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Klimawandel in der Pfalz – Entwicklungen und Trends – Regionale Zukunftsszenarien

Die möglicherweise einschneidenden Folgen des zumindest teilweise anthropogenen Klimawandels beherrschen spätestens seit Veröffentlichung des vierten Sachstandsberichts des IPCC (Intergovernmental Panel on Climate Change) am 2. Februar 2007 die öffentliche Diskussion in Deutschland [1]. Auch für Mitteleuropa werden mitunter drastische Szenarien als Folge des anthropogenen Eingriffes in das Klimasystem postuliert – nicht nur in den Medien, sondern auch von einzelnen Wissenschaftlern (eine Zusammenfassung des Vortrages auf der Frühjahrstagung der POLLICHIA 2008 am 2.März 2008 in Edenkoben).

Dem widersprechen Vertreter konträrer Meinungen,wobei sich in der klimatologischen Forschung selbst nur sehr wenige Wissenschaftler finden, die den anthropogenen Klimawandel in Frage stellen. Eine Minderheit, die vor allem den BereichenWirtschaft und Politik angehört, negiert vehement den menschlichen Einfluss auf das Klima und ist mit den aus den IPCC-Forschungsberichten resultierenden politisch-ökonomischen Folgerungen nicht einverstanden. Bei genauerer Betrachtung ist zumindest ein Teil der Gegenthesen nicht nur aufgrund deren widerlegbarer physikalischer Hypothesen zweifelhaft: Entsprechende Fachartikel erscheinen häufig in von Wirtschaftsorganisationen (vorrangig der Energiewirtschaft und Erdölindustrie) finanzierten Publikationsreihen.

 

Extreme Beispiele sind von Energiewirtschaftsunternehmen ausgelobte Preisgelder mit dem Zweck, den anthropogenen Einfluss auf das Klima zu widerlegen. Da materielle Interessen überwiegen, werden in der Diskussion um den Klimawandel bestimmte, den eigenen Interessen am meisten entsprechende und in der Forschung noch kontrovers diskutierte Aspekte in die Beweisführung aufgenommen. Kritik wird aber auch von zahlreichen Wissenschaftlern an der Darstellung der Größenordnung und den Folgen des Klimawandels, gleich ob anthropogen und/oder natürlich bedingt, geäußert.Desweiteren werden den Schlussfolgerungen des IPCC Auffassungen entgegengehalten, wonach Klimaschutzmaßnahmen unwirksam, unpraktikabel oder unverhältnismäßig teuer wären und stattdessen sinnvolle Anpassungsmaßnahmen mit Blick auf den unabwendbaren Klimawandel zu bevorzugen seien. Kritik richtet sich auch an tendenziell einseitige populärwissenschaftliche Darstellungen wie beispielsweise von AlGore [2].

Kritisch zu beleuchten sind auch Forderungen, wissenschaftliche Grundsätze aufzugeben, wenn es opportun erscheint, gesellschaftlich notwendige Ziele zu verwirklichen. Auf die Klimadiskussion übertragen bedeutet dies: Ergebnisse, die den anthropogenen Einfluss relativieren könnten, natürliche Faktoren stärker gewichten oder natürliche Unsicherheitsfaktoren enthalten, werden gleichwohl schwächer und anthropogene Einflüsse stärker gewertet - zum Wohl des vermeintlich übergeordneten gesellschaftlichen Ziels. Gefährlich wird dieser Weg, wenn als Konsequenz gefordert wird, wegen der Wichtigkeit des Klimawandels müsse die Wissenschaft in den Hintergrund treten und der Politik den Vortritt lassen [3,4]. Die Motivation hierfür liegt offensichtlich in dem scheinbaren Dilemma, dass über traditionelle Informationswege die Politik als Entscheidungsträger, die Exekutive als umsetzendes Organ und die öffentliche Meinung als treibender Faktor keine raschen gesellschaftlichen Richtungsänderungen bewirken könnten, weil der eher „vorsichtige“ Wissenschaftsbetrieb prinzipiell nicht zu endgültigen und unumschränkten Aussagen neige. Schlägt man aber diesen Weg ein, ist der Schritt zur Manipulation wissenschaftlicher Ergebnisse oder zum Betrug nahe.

