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14.2

Jahreskühlgradtage

Hitzewellen werden häufiger und intensiver, der Bedarf nach Klimatisierung steigt

Jahressummen der Kühlgradtage nach Spioni et al. (2015) und Spioni et al. (2018),  dargestellt für die Stationen Essen-Bredeney (1935-2020),  Köln-Stammheim (1946-2020), Köln/Bonn (1958-2020) und Lennestadt-Theten (1963-2020) (Datengrundlage: DWD).

Datenstand Dezember 2020
Messgröße Kühlgradtage (K*d) pro Jahr nach Spinoni et al. (2015 & 2018)
Räumliche Abdeckung einzelne Stationen in Nordrhein-Westfalen (NRW)
Datenquelle Deutscher Wetterdienst (DWD)
Fortschreibungsturnus jährlich
DPSIR-Indikator Impact
  • Bezug zum Klimawandel

    Durch die anthropogene Erderwärmung sind analog zu den stark angestiegenen Jahresmitteltemperaturen auch die Anzahlen der warmen Temperaturkenntage (Indikatoren 1.2 „Durchschnittliche Jahreszeitenlufttemperatur“ und 1.4 „Temperaturkenntage warm“) gestiegen. Dies gilt für die Heißen Tage (Tmax ≥ 30 °C), Sommertage (Tmax ≥ 25 °C) und die Tropennächte (Tmin ≥ 20 °C). Angesichts des derzeit stattfindenden starken Erwärmungstrends wird der Kühlbedarf in den Gebäuden vor allem in Ballungsgebieten weiter ansteigen. Mithilfe der Jahreskühlgradtage als Impact-Indikator kann eine Aussage über die Veränderung des Kühlbedarfs gemacht werden.

  • Definition und Berechnung

    Um die zeitliche Entwicklung des Kühlenergiebedarfs während der Sommermonate abschätzen zu können, wird die fiktive Größe der Jahreskühlgradtage eingesetzt. Die Berechnung der Jahreskühlgradtage erfolgt nach dem Ansatz von Spinoni et al. (2015) und Spinoni et al. (2018). Er basiert auf dem Schwellenwert bzw. einer Basistemperatur (Tbasis) von 22 °C. Die Höhe der Überschreitung dieser Temperatur wird für alle Tage eines Jahres in gewichteter Form aufsummiert (Jahreskühlgradtage). Genau wie bei den bereits in Indikator 14.1 dargestellten Jahresheizgradtage werden die Jahreskühlgradtage in Kelvin x Tag als Einheit angegeben. Die in der Abbildung dargestellten Zeitreihen zeigen aus Gründen der Übersichtlichkeit zwei von vier als Indikator verwendete Stationsauswertungen.

    Für alle Zeitreihen erfolgt eine Trendberechnung nach der Methode des Umweltbundesamtes zum Monitoringbericht 2019 zur Deutschen Anpassungsstrategie an den Klimawandel, kurz "DAS - Methode" genannt. Die Entwicklung der Trends wird tabellarisch dargestellt. Zusätzlich wird die Veränderung in Kelvin (K) über die Zeitreihe berechnet. Für eine kurze Einführung in die Trendberechnung steht ihnen die Seite zur Methodik im Serviceteil zur Verfügung.

    Literatur:

    Spinoni, J.; Vogt, J.; Barbosa, P. (2015): European degree-day climatologies and trends for the period 1951-2011. In: Int. J. Climatol. 35 (1), S. 25–36. DOI: 10.1002/joc.3959.

    Spinoni, Jonathan; Vogt, Jürgen V.; Barbosa, Paulo; Dosio, Alessandro; McCormick, Niall; Bigano, Andrea; Füssel, Hans-Martin (2018): Changes of heating and cooling degree-days in Europe from 1981 to 2100. In: Int. J. Climatol 38 (3), e191-e208. DOI: 10.1002/joc.5362.

  • Zeitreihe und Trend

    Der Indikator stellt die Entwicklung der Jahreskühlgradtagen der urbanen Station Köln-Stammheim für den Zeitraum 1946 - 2020 sowie der ländlichen, im Mittelgebirge gelegenen Station Lennestadt-Theten für den Zeitraum 1963 - 2020 dar. Über den gesamten Zeitraum liegt der Mittelwert der Jahreskühlgradtage hier bei rund 57 k*d. In Köln-Stammheim liegt der Mittelwert der gesamten Zeitreihe bei rund 87 K*d, also deutlich höher. Die Lage in der größten Stadt NRWs und der gleichzeitig wärmsten Region in NRW, der Niederrheinischen Bucht, wirkt sich somit mit deutlich höheren Werten bei den Jahreskühlgradtagen aus. Die Station Essen-Bredeney (1935-2020) , an der Grenze Westfälische Bucht und Bergisches Land, und die Station Köln/Bonn (1958-2020), in der Niederrheinische Bucht, liegen bei den Mittelwerten ebenfalls deutlich auseinander. Essen-Bredeney hat einen langjährigen Mittelwert von 55 k*d und Köln/Bonn einen Mittelwert von 81 k*d.

