Der vorliegende Bericht präsentiert die wesentlichen Arbeiten und Ergebnisse des Arbeitspaketes 3 (AP 3) im Projekt „KLIMPRAX Wiesbaden/Mainz – Stadtklima in der kommunalen Praxis. Handlungsleitfaden Anpassung“, im Folgenden kurz "KLIMPRAX-Stadtklima". Das Gesamtprojekt wird vom Hessischen Landesamt für Naturschutz, Umwelt-, und Geologie (HLNUG) geleitet und koordiniert. Die Federführung für das AP 3 „Klimaanalyse und -projektion für das erweiterte Stadtgebiet Wiesbaden und Mainz“ lag beim Deutschen Wetterdienst (DWD). Es wurden drei Schwerpunktthemen behandelt: • Das Klima der Gegenwart, • das Klima der Zukunft und • Kaltluftanalysen. Unter „Klima“ wird hier in der Regel das durch die Stadt (das heißt in erster Linie durch die Bebauung) modifizierte Klima, das sogenannte Stadtklima, verstanden. Die Untersuchung dient dazu, flächendeckende Daten als Grundlage für die Stadtentwicklung und die Anpassung an den zu erwartenden Klimawandel zur Verfügung zu stellen. Die Ergebnisse sollen in einem weiteren Arbeitspaket (AP 4) in planungsrelevante Parameter und Kategorien übersetzt werden. KLIMPRAX-Stadtklima konzentriert sich auf die Folgen des zu erwartenden Temperaturanstieges und damit auf die Problematik der zunehmenden Hitzebelastung im Sommer vor allem in den Städten. Mit möglichen Anpassungsmaßnahmen an veränderte Niederschläge befasst sich das Projekt „KLIMPRAX-Starkregen“, ebenfalls unter Federführung des HLNUG.

Es ist Konsens in der Klimaforschungsgemeinschaft, dass der globale Klimawandel mit großer Wahrscheinlichkeit mit einer erhöhten Häufigkeit von witterungsbedingten Naturkatastrophen einhergeht [IPCC, 2011]. Grundlage für diese Schlussfolgerung sind im Wesentlichen die Ergebnisse globaler und regionaler Klimasimulationen. Neben Windstürmen sind insbesondere Auftreten und Häufigkeit von hydrometeorologischen Extremereignissen wie z. B. Starkregen oder Dürre ursächlich für korrespondierende Naturkatastrophen, die für den Katastrophenschutz relevant sind. So sind die Anzahl von Umwelteinsätzen der Feuerwehr im Nachgang von Extremereignissen wie Starkregen oder Hagel [Geier, 2009] sowie die Zahl der wetterbedingten Einsätze des Technischen Hilfswerks in den vergangenen Jahren gestiegen [Strotmann, 2011]. Dieser Trend wird von einer Befragung der im Katastrophenschutz eingebundenen Organisationen bestätigt, nach deren Ergebnissen neben Sturmereignissen vor allem Hochwasser vermehrt Einsätze nach sich ziehen.