In der Diskussion um die globale Erwärmung werden auf Basis des breiten Konsenses [5] des menschlichen Einflusses auf das Klimageschehen einige Aspekte kontrovers debattiert. Sie umfassen Fragen um Lösungsansätze bezüglich Schutzmaßnahmen sowie Anpassungsstrategien und die Frage, ob die Prognosen des IPCC die nähere und weitere Zukunft in den Szenarien korrekt wiedergeben. Darüber hinaus besteht noch ein erheblicher Forschungsbedarf, ob die Klimaerwärmung der vergangenen Jahre historisch einzigartig ist. Die im IPCC wiedergegebene diesbezügliche Konsensmeinung, dass das aktuelle Temperaturniveau das mittelalterliche Optimum überschreitet, ist weiterhin umstritten [6].

Tatsächlich ist das natürliche Klima nicht nur in geologischen, sondern auch in historischen Zeiträumen massiven Schwankungen unterworfen. Im Lauf der Erdgeschichte traten wesentlich dramatischere Klimaveränderungen ein, als sie für die nächsten 100 Jahre prognostiziert sind, und zwar bezüglichder Amplitude und der Geschwindigkeit der Veränderungen.

Umauf das eigentliche Thema zu kommen: Wie sehen die Fakten für die Pfalz aus?

 

** Steht uns regional in den kommenden 
Jahrzehnten eine Zukunft mit häufigeren
Wetter- und Klimaextremen bevor?

 

** Sollen wir Schlitten und Ski ins Museumstellen?

 

** Sollen die Pfälzer Landwirte demnächst auf 
den Anbau von Citrusfrüchten setzen
und drohen uns häufiger Orkane vom Ausmaß
„Lothars“ (Weihnachten 1999) oder Flut-
katastrophen wie an der Elbe 2002?

 

** Und was haben solch extreme Witterungs-
ereignisse überhaupt mit dem Klimawandel zu tun?

Klimaszenarien und Modellprognosen können bei diesen Fragestellungen weiterhelfen. Sie versuchen, im Computer die Realität und langfristige Trends nachzubilden. Rekordsommer und Überschwemmungsjahre lassen sich jedoch nicht vorhersagen. Generell entscheidet die Qualität des Modells, ob es eine ähnliche Verteilung von Ereignissen produziert wie die reale Welt und ob diese innerhalb einer realistischen Schwankungsbreite bleibt. Die Projektionen des Klimas bieten Anhaltspunkte, wie die Zukunft aussehen könnte. Aber um von einem herrschenden Klimazustand in einen anderen zu gelangen, gibt es mehrere Wege. Dabei kann die Natur einen anderen Weggehen als das Computermodell. Grund ist, dass - bedingt durch die trotz steigender Rechenleistungen immer noch begrenzten Computerrechenzeiten - eine Vereinfachung der dreidimensionalen atmosphärischen Zustände und der vielfältigen Oberflächenstrukturen der Modellregionen nötigist. Auf der anderen Seite steht als limitierender Faktor der „Input“ an meteorologischen bzw. klimatologischen Datensätzen: Ohne Messdaten ist kein Trendszenarium rechenbar. Und je längere und qualitativ hochwertigere Datenreihen für die Modellregion zur Verfügung stehen, um so höher ist die potentielle Aussagekraft eines Szenariums. Die Messreihe der Societas Meteorologica Palatina.

