Niederlande Erste historisch dokumen- tierte Flut, 2500 Tote

Klimaänderungen
•D
– Phänomene –
Teil 2: Instrumentelle und
historische Informationen
Christian-D. Schönwiese
Universität Frankfurt/Main
Institut für Atmosphäre und Umwelt
© ESA/EUMETSAT: METEOSAT 8 SG – multi channel artificial composite colour image, 23-5-2003, 12:15 UTC

Zeitliche Größenordnungen der Meteorologie/Klimatologie
Daraus ergeben sich
eigentlich zwei Klimadefinitionen:
1. Statistik der Klimaelemente,
errechnet aus
den Daten der Wetter- u.
Witterungsbeobachtung
(i.a. mindest 30-jährig).
2. Langfristzustände der
Atmosphäre, falls die
Zeitskala des Wetters
nicht durch Beobachtungen
abgedeckt ist
(z.B. Holozän, „Eiszeit“,
Tertiär; dabei ist auch die
räuml. Skala bedeutsam).
Schönwiese, 2008

Die „Dimensionen“ der Klimainformationen (Daten)
5-10×10 3 J.
3,8×10 9 J.

Übersicht zur neoklimatologischen Datenerfassung
(bodennah; soweit zweifelsfrei dokumentiert)
Messgröße
(Klimaelement)
Erste Messungen
(experimentalphysikal.)
Beginn der längsten
Messreihe
Lufttemperatur 1654, Italien 1659, „Zentral-Engl.“
Niederschlag * 1677, England ** 1697, Kew, England
Luftdruck 1643, Italien 1740, De Bilt, Niederl.
Wind 1670, England 1781, Hohenpeißenb.
Sonnenscheindauer 1880, England 1880, Kew, England
Schneedeckenhöhe 1838, Deutschland (?) 1881, Wien, Österr.
*) mit vergleichweise moderner Messmethodik
**) frühe Messungen mit primitiven Methoden bekannt u.a. aus Chile
(seit 1535), Indien und Israel

Zur Entwicklung der klimatologischen Messnetze:
1654-1670 Academia del Cimento (AC, Italien)
1780-1792 Societas Meteorologica Palatina (SMP, Sitz in Mannheim)
Ab 1863 Erster nationaler Wetterdienst, Frankreich
1872 Gründung der Internationalen Meteorologischen
Organisation (IMO),
seit 1950 Weltmeteorologische Organisation (WMO)
Anzahl der Stationen:
1654: 2 (Florenz und Pisa)
1780/81: 39 (nordhemisphärisch von Nordamerika bis zum Ural)
Um 1855: ca. 300 (global)
Heute: ca. 10 000 (global)

Messnetz der
Societas
Meteorologica
Palatina
(Mannheim)
1780/81 bis
1792/95
Faust, 1968,
verändert, hier
nach Schönwiese,
1995

Globales Beobachtungsnetz für bodennahe atmosphärische Daten
ca. 10 000 Stationen
+ ca. 1000 Radiosondenstationen
WMO, 1981; Sw, 2008

Probleme der Neoklimatologie
• Die Neoklimatologie beinhaltet zwar den enormen
Vorteil, direkt gemessene und somit besonders
zuverlässige Daten in hoher räumlicher und zeitlicher
Auflösung bereitzustellen. Zudem deckt sie weitgehend
das Industriezeitalter ab, in dem der anthropogene
Klimawandel zunehmende Bedeutung erlangt hat.
Dennoch gibt es einige Probleme:
• Messfehler (systematische Fehler und Ungenauigkeiten).
• Übertragungsfehler (bei Übermittelung/Dokumentation).
• Inhomogenitäten der Messreihen (durch Wechsel der
Messgeräte bzw. deren Handhabung, Stationsverlegungen
und Veränderungen im Umfeld der Stationen).
• Repräsentanz der Messdaten, zeitlich und insbesondere
räumlich, die bei den einzelnen Messgrößen sehr
unterschiedlich ist und bei der Dichte der Messnetze
berücksichtigt werden muss.

