Der menschengemachte Klimawandel bedroht langfristig die Stabilität der Ökosysteme des Planeten, und damit auch die Stabilität der menschlichen Gesellschaft durch Verknappung von Wasser, Nahrung und Lebensraum. Insbesondere die landwirtschaftliche Nahrungsmittelproduktion blickt einer ungewissen Zukunft entgegen und es besteht erheblicher Informationsbedarf hinsichtlich geeigneter Klimaschutzstrategien. Übergeordnetes Ziel des Vorhabens ist die Identifizierung von geeigneten Bewirtschaftungsmaßnahmen und betrieblichen Strategien zur Optimierung der Pflanzenproduktion im Sinne des Klimaschutzes. Das Projekt ModOKlim verfolgt dabei vorrangig folgende wissenschaftliche Ziele: (i) die verlässliche Reproduktion von räumlichen und zeitlichen Mustern der Produktivität landwirtschaftlicher Kulturen in Deutschland über die vergangenen 30 Jahre mit Hilfe von Agrarökosystemmodellen, (ii) die deterministische Projektion der Ertragsaussichten und damit verbundener THG-Emissionen landwirtschaftlicher Kulturen in Deutschland, (iii) die Szenarienanalyse mit Hilfe von biophysikalischen und ökonomischen Modellen zur Beurteilung von Erfolgsaussichten von Klimaschutzstrategien in Richtung von profitablen, klimaangepassten und artenreichen Anbausystemen und (iv) die Integration des aktuellsten Stands der Wissenschaft in Bezug auf die probabilistische Projektion von Extremwetterereignissen in die Projektionen der deterministischen Modelle. Im Rahmen des Arbeitspaketes 1 wird ein neuer Datensatz auf Basis des DWD-Kernensemble (17 Modellläufe aus den Szenarien RCP2.6, RCP4.5 und RCP8.5) erzeugt, der eine Frühjahrstrockenheit entsprechend den Beobachtungen der letzten Jahre enthält. Dieser Datensatz dient als Eingangsgröße aller im Projekt verwendeten Wirkmodelle. Die auf Basis dieser Daten berechnete Bodenfeuchte und weitere agrarmeteorologischen Parameter werden auf das Auftreten von ertragsrelevanten Extremwerten für verschiedene landwirtschaftliche Kulturen untersucht.
Die Mischungsverhältnisse der wichtigsten langlebigen Treibhausgase in der Atmosphäre steigen durch die anhaltenden anthropogenen Emissionen weiter an. Die langlebigen Treibhausgase, die am meisten zum menschengemachten Klimawandel beitragen, sind Kohlendioxid (CO2), Methan (CH4) und Lachgas (N2O). Neben ihrem Beitrag zum Klimawandel weisen die Verteilungen dieser Gase starke Gradienten über die Tropopause auf und sind daher gute Indikatoren atmosphärischer Transportpozesse. mit einer Lebensdauer von ca. 850 Jahren und kontinuierlich steigenden Mischungsverhältnissen ist auch Schwefelhexafluorid (SF6), ein synthetisches Gas mit starkem Erwärmungspotential, wird häufig als Indikator des sogenannten Alters von Luftmassen verwendet, das ein Maß für die Stärke der stratosphärischen Transports ist.Das Vorhaben basiert auf der Harmonisierung und wissenschaftlichen Auswertung bereits existierender Messdaten dieser vier wichtigsten Treibhausgase und weiterer langlebiger halogenierte Spurenstoffe der Messplattform IAGOS_CARIBIC aus der Tropopausenregion. Der Datensatz deckt den Zeitraum 2005-2020 and und wird ergänzt durch Daten existierende Messungen im Rahmen verschiedener Messkamapgnen des deutschen Forschungsflugzeugs HALO.Die Datenauswertung wird sich konzentrieren auf: Trends der Mischungsverhältnisse langlebiger Treibhausgase in der oberen Troposphäre, insbesondere ihren Zeitversatz zu Messungen an Bodenmessstationen, die Variabilität langlebiger Treibhausgase in der Tropopausenregion und die Identifizierung und Quellenzuordnung auffällig hoher Spurengasmischungsverhältnisse in der oberen Tropopause. Das Ziel ist ein bessseres Verständnis atmosphärischer Transportprozesse, vor allem in die und in der Tropopausenregion.Außerdem soll im Rahmen des Vorhabens ein bestehender Messaufbau für Messungen halogenierte Spurengase an Luftproben mittels Gaschromatographie (GC) gekoppelt mit Massenspektrometrie um eine kleine GC-Einheit zur Messung von SF6 bei minimalen Probenverbrauch erweitert werden. Dafür beinhaltet das Vorhaben Untersuchungen zur Eignung nicht-radioaktiver Nachweismethoden für SF6. Detektoren, die auf geplusten Entladungen basieren, sind grundsätzlich für Messungen von SF6 geeignet, wurden aber noch nicht für Messungen in der Atmosphäre verwendet. Ein solcher Detektor soll für den Aufbau der neuen GC-Einheit getestet werden. Als Alternative ist ein Elektroneinfangdetektor, die etablierte Messtechnik basierend auf dem radioaktiven Zerfall eines Nickelisotops, vorgesehen.