Für Mitteleuropa gibt es nur wenige Klimareihen, die aufgelöst auf Tagesbasis einen Zeitraum über 100 Jahre umfassen und Grundlage für Klimaszenarien liefern können (beim Deutschen Wetterdienst in digitaler Form derzeit nur 12 Reihen). Dies ist mit ein Grund, weshalb die flächenhaften Trenddarstellungen auf Instrumentenmessdatenbasis für Deutschland erst mit dem Jahr 1901 und die globalen Trends erst mit dem Jahr 1860 einsetzen. Wenig bekannt ist, dass wesentlich längere Zeitreihen existieren. Hierzu zählt auch die Pfalz: In Mannheim, wo 1780 mit der Gründung der Societas Meteorologica Palatina, der Pfälzischen Meteorologischen Gesellschaft, in der Geschichte der Meteorologie einer der bedeutendsten Meilensteine gesetzt wurde, kann sogar auf eine 250 Jahre umfassende, wenn auch nicht ganz lückenlose Klimareihe zurückgeblickt werden. Sie ist in ihrer Gesamtheit bislang weder erfasst noch bearbeitet worden. Aus dieser Motivation und der Frage, ob die alten Originalunterlagen der Societas Meteorologica tatsächlich im November 1795 bei der Zerstörung Mannheims durch Österreichische Truppen verloren gingen, entstand das Projekt, die Mannheimer Klimareihe digital zu erfassen und auszuwerten. Ziel ist es, zusammen mit den ebenfalls noch nicht vollständig digitalisierten und ebenfalls lückenhaften Klimareihen von Frankfurt (1756) und Karlsruhe (1776) sowie weiterer temporärer Reihen aus dem Rhein-Neckar- Raum (Landau/Pfalz 1800 und Worms 1802) eine differenzierte, mehrparametrige, zeitlich hochaufgelöste (auf Beobachtungsterminbasis) und homogenisierte Referenzreihe für den nördlichen Oberrhein zu gewinnen. Im Ergebnis sollen auf dieser Basis langfristige Trends und Variabilitätsschwankungen des regionalen Klimas besser erfasst und vor allem die Aussagekraft von Klimasszenarien für unsere Region deutlich verbessert werden.


Noch nicht vollständig abgeschlossen sind die Recherchen in öffentlichen und privaten Archiven. Auf grund der bisherigen Arbeiten konnten aber neue Erkenntnisse und Hinweise über bisher völlig unbekannte Messreihen gewonnen werden - so beispielsweise des Mannheimer Brückengelderhebers Hildebrand in der ersten Hälfte des 19. Jahrhunderts, die präinstrumentellen täglichen Witterungsaufzeichnungen des Markus zum Lamm in Heidelberg um 1600 und die meteorologischen Aufzeichnungen der pfälzischen Ackerbaupioniere Möllinger aus Monsheim (1802-1818).


Digital erfasst ist die Mannheimer Klimamessreihe derzeit ab 1768 mit Lücken und lückenlos ab 1821. Auf dieser Grundlage können erste Ergebnisse zum langfristigen Trend der Lufttemperatur und des Niederschlages dargestellt werden. Basis bildet eine homogenisierte Reihe. Noch vorhandene temporäre Lücken am Ende des 18. und Anfang des 19. Jahrhunderts wurden anhand der Daten aus Karlsruhe, Worms und Frankfurt geschlossen und vorläufig auf den Bezugspunkt „Freilandstandort Mannheim“ homogenisiert. Mit Hilfe der Werte aus Frankfurt kann der Temperaturtrend seit 1756 und mit Einschränkungen der Niederschlagstrend seit 1768 analysiert werden (bedingt durch das Zusammenwirken orographischer Effekte im Gefolge der Stationsverlegungen und der messtechnischen Mängel im 18./19. Jahrhundert bedarf die Niederschlagsreihe noch verfeinerter Homogenisierungsverfahren). Die Parameter Feuchte, Windrichtung/ -geschwindigkeit, Sonnenscheindauer und die synoptischen Größen (Bewölkung, Niederschlagsarten) werden nach Abschluss der Digitalisierungsarbeiten ausgewertet.

 


Veränderungen der Temperaturen

Erste Ergebnisse bestätigen auch für die Pfalz den rezenten Klimatrend mit einem Anstieg der mittleren Lufttemperaturen seit Ende des 19. Jahrhunderts. Bei genauerer Betrachtung zeigen sich einige Auffälligkeiten während der vergangenen 250 Jahre:

 


Abb. 1: Lufttemperatur Mannheim / Nördlicher Oberrhein – Jahresmittel.Richtet man das Augenmerk auf die Jahresmittelwerte (Abb. 1) bzw. den geglätteten Trend, ist zuerkennen,dassdie kälteste Periode auf das ausgehende 19. Jahrhundert fiel. Siemarkiert das Ende der sogenannten „Kleinen Eiszeit“ (ab Anfang des 15. Jahrhunderts) in Europa, einer natürlichen Klimaschwankung. Deutlich höhere Jahresmittelwerte, die jedoch nicht das rezente Niveau erreichen, wurden in der zweiten Hälfte des 18. Jahrhunderts verzeichnet. Blendet man den Zeitraum vor Ende des 19. Jahrhunderts aus, gewinnt der Betrachter den Eindruck eines noch markanteren Erwärmungstrends. Des weiteren fällt die erheblich stärkere Variabilität in der zweiten Hälfte des 18. Jahrhunderts und der ersten Hälfte des 19. Jahrhunderts auf: Sehr kalte Jahre wechseln mit sehr warmen Jahren in deutlich stärkerem Maß als aktuell bzw. im 20. Jahrhundert. Die Ursachen sind unklar, relativieren aber die Annahme, dass mit globaler Temperaturzunahme auch in Mitteleuropa zwangsläufig ein instabileres Klimageschehen zu erwarten ist.

