Die Klimaveränderungen und die Impactanalyse werden für den Landkreis Freudenstadt ausgewertet und dargestellt.

Die Klimaveränderungen der Klimakenngrößen werden in Karten dargestellt. In diesen Karten ist zu sehen, wie sich die jeweilige Kenngröße räumlich über das Gebiet verteilt. So wird sichtbar, in welchen Bereichen bestimmte klimatische Bedingungen stärker oder schwächer ausgeprägt sind. 

Die kartografische Darstellung erleichtert das Verständnis und die Einordnung der Ergebnisse, da Unterschiede zwischen einzelnen Teilräumen auf einen Blick erkennbar werden. Darüber hinaus ist in den Karten auch die Topographie, also die Höhenlage und Geländeform, erkennbar. Dadurch können mögliche Zusammenhänge zwischen Geländestruktur und klimatischen Ausprägungen besser nachvollzogen und erklärt werden.

Klimakenngrößen sind messbare Kennzahlen, die Klimaveränderungen und ihre Auswirkungen beschreiben. Beispiele für bekannte Kenngrößen sind etwa Hitzetage, Tropennächte oder Indikatoren für Starkregenintensitäten. Im kommunalen Kontext werden diese Klimakenngrößen anwendungsorientiert aufbereitet, sodass sie direkt mit lokalen Strukturen (z.B. Infrastruktur, Flächennutzung oder Daseinsvorsorge) verknüpft werden können. 

Die Auswirkungen des Klimawandels auf Kommunen entstehen nicht isoliert, sondern durch ein Zusammenspiel vieler verschiedener Einflussfaktoren. Klimatische Veränderungen können dabei direkte und indirekte Folgen auslösen, die sich über unterschiedliche Bereiche einer Kommune hinweg ausbreiten. Um diese komplexen Zusammenhänge besser sichtbar und verständlich zu machen, wurde im Projekt LandWandel ein kommunales Wirkungsgefüge entwickelt.

Das Wirkungsgefüge basiert auf Experteninterviews, Literaturrecherchen sowie einer fachlichen Validierung und bildet zentrale kommunale Bereiche sowie deren Wechselwirkungen unter klimatischem Einfluss ab. Dadurch lassen sich direkte und indirekte Auswirkungen analysieren. Für die Kommune Freudenstadt umfasst das Gesamtwirkungsgefüge insgesamt xx Knoten und xx Kanten.

Das Wirkungsgefüge stellt eine vereinfachte Abbildung komplexer kommunaler Zusammenhänge dar und basiert auf einem abgegrenzten Studiengebiet (Verweis). Trotz der breiten fachlichen Grundlage besteht kein Anspruch auf Vollständigkeit. Einzelne Zusammenhänge können je nach lokalen Rahmenbedingungen unterschiedlich ausgeprägt sein oder sich im Zeitverlauf verändern.

Aufbau des Wirkungsgefüges

Knoten

Die Knoten stellen einzelne Einflussfaktoren, Zustände oder Auswirkungen innerhalb des kommunalen Systems dar. Beispiele hierfür sind Infrastruktur, Umweltfaktoren, wirtschaftliche Aspekte oder gesundheitliche Auswirkungen. Jeder Knoten ist einem thematischen Subsystem zugeordnet.

Kanten

Die Verbindungen zwischen den Knoten beschreiben die Wirkungszusammenhänge im System. Dabei wird sowohl die Richtung als auch die Art der Wirkung dargestellt:

• Positive Wirkung (+): Verändert sich Knoten A in eine Richtung, verändert sich Knoten B ebenfalls in dieselbe Richtung.
• Negative Wirkung (-): Verändert sich Knoten A, verändert sich Knoten B in die entgegengesetzte Richtung.

Dadurch lassen sich Ursache-Wirkungs-Beziehungen innerhalb des kommunalen Systems nachvollziehen.

Subsysteme und Kategorisierungen

Zur Strukturierung der kommunalen Wirkungszusammenhänge, wurde das Wirkungsgefüge in verschiedene thematische Subsysteme und Kategorien gegliedert. Diese bilden zentrale kommunale Handlungs- und Wirkungsbereiche ab, die durch klimatische Veränderungen beeinflusst werden oder selbst Einfluss auf die Ausbreitung von Klimawirkungen haben.