„Englische Hütte“ zur Temperatur- und Feuchtemessung
DWD, Steinderl, Station Wendelstein

Zur Temperaturmessung
(einschließlich Feuchte)
Genauigkeit heutiger Präzisionsmessungen:
± 0,1 °C;
historisch (vor ca. 100 Jahren)
eher um ± 1 °C, aber Mittelwerte
genauer → Fehlerrechnung Meyers Lexikon „Wetter und Klima“, 1989,
und Wetterdienstschule

Niederschlagsmessung (nach Hellmann):
DWD; Steinderl, Wendelstein Meyers Lexikon „Wetter und Klima“, 1989

Zur Fehlerbelastung der Niederschlagsmessung
Legates, 1993; Rapp und Schönwiese, 1996
Die Niederschlagsmessung ist
im günstigsten Fall ca. ± 10 %
genau. Fällt der Niederschlag
in fester Form (Schnee) können
trotz Windschutzeinrichtungen
Fehler bis zu ca. - 50 %
auftreten, ohne Windschutz
sogar noch mehr.
Ein zusätzliches
Problem ist die
Verwendung von
unterschiedlichen
Messgeräten bzw.
Windschutz in unterschiedlichen
Ländern.

Inhomogenitäten von klimatologischen Zeitreihen
(10-jährig tiefpassgefilterteNiederschlagsreihen)
←
inhomogen
←
homogen
Eine Reihe von Homgenitätstests deckt eine Inhomogenität um 1932
auf und bestätigt die (weniger ausgeprägte) Inhomogenität 1978, als
eine dokumentierte Stationsverlegung stattfand.

Auflistung einiger Homogenitätstests
Prinzipiell sind zu unterscheiden:
– absoluter Test, Analyse nur der betrachteten Zeitreihe
– relativer Test, Analyse in Relation zu anderen vermutlich
homogenen Zeitreihen der Umgebung
• Abbe-Test (1927, 1969), absoluter Test
• Craddock-Test (1979), graphisch, liefert nur vermutliches
Jahr der Inhomogenität (subjektiv)
• Buishand-Test (1982), objektiv, mit Signifikanz
• Mitchell-Test (1966, von WMO empfohlen), objektiv, mit
Signifikanz (Autokorrelationsmethode)
• Alexandersson-Test (1986), objektiv, liefert Ergebnisse
besonders detailliert und ist entsprechend aufwändig, auf
Niederschlag spezialisiert.
Scultetus, 1969; Rapp und Schönwiese, 1996; Rapp, 2000

Repräsentanz von Temperaturdaten (bodennah)
▲
●
o
Entfernung (km)
Datenbasis:
95 Stationen in
Deutschland,
Basisstation
Frankfurt/Main,
Zeitintervall
1951-1990.
Pearson-
Korrelationskoeffizienten
in
Abhängigkeit
von der Stationsentfernung
Rapp und
Schönwiese, 1996;
Schönwiese, 2008

Repräsentanz von Niederschlagsdaten
▲
●
o
Datenbasis:
250 Stationen
in Deutschland,
Basisstation
Frankfurt/Main,
Zeitintervall
1891-1990.
Pearson-
Korrelationskoeffizienten
in
Abhängigkeit von
der Stationsentfernung
Rapp und
Schönwiese, 1996;
Schönwiese, 2008

Informationsquellen der historischen Klimatologie
Art der Quelle Beispiele
Zeichnungen, Gemälde,
frühe Fotografien
Höhlenmalerei Sahara (z.B. Tassiligeb., Algerien,
ca. 6000 v.C.); Gletschergemälde und
-Fotografien (z.B. Foto Rhônegletscher, 1849)
Mythen, Sagen. Legenden Altes Testament, Europäische Sagen (z.B.
norwegische „Landnam-Saga“ über beginnende
Besiedlung Grönlands im Jahr 982 n.C.)
Inschriften und Markierungen Fluss-Hochwassermarken an Brücken und
Gebäuden sowie entsprech. Aufzeichnungen (z.B.
Nil-Fluten seit 3050 v.C., genauer seit 620 n.C.)

Informationsquellen der historischen Klimatologie (Fortsetzung)
Annalen, Chroniken Phänologische Daten (z.B. Beginn der Kirschblüte
in Japan seit 812 n.C.); Seegefrörnisse (z.B.
Bodensee seit 800 n.C., lückenlos seit 1400 n.C.;
Suwa-See, Japan, seit 1444 n.C.);
Küstenvereisung (z.B. Island, seit 840 n.C.
Weitere Dokumente
der öffentlichen Verwaltung
Wissenschaftliche Tagebücher,
Briefe u.ä.
Extremereignisse (z.B. „Jahrtausendhochwasser“
19.-22.7.1342, Deutschland, Zerstörung vieler
Brücken); ökonom. Daten wie Weinqualität (z.B.
Baden, seit 1400), Ernteerträge u. Getreidepreise
Witterungstagebücher (z.B. C. Ptolemäus,
Alexandria, 127-151 N.C.; Abt M. Knauer, Kloster
Langheim b. Lichtenfels, Franken, 1652-1658);
Briefe mit Witterungshinweisen

Höhlenmalereien im Tassiligebirge, südl. Algerien
... (Tassili n‘Ajjer), datiert ca. 6000 v. Chr.
(oder noch früher) weisen auf ein relativ
niederschlagsreiches Klima in Teilen der
heutigen Sahara hin. Dies ist auch durch
andere Quellen belegt sowie durch Klimamodellrechnungen
reproduziert.
S.Joussaume, 1996;
Wikipedia „Höhlenmalerei“.

