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Aktualisierte und erweitere Testreferenzjahre (TRY) von Deutschland für mittlere und extreme Witterungsverhältnisse

Projektbeschreibung

Projektbeteiligte

Eckdaten

Aktualisierte und erweitere Testreferenzjahre (TRY) von Deutschland für mittlere und extreme Witterungsverhältnisse


Projektnummer
Projektbeginn
06.2009
Projektende
03.2011
Projektstatus
abgeschlossen ohne Bericht

Zur Bewertung des thermischen Verhaltens von Gebäuden, insbesondere auch des Innenraumklimas, werden spezielle Klimadatensätze benötigt, die sowohl den am fraglichen Standort durchschnittlichen als auch den extremen Witterungsverlauf innerhalb eines Jahres repräsentieren. Diese Klimadatensätze werden als "Testreferenzjahre" oder abgekürzt "TRY" (Test Reference Year) bezeichnet. Im Rahmen des vorliegenden Projektes wurden die bestehenden TRY auf eine aktuellere Datenbasis bezogen und um zusätzliche Funktionen erweitert. Projektlaufzeit: Juni 2009 - März 2011

Testreferenzjahre für Zwecke der thermischen Gebäudesimulation werden vom Deutschen Wetterdienst (DWD) seit 1986 bereitgestellt. Die bisher verfügbaren TRY-Datensätze basierten im Wesentlichen auf der Klimanormalperiode 1961 bis 1990. Der Klimawandel, der sich in Deutschland vor allem durch einen deutlichen Temperaturanstieg seit Ende der 1980er Jahre manifestiert, erforderte es, die Datenbasis zu aktualisieren. Darüber hinaus bestehen zunehmend Anforderungen an die TRY-Datensätze auch die mögliche zukünftige Klimaentwicklung und lokale Besonderheiten, wie die Auswirkungen des Stadtklimas, mit zu berücksichtigen.

Im Projekt wurde daher zunächst ein TRY-Datensatz mit Vergleichsbasis auf dem Zeitraum 1988 bis 2007, der Periode mit der bisher ausgeprägtesten Temperaturzunahme seit Mitte des vergangenen Jahrhunderts, entwickelt. Des Weiteren erfolgte die Bewertung des zu erwartenden Klimawandels in den kommenden 40 Jahren unter Verwendung mehrere regionaler Klimamodelle. Ein Programmmodul zur Abschätzung des Einflusses der städtischen Wärmeinsel bzw. der Höhenabhängigkeit von Lufttemperatur und Wasserdampfgehalt rundet das Gesamtpaket der neuen Testreferenzjahre ab.

Auftragnehmer des Projekts waren die Fa. Climate & Environment Consulting Potsdam GmbH, David-Gilly-Straße 1, 14469 Potsdam sowie der Deutsche Wetterdienst (DWD), Frankfurter Straße 135, 63067 Offenbach/Main

Konzept

Das Grundkonzept zur Erstellung von Testreferenzjahren (TRY) entspricht im Wesentlichen dem, welches den bisher vorliegenden TRY-Datensätzen (CHRISTOFFER et al., 2004) zugrunde liegt. Dieses Vorgehen soll einen Vergleich von alten und neuen Testreferenzjahren zur Bewertung der bisherigen Auswirkungen des Klimawandels ermöglichen.

So werden die TRY-Datensätze wie bisher auf die Einteilung Deutschlands in 15 Klimaregionen mit jeweils einer Repräsentanzstation bezogen. Bis auf eine, wegen Stationsauflösung, konnten die bisherigen Repräsentanzstationen weiter verwendet werden. Die Zusammenstellung der Testreferenzjahre erfolgte wie gewohnt anhand realer Witterungsabschnitte, die so zusammengefügt wurden, dass die langjährigen monatlichen und jahreszeitlichen Mittel und Standardabweichungen der Klimaparameter, insbesondere der Lufttemperatur, auf Basis des Zeitraumes 1988 bis 2007 bestmöglich wiedergegeben werden. Auch die Auswahl der verwendeten Klimaparameter selbst blieb unverändert.