In jüngster Zeit wurde ein neuer Mechanismus zum Ozonabbau über besiedelten Gebieten in der wissenschaftlichen Gemeinschaft diskutiert, der vor einer zunehmenden Gefahr von niedrigem Ozon im Sommer in mittleren Breiten in der unteren Stratosphäre warnt. Der Ozonabbau soll durch erhöhte Mengen an Wasserdampf verursacht werden, die konvektiv in die Stratosphäre injiziert werden und zu durch Chlor bedingtem katalytischen Ozonverlust führen soll durch heterogene Reaktionen an binären Sulfat-Wasser-Aerosolen (H2SO4/H2O). Diese heterogenen Reaktionen werden durch erhöhte Mengen an Wasserdampf und niedrige Temperaturen beschleunigt. Vorausgesetzt, dass die Intensität und die Frequenz des konvektiv injizierten Wasserdampfes durch den anthropogenen Klimawandel in den nächsten Jahrzehnten ansteigen, ist mit einer Erhöhung der ultravioletten Strahlung (UV) auf der Erdoberfläche über besiedelten Gebieten zu rechnen. Die Details dieses neuen Ozonverlust-Mechanismus sind jedoch noch unklar, so dass eine genaue Quantifizierung des Ozonverlustes und seiner Sensitivität auf stratosphärischen Schwefel und Wasserdampf noch nicht möglich war. Ferner wurde im Rahmen von Climate-Engineering-Methoden, die Injektion von Sulfat-Aerosol in die Stratosphäre vorgeschlagen, um die globale Erderwärmung abzuschwächen. Dies könnte zusätzlich den Ozonabbau in der unteren Stratosphäre in mittleren Breiten verstärken. Motiviert durch diese Wissenslücken in unserem gegenwärtigen Verständnis von Ozonverlustprozessen in mittleren Breiten in der unter Stratosphäre, schlagen wir im Rahmen des DFG Schwerpunktprogramms 'Climate Engineering' ein Projekt vor, dass unter Bedingungen mit sowohl erhöhtem Wasserdampf als auch erhöhtem Sulfat-Aerosol den Ozonverlust analysiert. Unser Projekt basiert auf verschiedenen Simulationen mit dem drei-dimensionalen Chemie-Transport-Modell CLaMS mit dem Ziel die Details dieses neuen Ozonverlust-Mechanismus zu verstehen und zu quantifizieren. Ferner soll der mögliche Ozonverlustes unter Klima-Engineering-Bedingungen zuverlässig simulieren werden. Ein Algorithmus, der die Abhängigkeit des Ozonverlustes in mittleren Breiten von erhöhtem stratosphärischem Schwefel beschreibt, wird der Klima-Engineering-Community als Basis für weitere ökonomische Analysen zur Verfügung gestellt. Unsere Ergebnisse werden helfen zukünftige Entscheidungen über Klima-Engineering zu bewerten, um mögliche Risiken und Kosten für die Gesellschaft zu minimieren.