Kunst:
Miniatur aus England,
13./14. Jahrhundert,
Szene zur
Weinverarbeitung
Weitere Informationen, z.B. im
Gelände noch jetzt erkennbare
ehemalige Weinbergterrassen,
weisen darauf hin, dass im
mittleren bis späten Mittelalter
in Südengland verbreitet Wein
angebaut wurde.
Britisches Museum, London;
Schönwiese, 1992

Gemälde: Die ca. 1200-1400 einsetzende „Kleine Eiszeit“
... ist durch besonders viele Dokumente belegt: Gemälde, wie z.B. die
niederländischen „Winterbilder“ (u.a. Valckenborch, oben, 1586, und
Brueghel) und Gletscherdarstellungen, Volkslieder, Berichte über
Missernten, Hungersnöte und damit zum Teil zusammenhängende
Entdeckungsfahrten und Auswanderungswellen.

Chroniken:
Miniatur aus dem
„Flämischen Kalender“,
16. Jahrhundert,
mit Sturmflutszene
Der Übergang vom Warmklima
des Mittelalters zur „Kleinen
Eiszeit“ war offenbar von besonders
heftigen Sturmfluten
begleitet, die vor allem für die
Regionen der holländischen,
deutschen und englischen
Nordseeküsten dokumentiert
sind. Ähnliches, wenn auch
vermutlich weniger ausgeprägt,
gilt für das Warmklima
des Mittelalters selbst.
MüRück, Sonderheft „Sturm“, 1990

Historie der Nordsee-Sturmfluten (Auswahl)
Datum Name Region Auswirkungen *)
26. 12. 838 - Niederlande Erste historisch dokumentierte
Flut, 2500 Tote
(?) 1099 - England, Angeblich 100 000 Tote
Niederlande (Dokumentation unsicher)
16./17. 2. 1164 Julianenflut (1) Niederlande, 20 000 Tote, Teil des
Deut. Bucht Jadebusens entsteht
1./2. 11. 1170 Allerheiligenflut Niederlande Inseln Texel und Wieringen
sowie Teile der Zuidersee
entstehen
(?) 1212 - Niederlande 60 000 Tote
16. 1. 1219 Marcellusflut (1) Niederlande, 36 000 Tote, Jadebusen
Deut. Bucht entsteht im vollen Umfang
13./14.12.1287 Luciaflut Niederlande, 50 000 Tote, Zuidersee
Deut. Bucht entsteht im vollen Umfang
15.-17.1. 1362 Marcellusflut (2), Deut. Nord- 100 000 Tote, größter Teil
Grote Mandränke seeküste der nordfries. Inseln entsteht,
Untergang Rungholt
18./19.11.1421 Elisabethenflut Niederlande, 100 000 Tote, Dordrecht
Belgien wird vom Festland getrennt
5. 11. 1530 Allerheiligenflut Niederlande 100 000 Tote

Historie der Nordsee-Sturmfluten (Fortsetzung)
g
1./2. 11. 1570 Allerheiligenflut Belgien,
Niederlande,
Deut. Bucht
20 000 Tote, große Deichbrüche
im Alten Land, viele
Dörfer zerstört
22. 2. 1651 Petriflut Deut. Bucht 15 000 Tote, Juist und
Langeoog getrennt,
24./25.12.1717 Weihnachtsflut Niederlande,
Deut. Bucht,
Dänemark
Dornumersiel zerstört
11 150 Tote, 8 000 Häuser
und 100 000 Stück Vieh
vernichtet
1. 1. 1721 Neujahrsflut Wie oben Noch höher als 1717, viele
Zerstörungen
1. 2. 1953 Hollandflut Niederlande, 2160 Tote, Gesamtschaden
England ca. 500 Mill. €
16./17.2.1962 Julianenflut (2) Deut. Bucht, 340 Tote, Tausende von
insbes. Elbe Häusern und 400 km Deich
zerstört (St. Pauli + 5,70 m)
3./4. 1. 1976 Januarflut Deut. Bucht, Höchste Flut der letzten
insbes. Elbe Jahrhunderte (St. Pauli +
6,45 m), aber geringere
Zerstörungen als 1962
Quellen: Quedens, 1995; Niedersächs. Landesbetrieb f. Wasserwirtschaft, Internet;
Schuurmans, 1981; Wikipedia