Eine konzeptionelle Neuerung besteht in der regionalen Auswahl der Witterungsabschnitte für die mittleren TRY-Datensätze. In den bestehenden TRY wurde eine großwetterlagenbezogene Betrachtungsweise gewählt, mit der Folge, dass für Deutschland insgesamt einheitliche Witterungsabschnitte resultierten. In den jetzt vorliegenden Testreferenzjahren wurden die Witterungsabschnitte dagegen individuell für die jeweilige Klimaregion herangezogen, um die räumliche Klimavariabilität besser zu erfassen.

Auch bezüglich der extremen TRY ergab sich eine konzeptionelle Änderung. Bisher existieren nur ein extrem warmes Sommer-TRY für die Monate Juni bis August und ein extrem kaltes Winter-TRY für die Monate Dezember bis Februar. In den vorliegenden Testreferenzjahren werden jeweils ein Jahr mit einem extrem warmen Sommerhalbjahr (sommerfokussiertes extrem warmes TRY) und einem extrem kalten Winterhalbjahr (winterfokussiertes extrem kaltes TRY) bereit gestellt. Es handelt sich dabei um reale Jahre, wie sie im Vergleichszeitraum vorgekommen sind.

Komplett neu in den Testreferenzjahrdatensatz wurden die sogenannten zukünftigen TRY aufgenommen. Grundlage hierfür waren die Ergebnisse regionaler Klimaprojektionen zur Entwicklung der Lufttemperatur für die Jahre 2021 bis 2050. Im Gegensatz zu den gegenwärtigen TRY mit Bezugszeitraum 1988 bis 2007 wurden die zukünftigen TRY sowohl im Fall der mittleren als auch im Fall der extremen Datensätze aus realen Witterungsabschnitten zusammengefügt. Die Witterungsabschnitte wurden aber so gewählt, dass die projizierten langjährigen Mittel und Standardabweichungen der Lufttemperatur für die Periode 2021 bis 2050 möglichst gut erreicht werden.

Das Programmmodul zur Bewertung des Einflusses der städtischen Wärmeinsel auf die TRY-Datensätze stützt sich auf empirische Beziehungen, wie sie aus der Fachliteratur abgeleitet werden können. Dies ermöglicht eine rasche erste Abschätzung einer Modifikation der TRY durch den Stadteinfluss. Dasselbe Programmmodul ermöglicht auch eine Höhenkorrektur von Lufttemperatur und Mischungsverhältnis, wie sie bei Abweichungen von mehr als 100 Metern in der Geländehöhe zwischen Repräsentanzstation und betrachteten Standort erforderlich wird.

Das Konzept zur Höhenkorrektur bestand darin, stündliche Temperatur- und Feuchtemessungen benachbarter Stationen mit einem Höhenunterschied von mindestens 100 Metern langjährig zu analysieren. Daraus ergaben sich für jede Klimaregion mittlere stündliche Vertikalgradienten von Lufttemperatur und Mischungsverhältnis, die dann zur Höhenkorrektur dieser Parameter herangezogen werden. Das Programmmodul liefert sowohl für den Stadteffekt als auch für die Höhenkorrektur entsprechend modifizierte TRY-Datensätze, die unmittelbar in thermischen Gebäudesimulationen verwendet werden können.

Lit.: CHRISTOFFER, J.; T. DEUTSCHLÄNDER; M. WEBS, 2004: Testreferenzjahre von Deutschland für mittlere und extreme Witterungsverhältnisse TRY. Selbstverlag des Deutschen Wetterdienstes, Offenbach a. Main, ISBN-Nr.: 3-88148-398-5

Ergebnisse

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Projektbeteiligte
Eckdaten
Schlagworte zum Projekt : Klimawandel, Gebäudesimulation, Klimamodelle
Projekt auf der Webseite des BBSR : https://www.bbsr.bund.de/BBSR/DE/forschung/programme/zb/Auftragsforschung/5EnergieKlimaBauen/2008/Testreferenzjahre/01_start