background image

Glossary beginning with K

k
Klimawandel (engl.: climate change)

Der Begriff des Klimawandels bzw. der anthropogenen Klimaänderung bezieht sich in erster Linie auf die aktuelle vom Menschen verursachte Veränderung des globalen und regionalen Klimas. Allgemein umfasst eine Klimaänderung die langfristigen Veränderungen des Klimas, unabhängig davon, ob dies auf natürliche oder anthropogene Ursachen zurückzuführen ist.

Die erstgenannte Bedeutung entspricht der in der Klimarahmenkonvention (United Nations Framework Convention on Climate Change, UNFCCC) verwendeten Definition von „Climate Change“ (UNFCCC 1992, Art. 1). Der anthropogene Klimawandel ist Teil des globalen Wandels, tritt zusätzlich zur natürlichen Klimavariabilität auf und verändert die Umwelt­bedingungen vergleichsweise rasch, mit z.T. tiefgreifenden Folgen (Klimawirkung).

Die Klimaänderungen der Vergangenheit lassen sich über die gemessenen oder aus ver­schiedenen Quellen rekonstruierten Klimaparameter nachweisen. Ihre Analyse dient dem Verständnis des Klimasystems und seiner natürlichen Variabilität. Der IPCC definiert daher „Climate Change“ allgemein als Klimaänderung mit den langfristigen Veränderungen des Klimas, unabhängig davon, ob dies auf natürliche oder anthropogene Ursachen zurückzufüh­ren ist (IPCC 2007c; IPCC 2001). Die zukünftige Entwicklung des Klimas wird auf der Basis dieses Verständnisses über Szenarien und Modelle in Projektionen abgeschätzt und be­inhaltet daher stets Unsicherheiten („wahrscheinlicher Klimawandel“).

Klimawirkung, Klimafolgen

Eine Klimawirkung ist das Resultat einer multikausalen Wirkungsbeziehung, an deren Anfang die Veränderungen bestimmter Klimakenngrößen bzw. -variablen als Belastung (Einwirkung) auf ein klimasensitives System stehen und in deren Folge in Abhängigkeit von der Exposition ökonomische, ökologische und soziale Auswirkungen im betroffenen System eintreten können.

Art und Größe der Auswirkungen einer Klimaänderung hängen immer auch von nichtklima­tischen Parametern ab, die die Exposition sowie die Sensitivität und das Bewältigungs- bzw. Anpassungspotenzial (Vulnerabilität) des Sytems bestimmen. Die spezifische Klimawirkung wird über mathematische Beziehun­gen ermittelt, bei denen die Projektionen der Klimavariablen mit den Systemparametern und den nichtklimatischen Wirkfaktoren verknüpft werden. Bei Letzteren werden raumbezogene Geobasis- und Geofachdaten und ggf. ihre zukünftig zu erwartende Veränderung verwendet. Diese sind i.d.R. in größerer räumlicher Auflösung verfügbar, als es bei den Daten der regio­nalen Klimamodelle der Fall ist, sodass sie vorherrschend die regionale Verteilung der Vulnerabilität im Klimawandel bestimmen.

Je nach Komplexität der Wirkungsbeziehung unterscheidet man direkte und indirekte Klima­wirkungen. Bei direkten Klimawirkungen besteht eine annähernd direkte Wirkungskette zwi­schen veränderten klimatischen Bedingungen, z.B. vermehrten Hitze- und Dürreperioden, und Auswirkungen, z.B. Ernteausfällen oder Herz- Kreislaufbelastungen. Bei indirekten Kli­mawirkungen werden hingegen mehrere nebeneinander bestehende Wirkungsketten multikau­sal verknüpft sowie Rückkopplungen und Vorschädigungen berücksichtigt. Das betrifft z.B. die Ausbreitung von Krankheitserregern und ihren Übertragungsorganismen, die von jeweils unterschiedlichen klimatischen und umweltbezogenen Bedingungen abhängig sind, zusätzlich aber auch von Transportsystemen sowie dem Zustand des Gesundheitssystems. Außerdem unterscheidet man zwischen potenzieller Klimawirkung, ohne den Einfluss von Anpassung zu berücksichtigen, und verbleibender Klimawirkung nach Berücksichtigung der schadens­mindernden Wirkung von Anpassung.