Historische Kartographie:
Verlauf der Nordseeküste im heutigen Schleswig-Holstein
Links:
13. Jahrh.,
Rechts:
17. Jahrh.
Johanes Mejer,
nach Quedens,
1992

Historische
Informationen,
Rhône-Gletscher:
Gemälde, 1848
Fotografie, 1849
Fotografie, 1970
Zumbühl, 1988

Beispiel für
historische Fotografien
im Vergleich mit
neueren Aufnahmen:
Vernagt-Ferner,
Ötztaler Alpen,
Österreich
(historisches Foto von 1898
künstlich nachkoloriert im
Vergleich mit einer neueren
Aufnahme)
Solche Informationen belegen
eindrucksvoll die
markante Erwärmung des
20. Jahrhunderts.
Fotos: Archiv der Bayer. Akademie
der Wissenschaften, Kommission
für Glaziologie

Weiteres Beispiel für Fotodokumentationen
Pasterze, Hohe Tauern, Großglocknerregion, Österreich
um 1900 2000
Seit 1850 haben die Alpengletscher ca. 50 % ihres Volumens verloren
(Häberli et al., 2001).
Fotos: Gesellschaft für ökologische Forschung, Gletscherarchiv, Nr. 11-202006

Hochwassermarken
an Brücken, Toren und
Gebäuden weisen auf entsprechendeExtremereignisse
hin. Den Rekord der
letzten ca. 1000 Jahre hält
wahrscheinlich das Ereignis
vom Sommer 1342.
Ansonsten sind gerade die
Sommer-Hochwässer regional
sehr unterschiedlich.
Aschaffenburg, Theoderichstor
am Alten Schloss, Main.
Quelle: Wasserwirtschaftsamt
Aschaffenburg, Internet.

Historische Witterungstagebücher (Auswahl)
Zeitintervall Ort Autor
127 -151 v. Chr. Alexandria Claudius Ptolemäus
1182-1700 Thann (Oberelsaß) Anonym (Mönche)
1337-1344 Driby (b. Oxford, Engl.) William Merle
1513-1531 Rebdorf (b. Eichstätt) Kilian Leib (Prior)
1545-1576 Zürich Wolfgang Haller (Pfarrer)
1582-1597 Uraniaborg (Dänemark) Tycho de Brahe
1587-1593 Fürstenfeld (b. München) Leonhard Treuttwein (Abt)
1617-1626 Linz (Österreich) Johannes Kepler
1621-1658 Kassel Landgraf Hermann v. Hessen
1652-1658 *) Langheim (b. Lichtenfels) Matthias Knauer (Abt)
*) Grundlage des „hundertjährigen Kalenders“, in der irrigen Annahme, die hier
festgehaltene Witterung würde sich 7-jährig exakt wiederholen
Quellen: F. Baur, 1962; v. Rudloff, 1967; F. Klemm, 1964-1983; R. Glaser, 2001

Auswahl historischer Beobachtungsreihen
Nil-Wasserstand (Ägypten), seit ca. 3050 v.C., relativ genau seit 620 n.C.
Beginn der Kirschblüte, Japan, seit 812 n.C.
Zufrieren des Bodensees, seit ca. 800 n.C., lückenlos seit ca. 1400 n.C.
Zufrieren des Suwa-Sees, Japan, seit 1444
Küstenvereisung, Island, seit ca. 850 n.C.
Weinqualität, Baden, seit ca. 1400

Probleme der historischen Klimatologie
• Viele Informationen betreffen nicht das Klima
direkt, sondern seine Auswirkungen (z.B.
Gletscherbewegungen, Hochwasser, Weinqualität
usw.).
• Viele Informationen sind nicht quantitativ und somit
schwer zu bewerten (z.B. verbale Beschreibungen,
Fotos, Zeichnungen).
• Viele Information sind diskontinuierlich oder sogar
singulär (z.B. Flusspegelmarken, Zeichnungen).
• Somit dient die historische Klimatologie eher der
Ergänzung der paläo- und neoklimatologischen
Informationsquellen und der Abschätzung der
Auswirkungen von Klimaänderungen bzw.
Extremereignissen.

Vielen Dank
für Ihr Interesse
Homepage des Autors:
http://www.geo.uni-frankfurt.de/iau/klima