 


Abb. 2: Lufttemperatur Mannheim / Nördlicher Oberrhein – Sommermittel.Löst man das Geschehen nach Jahreszeiten auf, zeigt sich im Sommer (Abb. 2) einweitgehend analoger Trend. Auch hier ist seit Ende des 19. Jahrhunderts eine deutliche Zunahme der Mittelwerte um etwa 2K zu beobachten. Allerdings traten Ende des 18. und Mitte des 19. Jahrhunderts kurzzeitig Phasen mit ähnlich warmen Sommern wie aktuell auf – unterbrochen von der Zeit um 1816, dem „Jahr ohne Sommer“ in Mittelund Nordeuropa (Folge des Tambora-Vulkanausbruches auf den Philippinen). Der mit Abstand heißeste Sommer (2003) fällt in die Phase des markanten aktuellen Erwärmungstrends und übertrifft den bisherigen Spitzenreiter (1859) um etwa 1,2K und um fast 2K die wärmsten Sommer des 20. Jahrhunderts (1947, 1976, 1983).

 


Abb. 3: Lufttemperatur Mannheim / Nördlicher Oberrhein –Wintermittel.Auch im Winter (Abb. 3) ist ein deutlicher Temperaturanstieg um etwa 3K seit Ende des 19. Jahrhunderts zu erkennen, jedoch mit differenzierten Entwicklungen, die genauer zu beleuchten sind. Anfang des 20. Jahrhunderts zeigt sich eine erste und Ende des 20. Jahrhunderts die aktuelle Phase mit markant milden Wintern, unterbrochen von einer Reihe sehr kalter Winter in den 1940er Jahren. Seit den 1990er Jahren liegt der geglättete Trend auf dem höchsten Niveau der vergangenen 250 Jahre. Einzeln betrachtet waren die milden Winterder letzten 20 Jahren inklusive der beiden extremen Winter 2006/07 und 2007/08 allerdings nicht wärmer als die mildesten Winter des 18. und 19. Jahrhunderts. Es fehlt jedoch der unregelmäßige Wechsel milder und kalter Winter bzw. das Auftreten von Strengwintern (in der Regel einmal innerhalb von 2 bis 3 Jahrzehnten). Seit 1962/63 wurde in der Pfalz kein Strengwinter (Kältesumme>= 300 von November bis März) und seit 1984/85 kein kalter Winter beobachtet - ein ungewöhnlich langer Zeitraum.

Der Anstieg der Wintertemperaturen ist primär Folge des Fehlens kalter Winter, jedoch nicht unbedingt Folge immer wärmerer Winter. Wetterlagenspezifisch bedeutet dies, dass Hochdrucklagen über Skandinavien oder dem Nordmeer, bei denen mit nördlichen bis östlichen Strömungen kalte Luftmassen nach Mitteleuropa geführt werden, wesentlich seltener auftreten, dagegen westliche Strömungsmuster, mit denen milde Luftmassen vom Atlantik herangeführt werden, überproportional häufig in Erscheinung treten.

 


