumen</strong>tiert<br />
sind. Ähnliches, wenn auch<br />
vermutlich weniger ausgeprägt,<br />
gilt für das Warmklima<br />
des Mittelalters selbst.<br />
MüRück, Sonderheft „Sturm“, 1990
Historie der Nordsee-Sturmfluten (Auswahl)<br />
Datum Name Region Auswirkungen *)<br />
26. 12. 838 - <strong>Niederlande</strong> <strong>Erste</strong> <strong>historisch</strong> <strong>dokumen</strong><strong>tierte</strong><br />
<strong>Flut</strong>, <strong>2500</strong> <strong>Tote</strong><br />
(?) 1099 - England, Angeblich 100 000 <strong>Tote</strong><br />
<strong>Niederlande</strong> (Dokumentation unsicher)<br />
16./17. 2. 1164 Julianenflut (1) <strong>Niederlande</strong>, 20 000 <strong>Tote</strong>, Teil des<br />
Deut. Bucht Jadebusens entsteht<br />
1./2. 11. 1170 Allerheiligenflut <strong>Niederlande</strong> Inseln Texel und Wieringen<br />
sowie Teile der Zuidersee<br />
entstehen<br />
(?) 1212 - <strong>Niederlande</strong> 60 000 <strong>Tote</strong><br />
16. 1. 1219 Marcellusflut (1) <strong>Niederlande</strong>, 36 000 <strong>Tote</strong>, Jadebusen<br />
Deut. Bucht entsteht im vollen Umfang<br />
13./14.12.1287 Luciaflut <strong>Niederlande</strong>, 50 000 <strong>Tote</strong>, Zuidersee<br />
Deut. Bucht entsteht im vollen Umfang<br />
15.-17.1. 1362 Marcellusflut (2), Deut. Nord- 100 000 <strong>Tote</strong>, größter Teil<br />
Grote Mandränke seeküste der nordfries. Inseln entsteht,<br />
Untergang Rungholt<br />
18./19.11.1421 Elisabethenflut <strong>Niederlande</strong>, 100 000 <strong>Tote</strong>, Dordrecht<br />
Belgien wird vom Festland getrennt<br />
5. 11. 1530 Allerheiligenflut <strong>Niederlande</strong> 100 000 <strong>Tote</strong>
Historie der Nordsee-Sturmfluten (Fortsetzung)<br />
g<br />
1./2. 11. 1570 Allerheiligenflut Belgien,<br />
<strong>Niederlande</strong>,<br />
Deut. Bucht<br />
20 000 <strong>Tote</strong>, große Deichbrüche<br />
im Alten Land, viele<br />
Dörfer zerstört<br />
22. 2. 1651 Petriflut Deut. Bucht 15 000 <strong>Tote</strong>, Juist und<br />
Langeoog getrennt,<br />
24./25.12.1717 Weihnachtsflut <strong>Niederlande</strong>,<br />
Deut. Bucht,<br />
Dänemark<br />
Dornumersiel zerstört<br />
11 150 <strong>Tote</strong>, 8 000 Häuser<br />
und 100 000 Stück Vieh<br />
vernichtet<br />
1. 1. 1721 Neujahrsflut Wie oben Noch höher als 1717, viele<br />
Zerstörungen<br />
1. 2. 1953 Hollandflut <strong>Niederlande</strong>, 2160 <strong>Tote</strong>, Gesamtschaden<br />
England ca. 500 Mill. €<br />
16./17.2.1962 Julianenflut (2) Deut. Bucht, 340 <strong>Tote</strong>, Tausende von<br />
insbes. Elbe Häusern und 400 km Deich<br />
zerstört (St. Pauli + 5,70 m)<br />
3./4. 1. 1976 Januarflut Deut. Bucht, Höchste <strong>Flut</strong> der letzten<br />
insbes. Elbe Jahrhunderte (St. Pauli +<br />
6,45 m), aber geringere<br />
Zerstörungen als 1962<br />
Quellen: Quedens, 1995; Niedersächs. Landesbetrieb f. Wasserwirtschaft, Internet;<br />
Schuurmans, 1981; Wikipedia
Historische Kartographie:<br />
Verlauf der Nordseeküste im heutigen Schleswig-Holstein<br />
Links:<br />
13. Jahrh.,<br />
Rechts:<br />
17. Jahrh.<br />
Johanes Mejer,<br />
nach Quedens,<br />
1992
Historische<br />
Informationen,<br />
Rhône-Gletscher:<br />
Gemälde, 1848<br />
Fotografie, 1849<br />
Fotografie, 1970<br />
Zumbühl, 1988
Beispiel für<br />