    Vergleicht man die jeweils verfügbaren ersten vollen Klimanormalperioden mit der aktuellen vollen Klimanormalperiode 1991-2020, so ergeben sich bereist deutliche Unterschiede bei den Kühlgradtagen. In Köln-Stammheim ergibt sich ein Unterschied zur Klimanormalperiode 1951-1980 zu 1991-2020 um rund 49 k*d. Für Lennestadt-Theten ergibt sich, bei leichter Überlappung zwischen dem Zeitraum 1963-1992 und 1991-2020, eine Zunahme um rund 24 K*d. Für die längste verfügbare Zeitreihe Essen-Bredeney liegt der Unterschied zwischen der ersten verfügbaren vollen Klimanormalperiode 1941-1970 und 1991-2020 bei rund 73 K*d. Für Köln/Bonn ergibt der Vergleich der ersten verfügbaren vollen Klimanormalperiode 1961-1990 zu 1991-2020 eine Zunahme um rund 64 K*d.

    Die hier dargestellten Zeitreihen der Jahreskühlgradtage weisen statistisch signifikant zunehmende Trends auf (Signifikanztest nach der "DAS - Methode), wobei der von Köln-Stammheim durch die längere Zeitreihe und einigen hohen Werte in den 40-er Jahren quadratisch (u-förmig) ausfällt, nämlich zuerst leicht fallend und dann steigend. Zwischen dem Anfangs- und dem Endwert dieser Entwicklung weist die Station Köln-Stammheim einen Anstieg von 72 Kühlgradtagen auf. Entlang der linearen Trendgeraden von Lennestadt-Theten stiegen die Kühlgradttage im Zeitraum 1963 - 2020 um rund 45 K*d an.  Essen-Bredeney verfügt ebenfalls über einen signifikant quadratischen Trend, der über eine Zunahme von + 45 Kühlgradtagen [k*d] über die Zeitreihe 1935-2020 ergibt. Köln/Bonn (1958-2020) verfügt wiederum über einen signifikanten linearen Trend mit einer insgesamten Zunahme von + 69 K*d. Besonders hohe Summen an Kühlgradtagen sind in Jahren mit deutlichen Hitzewellen festzustellen. In der längeren Zeitreihe von Köln-Stammheim sind dies die Jahre 1947, 2003, 2006 und 2018. In der kürzeren Zeitreihe Lennestadt-Theten beispielsweise sind dies die Jahre 1994, 2003, 2006 und 2018.

    Jahreskühlgradtage
    in K*d
    TrendMittelwertÄnderung
    Essen-Bredeney (1935-2020)-u55+43
    Köln-Stammheim (1946-2020)-u87+72
    Köln / Bonn (1958-2020)-s81+69
    Lennestadt-Theten (1963-2020)-s57+45
    Jahreskühlgradtage
    in K*d
    1951-
    1980
    1961-
    1990
    1971-
    2000
    1981-
    2010
    1991-
    2020
    Essen-Bredeney4044536173
    Köln-Stammheim65697791114
    Köln / Bonn-647385100
    Lennestadt-Theten--536269
  • Legende Trendsymbole

    Trendbeschreibung

    kssteigender Trend
    kffallender Trend
    kuTrend mit Trendumkehr: zuerst fallend, dann steigend
    knTrend mit Trendumkehr: zuerst steigend, dann fallend
    kqfallender quadratischer Trend
    ktkein Trend

    Trendbewertung

    +s+f+u
    +n+q
    günstige Entwicklung
    -s-f-u
    -n-q
    ungünstige Entwicklung
    kskfku
    knkqkt
    keine Bewertung der Entwicklung möglich oder gleichzeitig günstige und ungünstige Entwicklungsaspekte vorhanden

     

