Diese Arbeit entwickelt zunächst einen Ansatz, der die Quantifizierung der Angemessenheit von Lebensbedingungen für Wohlbefinden und Entwicklung (Adequate Human livelihood conditions for wEll-being And Development (AHEAD)) auf globaler Ebene ermöglicht. Der Ansatz erlaubt es, sektorale Klimaauswirkungen direkt in Beziehung zu den Voraussetzungen für adäquate Lebensbedingungen zu setzen. Weiterhin befasst sich die Arbeit im Detail mit den Themen Wasserverfügbarkeit und menschlicher Gesundheit und zeigt auf, wie regionale und lokale Untersuchungen die Aussagekraft von allgemeinen, globalen Studien erweitern können. Die Ergebnisse des zeigen, dass Wasser als Element von AHEAD eine besonders aktive Komponente des Systems ist, so dass durch Klimawandel bedingte Veränderungen starke Auswirkungen auf das Gesamtsystem zur Folge haben können. Die Quantifizierung von AHEAD zeigt außerdem, dass Wasserknappheit die Lebensbedingungen bereits heute in vielen Regionen limitiert und Auswirkungen des Klimawandels diese Limitierungen weiter verstärken. Die detaillierte Analyse zum Thema Wasser ermöglicht die Ableitung von geeigneten Ansatzpunkten zur Verbesserung der Bedingungen. In einem ähnlichen Ansatz werden die vielfältigen sozio-ökonomischen und natürlichen Einflussfaktoren, die die Auswirkungen von Hitzestress auf die menschliche Gesundheit beeinflussen integriert, so dass die Ableitung relevanter Informationen zur Reduktion von Klimaauswirkungen auf das menschliche Wohlbefinden möglich wird. Eine Verbindung der vorgestellten Ansätze erlaubt es, Aussagen über die Art, die Intensität sowie die räumliche Ausprägung von aktuellen und zukünftigen Einschränkungen von Lebensbedingungen zu treffen. / This thesis develops an approach to assess Adequate Human livelihood conditions for wEll-being And Development (AHEAD) on a global scale. The approach allows to relate sectoral impacts of climate change to an integrated measure of livelihood limitations, taking into account important determinants of the society as well as the environment. Additionally, detailed sectoral studies on water availability and human health show how local and regional studies of specific livelihood aspects can complement generic, global assessments and provide an overall indication of the nature, severity and spatial distribution of limitations to human livelihoods. The results show, that water as an element of AHEAD is one of the most active system components. Impacts of climate change on water may have strong indirect effects on livelihood adequacy. The potential impacts of changes in water availability on AHEAD are quantified, showing that water scarcity limits livelihood adequacy in many regions of the world. The utilisation of an ensemble of climate change and water models further allows to assess the relevance of model related uncertainty in this regard. As water availability plays a crucial role for the fulfilment of livelihood needs, the global assessment is complemented by a detailed analysis of the adequacy of water availability for relevant sectors. By taking into account sector-specific determinants, the approach allows to depict limitations in detail, also giving indications as to how water adequacy may be improved. Similarly, the analysis of heatwave impacts on human health provides a methodology to assess the multiple environmental and human influences which affect vulnerability and provides specific information on potential adaptation measures to reduce climate impacts. By identifying the most decisive limiting factors, applicable information on how to most effectively improve human livelihoods is generated.

In dieser Arbeit wurden die Veränderungen der agrarklimatologischen Bedingungen im Zuge des Klimawandels für ausgesuchte Sauerkirschanbauregionen in Europa und Nordamerika untersucht. Es wird auf veränderte Risiken (Spätfrost, Hitzewellen, Wassermangel) hingewiesen, die durch nachhaltige, praxisorientierte und ökonomisch vertretbare Anpassungsmaßnahmen (Überdachung, Frostschutz, Bewässerung, Anbausystem, Wahl der Sorte und Unterlage, etc.) begrenzt werden können. Der Klimawandel kann neben Risiken aber auch Chancen für den Sauerkirschanbau eröffnen. Höhere Temperaturen und eine längere Vegetationsperiode können regional differenziert zu günstigeren Anbaubedingungen führen. Ein besonderer Schwerpunkt wurde auf die Entwicklung phänologischer Modelle gelegt, mit denen Veränderungen im Entwicklungsrhythmus der Sauerkirschgehölze analysiert werden konnten. Dafür wurden acht Modelle zur Vorhersage des Blühbeginns und Blühendes entwickelt. Weitere phänologische Stadien konnten mit dem Modell von Zavalloni et al. (2006) berechnet werden. Die Untersuchungen haben ergeben, dass sich der Blühbeginn unter geänderten Klimabedingungen verfrüht, aber nur geringe Verkürzungen der Zeiträume zwischen den phänologischen Stadien zu erwarten sind. Zu den gefürchteten Witterungsschäden im Obstbau gehört Spätfrost, der zu hohen Ertragsverlusten führen kann. Im Zuge des Klimawandels können sich die Häufigkeit und Stärke der Fröste ändern. Die Frostwahrscheinlichkeit während der untersuchten Entwicklungsphasen von Sauerkischgehölzen könnte in diesem Jahrhundert in Rheinland-Pfalz und Eau Claire abnehmen, während sich die Verhältnisse in den anderen Anbaugebieten nur geringfügig ändern. In einem zweiten Schritt wurden die Ertragsverluste durch Frost bestimmt. Hierbei hat sich ergeben, dass die Frostschäden in den untersuchten Anbauregionen wahrscheinlich geringer werden. Allerdings differieren die Ergebnisse zwischen den Berechnungen mit beobachteten und modellierten Temperaturen oft stark. / This thesis investigates the changes in agro-climatic conditions for selected growing region in Europe and North America under current and future climate conditions. The overall aim of the study was to identify possible risks (spring frosts, heat waves, water shortages), which can be limited by sustainable, practically oriented and economically viable adaptation measures (hail- and frost-protection, irrigation, cultivation system, choice of variety and rootstock). Besides risks, climate change can provide new opportunities. Higher temperature levels and extended growing season lengths could regionally differentiated improve the growing conditions. Particular focus was given to developing phenological models, used to investigate shifts in spring phenology of sour cherry trees due to climate change. Therefore, eight models to predict the beginning and end of blossom were optimized and validated. Further phenological stages were calculated with the model by Zavalloni et al. (2006). The results show an earlier onset in the beginning of sour cherry blossom under future climate conditions, while the length of the period between the phenological stages only shortens slightly. Spring frosts are feared weather hazards in orchards which can cause substantial yield losses. The changing climate conditions could influence the frequency and strength of spring frosts. In the course of this century the spring frost probability is likely to decrease in Rhineland-Palatinate and Eau Claire, while only slight changes are expected in the other growing regions. In the second step, yield losses caused by spring frost were calculated. The frost damages on sour cherries in the investigated growing regions will probably decrease. However, the yield losses calculated with observed and modeled temperatures often differ strongly.