Die Unterteilung ermöglicht eine bessere fachliche Einordnung der einzelnen Knoten und unterstützt die Analyse von sektorübergreifenden Wechselwirkungen. Die Subsysteme und Kategorien orientieren sich an den thematischen Clustern der Deutschen Anpassungsstrategie an den Klimawandel (DAS 2024), wurden jedoch für die kommunale Systemanalyse angepasst und erweitert. Die folgende Übersicht zeigt die verwendeten Subsysteme und Kategorien sowie deren thematische Einordnung.

Tabelle 1: Übersicht über Kategorisierung der Knoten

Für die Impactanalysen der einzelnen Klimakenngrößen in den Steckbriefe werden spezifische Netzwerkausschnitte aus dem Gesamtwirkungsgefüge (Was ist ein kommunales Wirkungsgefüge?) erstellt. Diese zeigen die wichtigsten Zusammenhänge, die von der jeweiligen Klimakenngröße ausgehen. Die Größe der Knoten zeigt dabei, wie viele Kanten der jeweilige Knoten im Gesamtwirkungsgefüge besitzt. Unterschiedliche Farben der Knoten kennzeichnen die verschiedenen Subsysteme. Dadurch wird sichtbar, welche Bereiche besonders beeinflusst werden und wie sich Auswirkungen innerhalb des Systems weiter ausbreiten können.

Zusätzlich zu direkten Zusammenhängen werden auch indirekte Zusammenhänge dargestellt, die die dargestellten Knoten über einen – im Ausschnitt nicht sichtbaren – Knoten verbinden. Diese Verbindungen sind gestrichelt dargestellt.

Die schriftliche Impactanalyse beschreibt die zentralen Wirkungszusammenhänge einer Klimakenngröße innerhalb des Netzwerkausschnitts. Dabei werden Auswirkungen sowie mögliche Folgewirkungen erläutert, um zentrale Wirkpfade und potenzielle Auswirkungen auf kommunale Systeme sichtbar zu machen.

Die Grundlage unserer Klimaanalysen bilden Beobachtungsdaten und aktuelle Modellsimulationen. 

Vergangenes Klima 1991-2020

Für die Beschreibung des vergangenen Klimas verwenden wir den hochaufgelösten Datensatz HYRAS des Deutschen Wetterdienstes. Durch seine hohe räumliche Auflösung und die Berücksichtigung von Höhenunterschieden bildet HYRAS regionale Besonderheiten sehr gut ab. In unserer Auswertung betrachten wir den Zeitraum 1991-2020, der als Referenz für das heutige und zukünftige Klima dient. Gleichzeitig wird HYRAS genutzt, um rechnerische Abweichungen der Klimamodelle statistisch zu korrigeren und damit realistischere Ergebnisse zu erhalten. Weitere Hinweise zur statistischen Korrektur sind in Hundhausen et al. 2023 (DOI angeben) zu finden.   

Zukünftiges Klima

Für die Abschätzung der zukünftigen Klimaentwicklung greifen wir auf das KIT-KLIWA-Klimamodellensemble zurück. Dabei handelt es sich um hochaufgelöste regionale Klimasimulationen mit einer Gitterweite von 2,8 Kilometern, die speziell für die Analyse lokaler Auswirkungen geeignet sind. Die Auswertungen basieren auf einem Ensemble aus vier globalen Klimamodellen, die von einem regionalen Klimamodell herunterskaliert werden. Die Simulationen decken den Zeitraum von 1968 bis 2100 ab und basieren auf einem Szenario mit starkem Klimawandel (RCP 8.5). Dieses Vorgehen ermöglicht es, mögliche Risiken frühzeitig zu erkennen und liefert eine Grundlage für Anpassungsmaßnahmen. Analysiert werden tägliche Daten zu Temperatur und Niederschlag, die zuvor mit Hilfe der Beobachtungsdaten angepasst wurden.

Methodik

Für den Vergleich von vergangener und zukünftiger Klimaentwicklung verwenden wir den sogenannten Globalen Erwärmungsniveau-Ansatz. Dabei werden keine festen Zukunftsjahre betrachtet, sondern Zeiträume mit bestimmten globalen Temperaturanstiegen. Wir vergleichen das Klima der Jahre 1991-2020 (rund +1 °C globale Erwärmung) mit einer zukünftigen Welt bei +2 °C Erwärmung, die etwa 2030 bis Mitte des Jahrhunderts entspricht und einer +3 °C Erwärmung, die etwa der Mitte bis dem Ende des Jahrhunderts entspricht. Dieser Ansatz wird international eingesetzt, unter anderem in den Sachstandsberichten des Weltklimarats, und ermöglicht gut vergleichbare Aussagen zu zukünftigen Klimaentwicklungen.