<strong>historisch</strong>e Fotografien<br />
im Vergleich mit<br />
neueren Aufnahmen:<br />
Vernagt-Ferner,<br />
Ötztaler Alpen,<br />
Österreich<br />
(<strong>historisch</strong>es Foto von 1898<br />
künstlich nachkoloriert im<br />
Vergleich mit einer neueren<br />
Aufnahme)<br />
Solche Informationen belegen<br />
eindrucksvoll die<br />
markante Erwärmung des<br />
20. Jahrhunderts.<br />
Fotos: Archiv der Bayer. Akademie<br />
der Wissenschaften, Kommission<br />
für Glaziologie
Weiteres Beispiel für Foto<strong>dokumen</strong>tationen<br />
Pasterze, Hohe Tauern, Großglocknerregion, Österreich<br />
um 1900 2000<br />
Seit 1850 haben die Alpengletscher ca. 50 % ihres Volumens verloren<br />
(Häberli et al., 2001).<br />
Fotos: Gesellschaft für ökologische Forschung, Gletscherarchiv, Nr. 11-202006
Hochwassermarken<br />
an Brücken, Toren und<br />
Gebäuden weisen auf entsprechendeExtremereignisse<br />
hin. Den Rekord der<br />
letzten ca. 1000 Jahre hält<br />
wahrscheinlich das Ereignis<br />
vom Sommer 1342.<br />
Ansonsten sind gerade die<br />
Sommer-Hochwässer regional<br />
sehr unterschiedlich.<br />
Aschaffenburg, Theoderichstor<br />
am Alten Schloss, Main.<br />
Quelle: Wasserwirtschaftsamt<br />
Aschaffenburg, Internet.
Historische Witterungstagebücher (Auswahl)<br />
Zeitintervall Ort Autor<br />
127 -151 v. Chr. Alexandria Claudius Ptolemäus<br />
1182-1700 Thann (Oberelsaß) Anonym (Mönche)<br />
1337-1344 Driby (b. Oxford, Engl.) William Merle<br />
1513-1531 Rebdorf (b. Eichstätt) Kilian Leib (Prior)<br />
1545-1576 Zürich Wolfgang Haller (Pfarrer)<br />
1582-1597 Uraniaborg (Dänemark) Tycho de Brahe<br />
1587-1593 Fürstenfeld (b. München) Leonhard Treuttwein (Abt)<br />
1617-1626 Linz (Österreich) Johannes Kepler<br />
1621-1658 Kassel Landgraf Hermann v. Hessen<br />
1652-1658 *) Langheim (b. Lichtenfels) Matthias Knauer (Abt)<br />
*) Grundlage des „hundertjährigen Kalenders“, in der irrigen Annahme, die hier<br />
festgehaltene Witterung würde sich 7-jährig exakt wiederholen<br />
Quellen: F. Baur, 1962; v. Rudloff, 1967; F. Klemm, 1964-1983; R. Glaser, 2001
Auswahl <strong>historisch</strong>er Beobachtungsreihen<br />
Nil-Wasserstand (Ägypten), seit ca. 3050 v.C., relativ genau seit 620 n.C.<br />
Beginn der Kirschblüte, Japan, seit 812 n.C.<br />
Zufrieren des Bodensees, seit ca. 800 n.C., lückenlos seit ca. 1400 n.C.<br />
Zufrieren des Suwa-Sees, Japan, seit 1444<br />
Küstenvereisung, Island, seit ca. 850 n.C.<br />
Weinqualität, Baden, seit ca. 1400
Probleme der <strong>historisch</strong>en Klimatologie<br />
• Viele Informationen betreffen nicht das Klima<br />
direkt, sondern seine Auswirkungen (z.B.<br />
Gletscherbewegungen, Hochwasser, Weinqualität<br />
usw.).<br />
• Viele Informationen sind nicht quantitativ und somit<br />
schwer zu bewerten (z.B. verbale Beschreibungen,<br />
Fotos, Zeichnungen).<br />
• Viele Information sind diskontinuierlich oder sogar<br />
singulär (z.B. Flusspegelmarken, Zeichnungen).<br />
• Somit dient die <strong>historisch</strong>e Klimatologie eher der<br />
Ergänzung der paläo- und neoklimatologischen<br />
Informationsquellen und der Abschätzung der<br />
Auswirkungen von Klimaänderungen bzw.<br />
Extremereignissen.
Vielen Dank<br />
für Ihr Interesse<br />
Homepage des Autors:<br />
http://www.geo.uni-frankfurt.de/iau/klima