Häufig wird auch von Klimafolgen synonym für Klimawirkungen gesprochen, was für direkte, potenzielle Klimawirkungen auch adäquat ist. Es wird jedoch beim Begriff Klimafol­gen weniger deutlich vermittelt, dass indirekte, verbleibende Klimawirkungen im globalen Wandel auch maßgeblich die Folge von Veränderungen nichtklimatischer ökonomischer, ökologischer und sozialer Einflussfaktoren sowie von Anpassung in komplexen und multi­kausalen Wirkungsbeziehungen sein können.

Kritische Infrastrukturen

Unter Kritischen Infrastrukturen werden Einrichtungen und Organisationen verstanden, die für das staatliche Gemeinwesen von zentraler Bedeutung sind und bei deren Ausfall oder Be­einträchtigung nachhaltig wirkende Versorgungsengpässe, erhebliche Störungen der öffent­lichen Sicherheit oder andere dramatische Folgen eintreten würden (BMI 2005).

Als Kritische Infrastrukturen gelten z.B. die Energie- und Wasserversorgung, Verkehrs­netze und Kommunikationsinfrastrukturen sowie Krankenhäuser. Ein Ausfall dieser Systeme würde zu erheblichen Beeinträchtigungen des Gemeinwesens und der täglichen Erfordernisse führen.

Aus Sicht der Raumplanung sind Kritische Infrastrukturen besonders wichtig, da ohne sie die Bereitstellung von Daseinsgrundfunktionen und Leistungen des täglichen Bedarfs nicht hinreichend gewährleistet werden kann. Aufgrund des Klimawandels steigt in einigen Regio­nen das Risiko des Ausfalls Kritischer Infrastrukturen infolge von Extremwetterereignissen, z.B. Hochwasserereignissen. Hier besteht also eine besonders hohe Vulnerabilität, auf die bei bestehenden Infrastrukturen mit Anpassungs- oder Schutzmaßnahmen reagiert werden sollte. Insbesondere sollten in gefährdeten Gebieten nach Möglichkeit keine Kritischen Infrastruktu­ren angesiedelt werden oder entsprechende Vorsorgemaßnahmen mit dem Bau solcher Infra­strukturen eingeplant werden, wie z.B. die Förderung resilienter Strukturen (Krings 2010).

Klima

Klima ist die raum-zeitliche Gesamtheit aller Wettererscheinungen in der Atmosphäre unter Berücksichtigung des Maßstabs der wirkungsrelevanten Prozesse.

Diese wissenschaftliche Definition in Anlehnung an Hupfer und Chmielewski (1990) umfasst verschiedene Definitionen des Begriffs Klima, die je nach betrachtetem Prozess und Maßstab (von global bis lokal) unterschiedlich formuliert sind. Im Kontext des Klimawandels wir­ken neben Prozessen in der Atmosphäre viele andere Prozesse vom Erdinneren bis zum Son­nensystem mit. Das Klimasystem wird als Teil eines komplexen Erdsystems verstanden.

Der IPCC definiert Klima in einem engeren und einem weiter gefassten Zusammenhang. Im weiteren Sinn ist Klima der Zustand des Klimasystems, seiner Statistik und Variabilität. Im engeren, traditionellen Sinn ist Klima die statistische Beschreibung des Wetters über einen genügend langen Zeitraum, von Monaten zu Tausenden oder Millionen von Jahren. Der klas­sische, von der Weltorganisation für Meteorologie (WMO) definierte Zeitraum (= Klimanor­malperiode) sind 30 Jahre; die letzte komplette Klimanormalperiode war 1961–1990 (IPCC 2007b).