Der Fichtelberg im Erzgebirge ist mit 1215 Metern die höchste Erhebung Sachsens und liegt an der Grenze zu Tschechien. Gemeinsam mit dem nahe gelegenen Keilberg (heute tschechisch Klínovec; 1244 m) auf böhmischer Seite bildet er den höchsten Punkt des Erzgebirgskamms. Die von Südwest nach Nordost ansteigende Pultscholle des Gebirges fällt nach Süden hin steil ins Egertal (heute tschechisch Údolí Ohře) ab. In diesem, nach Süden vom Duppauer Gebirge (heute tschechisch Doupovské hory) und dem Kaiserwald (heute tschechisch Slavkovský les) eingerahmten Tal sammelt sich bei herbstlichen und winterlichen Hochdruckwetterlagen die Kaltluft (Böhmischer Nebel). Durch diese Konstellation liegt der Fichtelberg entweder in einer trockenen warmen Luftmasse darüber (Inversion) oder er wird direkt vom Böhmischen Nebel beeinflusst, wenn dieser über den Kamm fließt. Das führt zu zahlreichen optischen Erscheinungen, die es sonst in dieser Fülle nur selten gibt. So besticht der Gipfel bei Inversionswetterlagen nicht nur mit einer außergewöhnlichen Fernsicht,Der Fichtelberg im Erzgebirge ist mit 1215 Metern die höchste Erhebung Sachsens und liegt an der Grenze zu Tschechien. Gemeinsam mit dem nahe gelegenen Keilberg (heute tschechisch Klínovec; 1244 m) auf böhmischer Seite bildet er den höchsten Punkt des Erzgebirgskamms. Die von Südwest nach Nordost ansteigende Pultscholle des Gebirges fällt nach Süden hin steil ins Egertal (heute tschechisch Údolí Ohře) ab. In diesem, nach Süden vom Duppauer Gebirge (heute tschechisch Doupovské hory) und dem Kaiserwald (heute tschechisch Slavkovský les) eingerahmten Tal sammelt sich bei herbstlichen und winterlichen Hochdruckwetterlagen die Kaltluft (Böhmischer Nebel). Durch diese Konstellation liegt der Fichtelberg entweder in einer trockenen warmen Luftmasse darüber (Inversion) oder er wird direkt vom Böhmischen Nebel beeinflusst, wenn dieser über den Kamm fließt. Das führt zu zahlreichen optischen Erscheinungen, die es sonst in dieser Fülle nur selten gibt. So besticht der Gipfel bei Inversionswetterlagen nicht nur mit einer außergewöhnlichen Fernsicht, sondern auch mit ungewöhnlich starken Refraktionseffekten wie Luftspiegelungen, stark deformierter oder geteilter Sonnenscheibe sowie mehrfachen Grünen, Blauen und Roten Strahlen an der horizontnahen Sonne. Die Dämmerungsfarben sind bei derartigen Wetterlagen sehr intensiv und neben Purpur- und Gegenpurpurlicht und stark ausgeprägtem Erdschattenbogen zeichnen sich manchmal auch die Schatten weit entfernter Berge oder Wolken am Himmel ab (Crepuscularstrahlen). Fließt der Böhmische Nebel über den Erzgebirgskamm, entstehen bei gleichzeitigem Sonnenschein im Sommer Glorie und Nebelbogen und im Winter atemberaubende Eisnebelhalos. sondern auch mit ungewöhnlich starken Refraktionseffekten wie Luftspiegelungen, stark deformierter oder geteilter Sonnenscheibe sowie mehrfachen Grünen, Blauen und Roten Strahlen an der horizontnahen Sonne. Die Dämmerungsfarben sind bei derartigen Wetterlagen sehr intensiv und neben Purpur- und Gegenpurpurlicht und stark ausgeprägtem Erdschattenbogen zeichnen sich manchmal auch die Schatten weit entfernter Berge oder Wolken am Himmel ab (Crepuscularstrahlen). Fließt der Böhmische Nebel über den Erzgebirgskamm, entstehen bei gleichzeitigem Sonnenschein im Sommer Glorie und Nebelbogen und im Winter atemberaubende Eisnebelhalos.