  • Stärken des Indikators

  • Schwächen des Indikators

  • Weiterentwicklung des Indikators

  • Datenquellen / Ergänzungen

Handlungsfeld Bauen und Wohnen

Jahr   1935 1936 1937 1938 1939 1940 1941 1942 1943 1944 1945 1946 1947 1948 1949 1950 1951 1952 1953 1954 1955 1956 1957 1958 1959 1960 1961 1962 1963 1964 1965 1966 1967 1968 1969 1970 1971 1972 1973 1974 1975 1976 1977 1978 1979 1980 1981 1982 1983 1984 1985 1986 1987 1988 1989 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020
Essen-Bredeney   48,4 31,4   50,6 48,7 24,2 67,1 50,1 60,9 58,7       56,7 55,1 46,1 32,7 49,6 38,6 26,6 38,0 13,4 52,8 33,7 83,6 19,3 43,6 12,9 29,1 69,3 14,3 40,0 41,4 32,1 62,6 38,0 36,1 32,7 65,3 26,8 67,3 104,7 17,3 31,0 28,9 31,8 35,1 70,5 93,4 34,2 29,7 44,9 28,7 24,9 65,2 64,9 54,1 74,2 31,5 107,1 109,0 34,1 64,9 48,6 78,8 47,3 66,6 50,3 116,2 53,5 63,5 112,6 47,2 45,7 59,4 80,7 52,2 60,7 73,3 53,8 80,8 82,3 62,3 156,5 122,5 109,1
Köln-Stammheim                         56,6 216 77,3 80,8 74,7 52,6 73,4 64,2 42,1 60,2 22,3 70,9 46,7 124,2 32,7 64 32 46,9 107,7 21,8 67 67,6 51,3 92,2 61,9 70,9 51,6 110 46,2 107,9 160,8 41,2 46,6 53,1 48,3 53,4 99 127,8 46,5 49,3 76,6 41,2 40,9 95,5 81,1 75,5 91 49,5 128,5 134,6 49,9 76,4 66,4 98,5 79,2 119,3 86,3 201,2 88,6 114,6 172,4 83,2     120,4 87,5 100,1 125,4 84,1 129,3 127 118,6 232,5 171,2 165,7
Köln/Bonn                                                 46,6 105,9 32,7 57,8 33,0 43,3 100,0 25,2 64,3 72,1 46,8 84,9 52,5 64,4 43,1 96,0 41,1 92,0 130,4 31,8 35,6 46,0 40,8 44,0 89,1 120,8 49,9 49,3 73,3 45,2 50,5 103,6 81,9 79,7 94,0 54,7 122,7 124,6 60,6 90,2 70,3 98,3 79,2 90,0 71,7 166,7 68,6 87,1 143,3 70,9 66,1 89,2 120,2 85,2 86,4 101,3 69,2 120,2 110,5 105,4 195,4 150,1 137,5
Lennestadt-Theten                                                           25,3 58,7 14,5 34,8 40,5 25,8 49,5 34,8 47 27,9 63,6 24,2 59 82,4 25,1 27,2 31,3 26,8 31,8 65,4 88,9 34,9 37,1 57,6 32,8 37,3 82,7 50,1 48,7 75,3 46,8 101,4 89,5 38,6 65,1 54,6 77,1 56,1 68,8 56,9 134,5 55,9 76,1 98 42,4 42,9 44,9 66,6 47,3 46,5 70 43,7 74,7 68,4 58,1 130,1 103,9 83,8
Mittelwerte Essen-Bredeney (1951-1980 und 1991-2020)                                   40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40                     73 73 73 73 73 73 73 73 73 73 73 73 73 73 73 73 73 73 73 73 73 73 73 73 73 73 73 73 73 73
Mittelwerte Köln-Stammheim (1951-1980 und 1991-2020)                                   65 65 65 65 65 65 65 65 65 65 65 65 65 65 65 65 65 65 65 65 65 65 65 65 65 65 65 65 65 65                     114 114 114 114 114 114 114 114 114 114 114 114 114 114 114 114 114 114 114 114 114 114 114 114 114 114 114 114 114 114
Mittelwerte Köln/Bonn (1961-1990 und 1991-2020)                                                       64 64 64 64 64 64 64 64 64 64 64 64 64 64 64 64 64 64 64 64 64 64 64 64 64 64 64 64 64 64 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100
Mittelwert Lennestadt-Theten 1963-1992                                                           45 45 45 45 45 45 45 45 45 45 45 45 45 45 45 45 45 45 45 45 45 45 45 45 45 45 45 45 45 45                                                        
Mittelwert Lennestadt-Theten 1991-2020                                                                                                                   69 69 69 69 69 69 69 69 69 69 69 69 69 69 69 69 69 69 69 69 69 69 69 69 69 69 69 69 69 69