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.

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.

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.