Vorgestellt wird die PC-Basisversion des kleinskaligen atmosphärischen Strömungsmodells MUKLIMO_3. Der Name MUKLIMO_3 ist die Abkürzung für mikroskaliges urbanes Klimamodell, 3-dimensionale Version. Der originäre Einsatzbereich des Modells ist die Berechnung stationärer Wind- und Schadstofffelder in kleinskaligen Modellgebieten mit blockförmigen Hindernissen. Diese repräsentieren insbesondere Gebäude, können aber auch terrassenförmig modellierten orographischen Strukturen entsprechen. Als Ergänzung kommen Ansätze für die Behandlung unaufgelöster Bebauung sowie von Baumbestand hinzu. Thermodynamische Vorgänge bleiben außer Betracht. Eine theoretische Besonderheit von MUKLIMO_3 ist die zeitliche Integration der Strömungsgleichung vermittels eines auf drei Dimensionen verallgemeinerten Stomfuntions/Vorticity-Ansatzes. In Erweiterung des in Fortran programmierten reinen Rechenmodells ist die PC-Basisversion von MUKLIMO_3 mit grafischen Elementen angereichert, die eine Animation der Simulationsabläufe ermöglichen. Sie gestatten zudem die interaktive Bedienung des Modells mit grafischer Kontrolle der Konfiguration des jeweiligen Projekts und Veranschaulichung der resultierenden Wind- und Schadstofffelder. Der Bericht umfasst, neben der Beschreibung der theoretischen Ansätze von MUKLIMO_3 und ihrer numerischen Umsetzung, auch einen mit beispielen illustrierten Teil zur Handhabung der PC- Basisversion. Im Anhang des Berichts sind Studien zur Validierung des Modells wiedergegeben. Zudem ist eine Demontrastionsversion des Modells über das Internet verfügbar, mit er die Beispielrechnungen des Berichts nachvollzogen und auch eigene Projekte simuliert werden können.

The "Tracheophyte Phylogeny Poster – Vascular Plants - Systematics and Characteristics" is an educational tool presenting an overview of the evolutionary relationships among non-flowering vascular plants (lycophytes, monilophytes, and gymnosperms). The phylogenetic tree depicts the orders and families (lycophytes and monilophytes) and the genera of gymnosperms, listing the main apomorphies and plesiomorphies as well as diagnostic and nondiagnostic anatomical and morphological features within the tree. The intuitive color-coding facilitates memorization and teaching. Translations of the poster by internationally renown botanists in various world languages is in progress. This is one in a series of three educational posters on the phylogeny of land plants: Poster 1: "Angiosperms", Poster 2: "Tracheophytes: Lycophytes, Ferns, Gymnosperms", Poster 3: "Bryophytes: Liverworts, Mosses, Hornworts".

The "Angiosperm Phylogeny Poster – Flowering Plant Systematics" is an educational tool presenting an overview of the evolutionary relationships among flowering plants according to APG IV and APweb as of 2016. The phylogenetic tree depicts the 64 orders and the majority of the 416 families, listing the main apomorphies and plesiomorphies as well as diagnostic and nondiagnostic anatomical, morphological, and phytochemical features for orders and higher levels within the tree. The intuitive color-coding facilitates memorization and teaching. Translations of the poster by internationally renown botanists are now available in more than a dozen world languages. Hyperlinks to APweb (Peter F. Stevens, Missouri Botanical Garden) are provided for the orders and higher ranks. This is one in a series of three educational posters on the phylogeny of land plants: Poster 1: "Angiosperms", Poster 2: "Tracheophytes: Lycophytes, Ferns, Gymnosperms", Poster 3: "Bryophytes: Liverworts, Mosses, Hornworts". This version published in PeerJ Preprints 4:e2320v1 on July 27, 2016, to be cited together with the according DOI: https://doi.org/10.7287/peerj.preprints.2320v1 - Link to PDF-file: http://www2.biologie.fu-berlin.de/sysbot/poster/APP-E-2016-IV-linkstoAPweb.pdf