Die relevanten Zustandgrößen des Klimas, wie Temperatur, Niederschlag, Strahlung sowie stoffliche Transportparameter z. B. von Luft und Wasser, sind raum-zeitlich statistisch aggre­gierte und damit unanschauliche Größen. Im Gegensatz dazu beschreibt das Wetter den spür­baren momentanen (Sekunden bis Tage) Zustand der Atmosphäre an einem bestimmten Ort der Erdoberfläche. Wetter lässt sich direkt spüren bzw. mit Messgeräten für Temperatur, Be­wölkung, Niederschlag, Wind usw. messen. Als Witterung bezeichnet man das Wetter in ei­nem Zeitabschnitt von mehreren Tagen oder Wochen mit einer relativ homogenen Ausprä­gung, beispielsweise eine Föhnperiode in den Alpen mit reduzierter Luftfeuchte und gleich­zeitig erhöhter Lufttemperatur (Lauer, Bendix 2004).

Klimaanpassung (engl.: climate change adaptation)

Vgl. Anpassung.

Klimamodell

Ein Klimamodell ist ein numerisches oder statistisches Modell, das eine dreidimensionale Repräsentation der Atmosphäre enthält und die in ihr ablaufenden physikalischen und chemischen Prozesse beschreibt. Es berücksichtigt Wechselwirkungen zwischen Atmosphäre und Erdoberfläche.

Ein globales Klimamodell (General Circulation Model, kurz GCM) basiert i. d. R. auf einem Atmosphärenmodell, wie es auch bei der numerischen Wettervorhersage zum Einsatz kommt. Zur Klimamodellierung wird dieses erweitert, da die Atmosphäre nicht als isoliertes System betrachtet werden kann. Üblicherweise wird ein Ozeanmodell angekoppelt – man erhält dann ein sogenanntes Atmosphere-Ocean GCM, kurz AOGCM – und zudem ein Schnee- und Eismodell für die Kryosphäre sowie ein Vegetationsmodell für die Biosphäre. Es gibt eine Entwicklung in Richtung noch komplexerer Modelle mit interaktiver Chemie und Biologie.

Um die räumliche Auflösung der Ergebnisse zu erhöhen, stehen mit dynamischen und statistischen regionalen Klimamodellen prinzipiell zwei Ansätze zur Verfügung. Regionale dynamische Klimamodelle repräsentieren – wie globale Klimamodelle – die Dynamik der physikalischen und chemischen Prozesse in der Atmosphäre. Da sie nur einen regionalen Ausschnitt der Atmosphäre modellieren, ist ihre horizontale Auflösung – bei gleichbleibendem Rechenaufwand – größer als bei globalen Klimamodellen und liegt typischerweise bei unter 50 km bis zu nur wenigen Kilometern. Wie auch bei globalen Klimamodellen müssen Prozesse, die auf feinerer Skala als die räumliche Auflösung stattfinden, parametrisiert werden. Im Gegensatz zu dynamischen Klimamodellen beruhen regionale statistische Klimamodelle auf der Ermittlung skalenübergreifender Beziehungen zwischen Klimaparametern, d. h. Beziehungen zwischen großskaligen Klimavariablen (z. B. globale Mitteltemperatur) und lokalen/regionalen Klimavariablen (z. B. mittlere Januartemperatur an einem bestimmten Ort). Diese Beziehungen werden aus langjährigen Messdatenreihen abgeleitet und sind i. d. R. für jede Region unterschiedlich. Regionale Klimamodelle benötigen eine Vorgabe der globalen Klimaänderung, etwa aus den Ergebnissen globaler Klimamodelle, z. B. müssen regionale dynamische Klimamodelle in ozeanische und laterale atmosphärische Randbedingungen an den Modellrändern eingebettet werden.

In Deutschland werden derzeit vier regionale Klimamodelle zur Erstellung regionaler Klimaszenarien eingesetzt: Die beiden dynamischen Modelle REMO (Max-Planck-Institut für Meteorologie, Hamburg) und CCLM (Deutscher Wetterdienst und etwa 25 weitere Institutionen) sowie die beiden statistischen Modelle STAR (Potsdam-Institut für Klimafolgenforschung) und WettReg (Climate and Environment Consulting Potsdam GmbH) (Walkenhorst, Stock 2009).