Um aktuelle Umwelt- und Klimaveränderungen in einem längeren zeitlichen Kontext bewerten zu können, insbesondere anthropogene und natürliche Einflüsse auf den atmosphärischen Aerosoleintrag in die Atmosphäre zu verstehen, werden Informationen über die Zusammensetzung der Atmosphäre in der Vergangenheit benötigt. Eisbohrkerne aus den Polarregionen oder Gletschern sind wertvolle Umwelt- und Klimaarchive, da sie unter anderem das mit dem Schnellfall deponierte Aerosol enthalten. Daher kann die Analyse von partikel-gebundenen Spurenstoffen in Eisbohrkernen stoffliche Informationen über zurückliegende Umwelt- und Klimabedingungen liefern. Bis heute konzentrieren sich diese Bemühungen auf anorganische Substanzen und nur wenige organische Analyten. Ein Großteil der in diesen Bohrkernen enthaltenen Informationen geht dadurch verloren. Dies charakterisiert das Hauptziel des Vorhabens, durch Erarbeitung organischer spurenanalytischer Methoden basierend auf LC-HRMS (Flüssigchromatographie in Kombination mit hochauflösender Massenspektrometrie) eine ausgewählte Palette von Markersubstanzen zu quantifizieren. Zielmoleküle sind insbesondere neue Marker für biogene sekundäre organische Aerosole (biogenic SOA) und Biomasseverbrennungs-Marker. Die Auswahl dieser Verbindungen basiert einerseits auf dem zu erwartenden Informationsgewinn über die Quellen und deren Zusammensetzung (terrestrische Vegetation/Waldbrände), andererseits auf der atmosphärischen Lebensdauer der Marker, da nur langlebige Marker weit entfernt liegende Regionen erreichen können. Zusätzlich zur Analyse dieser Zielanalyten sollen auch ââ‚ Ìnon-target screening-Methoden zum Einsatz kommen. In enger Zusammenarbeit mit einem etablierten Eisbohrkernlabor am PSI in der Schweiz werden die entwickelten Analysetechniken auf einen Eisbohrkern aus dem Belukha-Gletscher im Sibirischen Altai Gebirge angewendet.
Südchina, insbes. die Provinz Guandong, ist eines der am dichtesten besiedelten Gebiete der Erde. Positive Konsequenz dieser Ballung ist eine äußerst dynamische Wirtschaftsentwicklung, aber gerade diese von subtropischem Monsunklima geprägte Region ist auch immer wieder Ausgangspunkt für sich schnell und zunehmend global ausbreitende epidemische Krankheiten wie zuletzt SARS. Mit der globalen Erwärmung einhergehende Klimaveränderungen könnten sich für diese Region insbesondere durch Veränderungen der Häufigkeit und Intensität tropischer Wirbelstürme, aber auch Änderungen der Niederschlagsmenge- und Intensität bemerkbar machen. Im Gegensatz zu den schon recht umfangreichen Datensätzen aus der Südchinesischen See (SCS) gibt es bisher jedoch nur sehr wenige terrestrische Paläoklimaarchive aus der Region, die Klimaveränderungen während des Holozäns, des Spätglazials oder Glazials hochauflösend dokumentieren. Wir haben deshalb einen an der nördlichen Küste der SCS gelegenen Maarsee ausgewählt, um über die Analyse von Proxydaten aus Seesedimenten solche Paläo-Klimavariationen zu untersuchen. Aus dem Sediment des Huguang-Maarsees wurden mittels Usinger-Präzisionsstechtechnik von einem Floss aus insgesamt 7 Sedimentsequenzen gewonnen, von denen die tiefste bis 57 m unter den Seeboden reicht. Die zeitliche Einstufung der Profile wurde mit Hilfe von 17 Radiokohlenstoff-Datierungen vorgenommen und ergab ein extrapoliertes Maximalalter von ca. 78.000 Jahren. Ein breites Spektrum aus sedimentologischen, geochemischen, paläo- und gesteinsmagnetischen sowie palynologischen Methoden kam sodann zum Einsatz, um die Paläo-Umweltbedingungen, die natürlich immer das entsprechende Klima widerspiegeln, während dieses Zeitraumes zu rekonstruieren. Überraschenderweise ergab sich ein von vielen bekannten Klimaprofilen der Nordhemisphäre (insbes. des Atlantikraumes, aber auch mariner Kerne aus dem Indik und Südostasien) abweichendes Muster. Im Gegensatz zu dem bekannten Grundmuster eines vergleichsweise stabilen Klimas während des Holozäns und stärkerer Schwankungen während des letzten Glazials weisen die Daten aus dem Huguang-Maarsee für das letzte Glazial im Zeitraum zwischen 15.000 und 