Abb. 4: Lufttemperatur Mannheim / Nördlicher Oberrhein – Frühlingsmittel.Auch im Winter ist bis Ende des 19. Jahrhunderts eine größere Variabilität im Wechsel zwischen milden und kalten Wintern in der Jahresabfolge zu beobachten. Besonders markant zeigt sich dies im Frühling (Abb. 4). Zwischen etwa 1780 und 1860 wechseln sehr warme und sehr kalte Frühlinge mit einer Unbeständigkeit, wie wir sie heute nicht mehr kennen. Davon abgesehen sind auch die mittleren Frühlingstemperaturen seit Ende des 19. Jahrhunderts deutlich angestiegen und übertreffen aktuell das hohe Niveau der zweiten Hälfte des 18. Jahrhunderts. Aber auch hier gilt in analoger Weise zum Winter: In den letzten Jahrzehnten und speziell seit den 1990er Jahren traten keine deutlich zu kalten Frühlingsmonate auf. Und besonders warme Frühlinge sind auch derzeit nicht signifikant wärmer als ihre Pendants in früheren Zeiten. In Kombination zum Fehlen kalter Winter ist dies kein Widerspruch zu der phänologischen Beobachtung immer früher einsetzenden Vegetationsbeginns. Bei genauerer Analyse des Klimageschehens zeigt sich, dass noch bis in die 1950er und 1960er Jahre der heute seltene Abb. 5:Niederschlagssumme Mannheim / Nördlicher Oberrhein –Winter.Märzwinter ein normales Witterungsereignis war. Veränderungen des Niederschlagsgeschehens Bedingt lassen sich die Niederschlagstrends interpretieren, da infolge der Stationsverlegungen seit dem 18. Jahrhundert vom Bereich des Mannheimer Schlosses zum heutigen Standort am Ostrand der Stadt (zunehmender Einfluss des orographischen Staueffektes des Odenwaldes) sowie erheblicher messtechnischer Änderungen noch eine differenziertere Homogenisierung der Datenreihen aussteht. Tendenziell zeigen sich aber eine Zunahme der winterlichen Niederschlagssummen (Abb. 5) seit Beginn des 20. Jahrhunderts und ein Trend zu etwas geringen Abb. 6:Niederschlagssumme Mannheim / Nördlicher Oberrhein – Sommer.Sommerniederschlägen (Abb. 6). Inwieweit dies reale Veränderungen widerspiegelt, bedarf weiterer Analysen. Allerdings decken sich diese Trends mit regionalen Szenarien, welche für den nördlichen Oberrhein analoge Entwicklungen bei ansteigenden Temperaturen in den Winter und Sommermonaten prognostizieren.


Einige Modelle sagen für das Sommerhalbjahr bei höheren Temperaturen eine Zunahme von Starkregenereignissen voraus. Für Mannheim deuten die Abb. 7: Tage mit Niederschlagssumme > 10mm in Mannheim–April bis September.Niederschlagsbeobachtungen im Zeitraum 1781-1792 & 1843-2007 (hier sind Daten auf Tagessummenbasis verfügbar) für die Monate April bis September weder einen signifikanten Trend noch eine Zunahme von Tagen mit einer Niederschlagssumme über 10 mm an (Abb. 7).
 

 

Mögliche künftige Entwicklungen

Aktuelle Prognoseszenarien [7,8] sehen für Deutschland bzw. die Pfalz bis zum Jahr 2100 eine Temperaturzunahme um 2,5 bis 3,5K, sollten keine Klimaschutzmaßnahmen getroffen werden (Abb. 8). Referenzzeitpunkt ist hier das Jahr 2000, während die Simulation mit dem Jahr 1955 einsetzt und, unter Schwankungen, für die vergangenen 50 Jahre keine wesentliche Erwärmung Abb. 8: Entwicklung der Jahresmitteltemperatur in Deutschland in °C, simuliert mit REMO (10 x 10 km Regionalmodell, eingebettet in das globale IPCC-Modell ECHAM5 des Max- Planck-Instituts für Meteorologie) für die vom IPCC definierten Szenarien B1, A1B und A2 (Kurve geglättet durch gleitendes Mittel über 10 Jahre).(Quelle:Umweltbundesamt /Max-Planck-Institut für Meteorologie, 2006)berechnet. Tatsächlich sind die Mittelwerte jedoch seit den 1950er Jahren um etwa1,5K angestiegen. Dies implementiert einen aktuell überproportionalen Erwärmungstrend, d.h. dem anthropogenen Trendwäre ein noch natürlicher Trend überlagert.Unter der Prämisse, dass in den kommenden Jahren auch wieder abnehmende Temperaturentwicklungen eintreten werden (geradlinige Trends kennt das Klimasystem nicht), lässt sich aus den Szenarien bis 2100 für die Pfalz, von heute ausgehend, auch „nur“ eine weitere Gesamterwärmung um 1,0 bis 2,0K interpretieren. Hier werden die noch bestehenden Aussageunsicherheiten von Szenarienrechnungen deutlich.