Klimaprojektion

Als Klimaprojektion wird eine mögliche zukünftige Entwicklung einzelner oder mehrerer Klimakenngrößen (Klimavariablen) bezeichnet, wie sie auf der Basis von Szenarien mithilfe eines Klimamodells berechnet werden kann.

Berechnungsgrundlage sind (Emissions-)Szenarien, wie sie für die globale Klimaentwicklung vom IPCC entwickelt wurden (vgl. IPCC 2001b). Szenarien liegen begründete Annahmen zur möglichen Entwicklung von Antriebsparametern der Klimaänderung (z. B. Sonnenaktivität, Treibhausgasemissionen oder Landnutzungsänderungen) zugrunde, mit denen Klimamodelle die zukünftige Klimaentwicklung berechnen. Ob diese Annahmen auch tatsächlich eintreten werden, ist ungewiss, was wesentlich zu den Unsicherheiten bzgl. der zukünftigen Klimaentwicklung beiträgt. Dieser Unsicherheit wird durch verschiedene Szenarien mit alternativen Annahmen Rechnung getragen, was zu verschiedenen Projektionen führt. Hinzu kommen zusätzliche Unsicherheiten aus der Berechnung der weiteren Entwicklung mit verschiedenen Modellen (s. Abb. 1).

Im Unterschied zum Begriff „Klimaprognose“, der vermieden wird, weil er die Existenz eines einzigen Pfades in die Zukunft suggeriert, weisen Klimaprojektionen auf mögliche unterschiedliche Pfade in die Zukunft hin, die von zukünftigen sozioökonomischen und technologischen Entwicklungen sowie von gegenwärtigen Weichenstellungen abhängen.

Abb. 1: Schematische Darstellung möglicher alternativer Projektionen von Klima und Klima­folgen und der Beiträge verschiedener Unsicherheiten bei Multimodellrechnungen

Die möglichen alternativen Entwicklungen der zukünftigen Klimafolgen gehen von Szenarien der Treibhausgasemissionen auf der Basis von Annahmen zur Entwicklung der Energie- und Landnutzung aus und berechnen die möglichen Folgen schrittweise mit verschiedenen Modellen.

Quelle: Eigene Darstellung (in Anlehnung an Viner 2002)

Klimaschutz (auch: Mitigation, engl.: mitigation)

Der Begriff Klimaschutz wird mit zwei Bedeutungen verwendet: (1) In der Diskussion zum Klimawandel versteht man darunter alle Bemühungen zum Schutz des globalen Klimas, also zur möglichst weitgehenden Vermeidung des Klimawandels. Hierfür wird häufig auch der Begriff Mitigation verwendet. (2) Daneben kann Klimaschutz als Schutz bzw. Sicherung der lokalen (bio-)klimatischen Funktionen verstanden werden, i.S. des Schutzgutes „Klima“ der Umweltverträglichkeitsprüfung (UVP) oder der Strategischen Umweltprüfung (SUP)

(1) Klimaschutz in Zusammenhang mit dem Klimawandel umfasst sämtliche Strategien und Maßnahmen zur Minderung der Emission klimarelevanter Gase (sog. Treibhausgase). Dies beinhaltet

  • die Reduktion der Treibhausgasemissionen durch:

o  die Reduktion des Energieverbrauchs (Steigerung der Energieeffizienz, Verzicht auf bzw. Reduktion von Energie verbrauchenden Tätigkeiten),

o  den Wechsel zu regenerativen, d.h. nicht auf fossilen Brennstoffen beruhenden, Energieträgern (v.a. Windenergie, Photovoltaik / passive Solarenenergie, Wasser­kraft, Biomassenutzung, Geothermie),

  • die Sicherung von natürlichen (v.a. Moore, Wälder) und technischen (v.a. Carbon Cap­ture & Storage, CCS, bei Kraftwerken) Treibhausgassenken (IPCC 2007d).