Die vorliegende Untersuchung wurde in Zusammenarbeit mit der Behörde für Stadtentwicklung und Umwelt der Freien und Hansestadt Hamburg auf Grundlage der zwischen dem Land Hamburg und dem Deutschen Wetterdienst abgeschlossenen Verwaltungsvereinbarung erstellt. Das Klima und seine zukünftige Entwicklung sind in den letzten Jahren für die Gestaltung eines weiterhin lebenswerten Umfeldes und vor allem auch in Hinsicht eines vorbeugenden Katastrophenschutzes zu einem nachhaltigen Thema geworden. Die Stadt Hamburg hat sich den damit verbundenen Herausforderungen gestellt und der Deutsche Wetterdienst unterstützt sie dabei mit diesem Bericht. Mit dem Regionalklimamodell COSMO-CLM erfolgten Simulationen für die Stadt Hamburg und seine Umgebung bis zum Jahr 2050. Dabei wurden individuelle Stadtstrukturen in das Modell eingepflegt. Die klimatologischen Auswertungen basieren auf einem Rechengitter von 2,8 km Seitenlänge. In zusätzlichen Episodenrechnungen, die einen besonderen Witterungscharakter berücksichtigen, wurde die Gitterweite auf ca. 140 m verfeinert. Historisch hat sich in Hamburg das Jahresmittel der Lufttemperatur in den letzten gut hundert Jahren um mehr als 1 Grad erhöht und die Erwärmung wird nach den vorliegenden Simulationen weiter fortschreiten. Mit bis zu 1,2 Grad bis 2050 wird besonders im Herbst eine deutliche Temperaturzunahme erwartet, im Sommer fällt der Anstieg mit bis 0,6 Grad moderater aus. Die Anzahl der Sommertage, der heißen Tage und die der Tropennächte nehmen zu. Umwidmungen von städtischen Freiflächen in versiegelte Flächen können in trockenheißen Sommermonaten zusätzlich zu einem deutlichen Temperaturanstieg führen. Die Aufforstung von Gras- zu Waldflächen lässt die Lufttemperatur in den Sommermonaten unabhängig von den Witterungsbedingungen moderat abnehmen. In den vergangenen Jahren war vor allem im Winter und im Frühjahr eine Niederschlagszunahme festzustellen. Im Winter setzt sich der Trend fort. Das späte Frühjahr als auch der Herbst werden nach den Modellberechnungen künftig regenreicher. Auch die Anzahl der Starkregentage steigt an. Die Globalstrahlung (Summe aus direkter und diffuser Sonneneinstrahlung am Boden) hat in den letzten Jahrzehnten vergleichsweise ein hohes Niveau erreicht. Nach den Modellläufen zeigen das Frühjahr, der Sommer und auch der Herbst eine eher abnehmende Tendenz für die Zukunft. Hinsichtlich der mittleren Windverhältnisse werden sich im Bereich Hamburg kaum Änderungen ergeben. Die Anzahl der Stunden mit Starkwinden über der Deutschen Bucht aus dem für Sturmfluten in Hamburg wichtigen Richtungssektor Nordwest nimmt in der Zeit vom Oktober bis März im Mittel leicht ab, wobei im November eine steigende Häufigkeit der Starkwinde besonders im Küstenbereich möglich ist. Hamburg wird sich weiterhin auf in Andauer und Intensität zunehmende Hitzeperioden sowie schadenintensive Starkregenfälle einstellen und die Auswirkungen in stadtplanerischer Hinsicht berücksichtigen müssen.

Dieser Bericht untersucht die jahreszeitlichen Veränderungen in der Häufigkeitsverteilung des Nieder-schlags sowie in verschiedenen Indizes zur Charakterisierung von nassen und trockenen Extremen für einen 200 Jahre umfassenden Untersuchungszeitraum (1901–2100). Die Analysen basieren auf Tages- und Monatsniederschlagssummen von Beobachtungsdaten (1901–2012) sowie verschiedenen Ensembles regionaler Klimamodelle (1961–2100). Dabei wurden überwiegend die im BMBF-Verbund-projekt REGKLAM verwendeten regionalen Klimamodelle verwendet, die statistische und dynamische Downscalingverfahren anwenden und alle auf dem Globalmodell ECHAM5 basieren. Vergleichend wurden jedoch auch Regionalmodelle aus dem EU-Projekt ENSEMBLES herangezogen, die verschiedene Globalmodellantriebe nutzen.