40.000 Jahren auf relativ stabile Umweltbedingungen hin. Die älteren Bereiche zwischen 40.000 und ca. 78.000 Jahren haben durch Eintrag von umgelagertem Torf eine eher lokale Komponente und sind somit für den regionalen und globalen Vergleich ungeeignet. Das Holozän hingegen zeichnet sich durch hohe Schwankungsamplituden vieler Proxydaten (Karbonatgehalt, magnetische Suszeptibilität, organischer Kohlenstoff, Trockendichte, gesteinsmagnetische Parameter, Redox-Verhältnisse) aus, die auf ein recht variables Klima hinweisen. Besonders interessant ist die Übergangsphase vom Glazial zum Holozän, die bei etwa 15.000 Jahren vor heute in etwa zeitgleich mit dem beobachteten stärksten Meeresspiegelanstieg der Südchinesischen See einsetzt und eine abrupte Intensitätszunahme des Sommermonsuns anzeigt
<p>Seit der Industrialisierung steigt die durchschnittliche globale Lufttemperatur in Bodennähe. Wissenschaftliche Forschungen belegen, dass wir Menschen für den raschen Temperaturanstieg der letzten 100 Jahre verantwortlich sind. Deshalb sprechen wir von einer anthropogenen – vom Menschen verursachten – Klimaänderung.</p><p>Durch das Verbrennen fossiler Energieträger (wie zum Beispiel Kohle, Erdöl und Erdgas) und durch großflächige Entwaldung wird Kohlendioxid (CO2) in der <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/a?tag=Atmosphre#alphabar">Atmosphäre</a> angereichert. Land- und Viehwirtschaft verursachen Emissionen von Gasen wie Methan (CH4) und Distickstoffmonoxid (Lachgas, N2O). Kohlendioxid, Methan und Lachgas gehören zu den treibhauswirksamen Gasen. Eine Ansammlung dieser Gase in der Atmosphäre führt in der Tendenz zu einer Erwärmung der unteren Luftschichten.</p><p>Informationen zu den Ursachen von Klimaänderungen, zur Zunahme von Treibhausgasen in der Atmosphäre und zum <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/t?tag=Treibhauseffekt#alphabar">Treibhauseffekt</a> (natürlich und <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/a?tag=anthropogen#alphabar">anthropogen</a>) finden Sie auf der Seite<strong><a href="https://www.umweltbundesamt.de/themen/klima-energie/klimawandel/klima-treibhauseffekt">Klima und Treibhauseffekt</a></strong>.</p><p>Wir stellen auf der Seite<strong><a href="https://www.umweltbundesamt.de/themen/klima-energie/klimawandel/weltklimarat-ipcc">Weltklimarat</a></strong>den Zwischenstaatlichen Ausschuss für Klimaänderungen – <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/i?tag=IPCC#alphabar">IPCC</a> (Intergovernmental Panel on Climate Change) kurz vor. Zudem gibt es eine Übersicht zu den Erkenntnissen der letzten IPCC-Sachstandsberichte. Diese Berichte widmen sich den wissenschaftlichen Grundlagen der anthropogenen (durch den Menschen verursachten) <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/k?tag=Klimanderung#alphabar">Klimaänderung</a>, den beobachteten Klimaänderungen und -folgen, den Projektionen künftiger Klimaänderungen, den Maßnahmen zur Minderung der Emissionen treibhauswirksamer Gase sowie den Maßnahmen zur Anpassung an projizierte (für die Zukunft berechnete) Klimaänderungen.</p><p>Seit dem vergangenen Jahrhundert erwärmt sich das Klima, wie wir aus Beobachtungs- und Messdaten wissen. Das globale Mittel der bodennahen Lufttemperatur stieg deutlich an, Gebirgsgletscher und Schneebedeckung haben im Mittel weltweit abgenommen und Extremereignisse wie Starkniederschläge und Hitzewellen werden häufiger. Mehr zu beobachteten Klimaänderungen erfahren Sie auf der Seite<strong><a href="https://www.umweltbundesamt.de/themen/klima-energie/klimawandel/beobachteter-klimawandel">Beobachteter Klimawandel</a></strong>.</p><p>Die Ausmaße und Auswirkungen der zukünftigen Klimaänderungen können nur durch Modellrechnungen nachgebildet werden, da vielfältige und komplexe Wechselwirkungen berücksichtigt werden müssen. Durch die Modellierung verschiedener denkbarer Szenarien lassen sich mögliche zu erwartende Klimaänderungen für das 21. Jahrhunderts ableiten. Auf der Seite<strong><a href="https://www.umweltbundesamt.de/themen/klima-energie/klimawandel/zu-erwartende-klimaaenderungen-bis-2100">Zu erwartende Klimaänderungen bis 2100</a></strong>können Sie sich über mögliche Entwicklungen informieren.