 


Sollte der aktuelle globale und regionalmitteleuropäische Erwärmungstrend noch überwiegend natürliche Ursachen haben, könnte man ihn auch als vorzeitigen Warnschuss der Natur bezeichnen, welcher uns zu einem noch rechtzeitigen Handeln und Gegensteuern auffordert. Der Trend der vergangenen Jahre / Jahrzehnte hätte auch anders verlaufen und das potentielle Problem verschleiern können.

Um nochmals auf die Eingangsfragen zurückzukommen: Ob uns regional in den kommenden Jahrzehnten eine Zukunft mit häufigeren Wetter- und Klimaextremen bevorsteht, lässt sich nicht sicher beantworten – weder ob eine Zu- oder Abnahme zu erwarten ist. Der Rückblick auf 250 Jahre Wetter-und Klimabeobachtungen in Mannheim bzw. der nördlichen Oberrheinebene deutet an, dass seit dem Zeitalter der Aufklärung klimatisch zumindest zeitweise unruhigere Zeiten herrschten als derzeit - mit unter Umständen existentiellen Folgen. So führte der kalte und verregnete Sommer 1816 zu totalen Ernteausfällen bei Getreide und Kartoffeln und der Winter 1783/84, in dessen Verlauf in Mannheim von Ende Dezember bis Ende Januar eine Neuschneesumme vom mehr als 100 cm gemessen wurde, zur verheerendsten Überschwemmungskatastrophe seit mehr als 2 Jahrhunderten.

In Anbetracht der großen natürlichen Dynamik des Klimas, die uns auch in Zukunft ohne menschlichen Eingriff vor erhebliche Herausforderungen stellt, bedeutet der zunehmende anthropogene Beitrag eine verschärfende Note. Schon aus diesem Grund sollten wir das geophysikalische Klimaexperiment einstellen – auch wenn globalgesehendie Pfalz vor weniger einschneidende Folgen des Klimawandels stehen dürfte.

 

 

 

Dr. Wolfgang Lähne, Römerberg

 

Der Bericht ist bereits im Pollichia-Kurier 24 (2)/2008 erschienen.
Weitere Informationen zum Verein für Naturforschung und Landespflege erhalten Sie direkt unter www.pollichia.de

 

 

 

 






Literatur und Quellen


[1] www.ipcc.ch - 4. Sachstandsbericht des INTERGOVERNMENTAL PANEL ON CLIMATECHANGE (IPCC2007).
[2] U.S. Senate Environment and Public WorksCommittee:U.S.SenateReport:Over 400 Prominent Scientists Disputed Man- MadeGlobalWarmingClaims in2007Senate ReportDebunks „Consensus“
[3] HULME, M. (2007): (IPCC, School of Environmental Science, Director Tyndall Center, University of East Anglia) – www.postnormaltimes.net/blog/archives/2 007/01/book_review_uns.
[4] v. STORCH, H. (2007): PostnormaleWissenschaft. –Weltwoche 23/2007: 131.
[5] ORESKES, N. (2004): The Scientific Consensus on Climate Change. – Science, Vol. 306.
[6] STORCH et al. (2004): Reconstructing PastClimate fromNoisyData. - Science,Vol. 306. no. 5696, pp. 679 - 682 (22) & siehe auch Diskussionsübersicht u.a. in: http://www2.tu-berlin.de/~kehl/project/lvtwk/ 002-holozaen-2000jahre.htm
[7] Ministerium für Umwelt, Forsten und Verbraucherschutz Rheinland-Pfalz (Hrsg, 2007): Klimabericht Rheinland-Pfalz 2007. [8] Umweltbundesamt (Hrsg., 2007): Neuentwicklung von regional hoch aufgelösten Wetterlagen für Deutschland und Bereitstellung regionaler Klimaszenarios auf der Basis von globalen Klimasimulationen mit dem Regionalisierungsmodell WETTREG auf der Basis von globalen Klimasimulationen mit ECHAM5/MPI-OM T63L31 2010 bis 2100 für die SRES-Szenarios B1,A1B undA2. www.umweltdaten.de/publikationen/fpdf- I/3133.pdf (Server leider nicht mehr aktiv).

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