Den internationalen Rahmen für den Klimaschutz bildet v. a. das 2005 in Kraft getretene Kyoto-Protokoll (verabschiedet von der 3. COP in Kyoto 1997), das für die Unterzeichnerstaaten unterschiedliche Reduktionsziele bis zum Jahr 2012 enthält. Derzeit werden von der internationalen Staatengemeinschaft eine 2. Verpflichtungsperiode unter dem Kyoto-Protokoll (als Übergangslösung) sowie ein neues Abkommen (geplanter Beschluss 2015) verhandelt. In Deutschland hat die Bundesregierung über das Kyoto-Protokoll hinaus zugesagt, die Emission von Treibhausgasen bis 2020 um 40 % (bezogen auf 1990) zu reduzieren, sofern die EU-Staaten einer Reduzierung der europäischen Emissionen um 30 % im gleichen Zeitraum zustimmen. Ein wichtiges Klimaschutz-Instrument ist das Gesetz zur Förderung Erneuerbarer Energien (EEG), das den Betreibern von Anlagen Erneuerbarer Energien über einen bestimmten Zeitraum einen festen Abnahmepreis garantiert.

Die Raumordnung trägt zum Klimaschutz v. a. durch die räumliche Steuerung erneuerbarer Energien (z. B. Vorrang- und Vorbehaltsgebiete für Windkraft und Solaranlagen) sowie durch die Förderung energieeffizienter Raum- und Siedlungsstrukturen (Stadt der kurzen Wege, Funktionsmischung) bei. Hinsichtlich des Ausbaus erneuerbarer Energien bestehen in vielen Regionen mittlerweile entsprechende Energiekonzepte. Auf Ebene der Bauleitplanung sind durch das Baugesetzbuch (BauGB) und die Baunutzungsverordnung (BauNVO) Festlegungen zum Klimaschutz bei Vorhaben der Siedlungsentwicklung möglich. Grundsätzlich können auch raumordnerische Konzepte wie dezentrale Konzentration, das Zentrale-Orte-System usw. zur Vermeidung von Verkehr und damit zur Einsparung von Treibhausgasemissionen beitragen, wobei jedoch die tatsächliche Wirkung vom Nutzer- bzw. Mobilitätsverhalten abhängt.

(2) Der Schutz der lokalen bioklimatischen Funktionen umfasst v. a. die planerische Siche­rung von Kaltluftentstehungsgebieten und Frischluftbahnen und ist insbesondere in Sied­lungsräumen von Bedeutung. Durch die mit dem Klimawandel einhergehende Temperaturer­höhung steigt die Bedeutung des Austauschs von Luftmassen in Siedlungsräumen. Daneben lässt sich durch entsprechende Gestaltung von Grünflächen (v. a. durch Bäume) die Hitzebe­lastung lokal reduzieren. Im Zuge der Anpassung an den Klimawandel steigt somit die Be­deutung der Sicherung von Freiräumen bzw. Grünzügen.

Klimavariabilität

Die Klimavariabilität bezeichnet die Schwankungen des mittleren Zustands und anderer statistischer Größen (wie Standardabweichungen, Vorkommen von Extremereignissen usw.) des Klimasystems auf allen zeitlichen und räumlichen Skalen.

Da das Klimasystem ein nichtlineares System mit komplexer Dynamik ist, unterliegt es einer natürlichen Variabilität durch natürliche interne Prozesse (interne Variabilität). Die Variabilität kann aber auch durch natürliche (z.B. Sonnenaktivität, Vulkanismus) oder anthropogene (z.B. Treibhausgasemissionen) äußere Einflüsse begründet sein (externe Variabilität). In der Regel wird mit dem Begriff der Klimavariabilität der natürliche Prozess der Klimaschwankungen bezeichnet, wohingegen unter dem Begriff Klimawandel der vom Menschen verursachte Anteil der Klimaänderungen verstanden wird (IPCC 2007d).