Auf Basis dieser Daten werden die verwendeten Klimakenngrößen jeweils entsprechend ihrer Definition aus den Tageswerten berechnet. Insgesamt ermöglicht diese Auswertung eine praxisnahe Einschätzung heutiger und zukünftiger Klimarisiken, die Kommunen bei der Planung von Anpassungsmaßnahmen unterstützt.  

Bei der Interpretation der Ergebnisse sind folgende Punkte zu beachten:

• Aussagen zur zukünftigen Klimaentwicklung beruhen auf regionalen Klimamodellen. Diese bilden mögliche Entwicklungen unter veränderten klimatischen Bedingungen ab und sind keine exakten Vorhersagen.
• Die Auswertungen des zukünftigen Klimas basieren auf einem Ensemble aus vier Klimamodellen. Dargestellt sind neben dem Median auch Minimum und Maximum der Ergebnisse. Diese Spannbreite zeigt, in welchem Bereich sich die mögliche zukünftige Entwicklung bewegen kann.
• Zur Bewertung der Aussagekraft wurde ein Robustheitstest mit zwei Kriterien angewandt. Eine Veränderung gilt als robust, wenn beide Bedingungen erfüllt sind. Erstens zeigen drei der vier Modelle die gleiche Entwicklungsrichtung (Zu- oder Abnahme). Zweitens ist die Veränderung statistisch signifikant, was mit einem Mann Whitney Wilcoxon Test überprüft wird. Die Vorgehensweise folgt der Methodik in Pfeifer et al. 2015 (DOI: 10.3390/atmos6050677). Nicht robuste Ergebnisse deuten auf Unsicherheiten hin und sollten entsprechend vorsichtig interpretiert werden.
• Die dargestellten Werte beziehen sich auf das gesammte Untersuchungsgebiet. Kleinräumige Unterschiede, beispielsweise durch Topographie, Landnutzung oder Bebauung, können davon abweichen. 
• Unsicherheiten sind ein Bestandteil von Klimaprojektionen. Sie entstehen z.B. durch unterschiedliche Modellannahmen. Daher sollten die Ergebnisse nicht als exakte Zahlenwerte interpretiert werden, sondern als Entwicklungskorridore. 

Die Maßnahmenempfehlung wird auf Grundlage der Impactanalyse (vgl. Was ist eine Impactanalyse?) erarbeitet. In der Regel werden nur für die direkt durch den klimatischen Impulsgeber (die entsprechende Klimakenngröße) beeinflussten Knoten im System Maßnahmen empfohlen.

Zusätzlich werden die Maßnahmen klimakenngrößenübergreifend in verschiedene Kategorien eingeteilt: 

• Fokusmaßnahmen: Maßnahmen mit besonders großer Wirkung auf die gesamte Kommune, die viele Bereiche gleichzeitig beeinflussen können. Diese sollten entsprechend priorisiert werden.
• Stabilisierende Maßnahmen: Maßnahmen, die wichtige Funktionen sichern und negative Folgen abschwächen sollen.
• Ergänzende Maßnahmen: Maßnahmen mit eher begrenzter Wirkung, deren Bedeutung von den jeweiligen Bedingungen und Präferenzen vor Ort abhängt.

Die Grundlage hierfür liefert die Strukturanalyse, welche die Rolle einzelner Knoten innerhalb des Gesamtwirkungsgefüges (Was ist ein kommunales Wirkungsgefüge?) anhand verschiedener netzwerkanalytischer Metriken untersucht . Diese werden zu drei Funktionsdimensionen zusammengefasst:

• Einflusskraft: Stärke der Auswirkungen eines Knotens auf andere Bereiche des Systems

• Beeinflussbarkeit: Abhängigkeit eines Knotens von Veränderungen in anderen Bereichen

• Strukturrelevanz: Bedeutung eines Knotens für Vernetzung und Stabilität des Gesamtsystems

Dadurch können besonders relevante Einflussfaktoren und potenzielle Hebelpunkte für Klimaanpassungsmaßnahmen identifiziert werden.