</p><p>Die Themen Klimawandel und Klimaänderung sind sehr komplex und uns erreichen daher regelmäßig Fragen zu grundsätzlichen Hintergründen des Klimawandels. Auf der Seite<strong><a href="https://www.umweltbundesamt.de/themen/klima-energie/klimawandel/haeufige-fragen-klimawandel">Häufige Fragen zum Klimawandel</a></strong>haben wir unsere Antworten auf häufig gestellt Fragen (FAQs) für Sie zusammengestellt.</p><p>Obwohl ein breiter wissenschaftlicher Konsens über die anthropogene Klimaänderung besteht, werden in der öffentlichen Diskussion immer wieder Zweifel gestreut. Über Bücher, Zeitschriften, Fernsehsendungen, das Internet und die sozialen Medien werden Informationen verbreitet, die veraltet, unvollständig, aus dem Zusammenhang gegriffen und/oder falsch sind. Auf der Seite<strong><a href="https://www.umweltbundesamt.de/themen/klima-energie/klimawandel/klimawandel-skeptiker">Klimawandel-Skeptiker</a></strong>setzen wir uns zunächste grundsätzlich mit Klimawandel-Skepsis auseinander und nehmen auf der Unterseite<strong><a href="https://www.umweltbundesamt.de/themen/klima-energie/klimawandel/klimawandel-skeptiker/antworten-des-uba-auf-populaere-skeptische">Antworten des UBA auf populäre skeptische Argumente</a></strong>skeptische Thesen genauer unter die Lupe.</p><p>Die meisten Menschen denken an eine allmähliche Erwärmung des Klimas, wenn sie den Begriff „anthropogene Klimaänderung” hören. Es ist jedoch auch möglich, dass besonders starke oder sogar abrupte Klimaänderungen einsetzen. Derartige Prozesse sind mit kritischen Schwellen im <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/k?tag=Klimasystem#alphabar">Klimasystem</a>, sogenannten Kipp-Punkten, verbunden. Bereits geringe Änderungen im Klimasystem können bewirken, dass Kipp-Punkte erreicht werden, in deren Folge sich das Klima stark ändert. In unserem Hintergrundpapier<strong><a href="https://www.umweltbundesamt.de/publikationen/kipppunkte-kaskadische-kippdynamiken-im-klimasystem">Kipp-Punkte im Klimasystem</a></strong>erhalten Sie dazu ausführliche Informationen.</p>
Im geplanten Forschungsprojekt sollen Szenarien von Systemereignissen im Rahmen des zu erwartenden urbanen Klimawandels unter anthropogen verstärktem Treibhauseffekt entwickelt werden. Die Szenarien stellen fundierte, lokal differenzierte und besonders anschauliche Informationen zu Systemereignissen in einem zukünftigen Klima bereit. Basis hierfür ist die realistische und kohärente Abschätzung relevanter Wetterereignisse und die Berücksichtigung der lokalspezifischen Vulnerabilität. Das Konzept soll anhand einer konkreten Fallstudie entwickelt und erprobt werden. Als Systemereignis werden Temperaturextreme, die für die thermische Belastung der städtischen Bevölkerung von Bedeutung sind, in der mitteleuropäischen Großstadt Augsburg, Bayern (Einwohner: 283544, Stand 31.12.2014, Amt für Statistik und Stadtforschung, Stadt Augsburg 2015) herangezogen. Dieses Untersuchungsgebiet eignet sich aufgrund der bereits verfügbaren stadtklimatologischen Datenbasis und der räumlichen Nähe in besonderer Weise. Aufbauend auf den Ergebnissen der Fallstudie wird eine übergreifende Bewertung des Konzeptes der Szenarien von Systemereignissen vorgenommen und eine umfassende Analyse hinsichtlich seiner Generalisierbarkeit bezüglich anderer klimatisch induzierter Systemereignisse (z. B. Starkregen, Trockenheit) und anderer Städte mit abweichenden makro- (klimazonalen) und mesoskaligen (topographische und stadtstrukturelle) Verhältnisse durchgeführt.
| Origin | Count |
|---|---|
| Bund | 469 |
| Land | 52 |
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| Zivilgesellschaft | 1 |
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|---|---|
| Daten und Messstellen | 1 |
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| License | Count |
|---|---|
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|---|---|
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