Since 2004, the International Surface Ocean - Lower Atmosphere Study (SOLAS) project is an international research initiative aiming to understand the key biogeochemical-physical interactions and feedbacks between the ocean and atmosphere. Achievement of this goal is important to understand and quantify the role that ocean-atmosphere interactions play in the regulation of climate and global change.
SOLAS celebrated its 10 year anniversary in 2014. In the first decade, the SOLAS community has accomplished a great deal towards the goals of the original Science Plan & Implementation Strategy and Mid-term Strategy (Law et al. 2013) as highlighted by the open access synthesis book on 'Ocean Atmosphere Interactions of Gases and Particles' edited by Liss and Johnson and the synthesis article in Anthropocene from Brévière et al. 2015. However there are still major challenges ahead that require coordinated research by ocean and atmospheric scientists. With this in mind, in 2013, SOLAS has started an effort to define research themes of importance for SOLAS research over the next decade. These themes form the basis of a new science plan for the next phase of SOLAS 2015-2025. SOLAS being a bottom-up organisation, a process in which community consultation play a central role was adopted. After two sets of reviews by our four sponsors (SCOR, Future Earth, WCRP and iCACGP), the SOLAS 2015-2025 Science Plan and Organisation (SPO) was officially approved.
Zielsetzung:
Das geplante Forschungsprojekt will den Begriff Anthropozän als eben diesen Denkrahmen in die Schule bringen, um eine fächerverbindende Auseinander-setzung mit der Mensch-Natur-Beziehung im Kontext der Dimensionen Zeit und Raum (Ehlers 2008, 235-241) zu ermöglichen. Die Herangehensweise der Grünen Pädagogik mit ihrer multiperspektivischen Herangehensweise (siehe z.B. Aktionsplan GP, Juni 2016) eignet sich dafür sehr gut. Es widmet sich daher im übergeordneten Sinne dieser Forschungsfrage: Welche grundlegenden Informationen und Lehrmaterialien über das Anthropozän benötigen LehrerInnen, um daraus kompetenzorientierte Lernaufgaben im fächerverbindenden Unterricht ableiten zu können? Im Sinne einer Konkretisierung konzentrieren wir uns im geplanten Forschungsprojekt exemplarisch auf das Thema und Element Wasser im Raum Niederösterreich, um an ihm die multiperspektivischen Zugänge im Sinne der Grünen Pädagogik sichtbar zu machen: zunächst aus Sicht von Sprachlicher Bildung mit dem Fokus Primarstufe (C. Sippl) und Biologie/Nawi mit dem Fokus Sekundarstufe (M. Scheuch). Die aus dieser Konzentration resultierende Forschungsfrage lautet: Welche Zugänge lassen sich über das Element Wasser aus den Blickwinkeln Sprachliche Bildung und Biologie/Nawi zur Erschließung des Begriffs des Anthropozäns eröffnen?
Wasser ist als Lebenselement für alle Lebensprozesse notwendig, die humane Gesellschaft hat sich über ihre Tätigkeiten einen Großteil des verfügbaren Wassers bereits angeeignet. Das Spannungsfeld erstreckt sich von der menschlich verursachten Klimaerwärmung, die die globale Verteilung der Wasserressourcen beeinflusst (z.B. Ellis 2017, 12), über vom Menschen produzierte Substanzen, die im Wasserkreislauf landen und verteilt werden (ebd. 13), bis hin zu der Verteilungs-gerechtigkeit zwischen Produktion, Energiegewinnung, Trinkwasser und Lebensraum für Organismen. Die Herausforderung wird sein, nicht bei klassischen Umweltbildungsaktivitäten zum Thema Wasser stehen zu bleiben, sondern diese im Sinne einer Grünen Pädagogik und dem UNESCO Action Programme on Education for Sustainable Development in kompetenzorientierte Lernaufgaben zu integrieren.
Bedeutung des Projekts für die Praxis:
Die Verknüpfung des neuen Denkrahmens für Nachhaltige Entwicklung mit dem hochschuleigenen konzept der Grünen Pädagogik bringt neue Perspektiven in den Diskurs zur BNE.
Saisonalität spielt eine fundamentale Rolle im Erdklima, aber die Entwicklung des Jahresgangs der Temperatur an der Erdoberfläche ist für die Vergangenheit nicht hinreichend bekannt - insbesondere nicht für den tropischen Ozean, der eine Schlüsselrolle in der globalen Klimadynamik spielt. Es wird angenommen, dass die Amplitude des Temperaturjahresgangs auf längeren Zeitskalen durch Änderungen der Erdbahnparameter moduliert wird. Die Saisonalität ist von großer Bedeutung für verbesserte Modellprojektionen zukünftiger Klimaentwicklung anhand retrospektiver Simulationen vergangener Klimazustände, aber quantifizierbare Informationen des Temperaturjahresgangs aus geologischen Archiven sind spärlich. Fossile Flachwasserkorallen liefern ein einzigartiges, aber relativ seltenes Archiv für die Saisonalität der Meeresoberflächentemperaturen im tropischen Ozean und können mit der U-Th Methode präzise datiert werden. Aufkommende Korallenarbeiten aus dem Atlantik zeigen, dass die Temperatursaisonalität des tropischen Oberflächenozeans während Interglazialen in erster Linie durch Veränderungen der Sonneneinstrahlung aufgrund Änderungen der Erdbahnparameter gesteuert wird, selbst in Perioden erheblicher Klimaschwankungen und abrupten Meeresspiegelanstiegs. Vergleichbare Informationen zu Glazialen und Deglazialen fehlen jedoch bisher. Wir schlagen vor, die Temperatursaisonalität des tropischen Pazifiks während des letzten Deglazials, mit einem speziellen Fokus auf den Schmelzwasserpuls (MWP) 1A (ca. 14,5 ka vor heute), zu rekonstruieren und zu quantifizieren, indem geochemische Proxies in den Skeletten fossiler Flachwasserkorallen (Porites) der IODP Expedition 310 'Tahiti Sea Level' gemessen werden. Ergänzt durch eine neue Sammlung rezenter Tahiti Porites Korallen aus der Nähe der Expedition 310 Bohrlokationen, die als rezente Messlatte dienen um die Unsicherheiten in unseren Rekonstruktionen besser abzuschätzen, wollen wir folgende Hypothesen testen. Wurde die Temperatursaisonalität des tropischen Pazifiks (1) während des letzten Deglazials und insbesondere (2) während des MWP-1A, einem Zeitraum, der durch abrupten Meeresspieganstieg und Klimawandel sowie erhebliche Klimaschwankungen gekennzeichnet war, hauptsächlich durch Veränderungen der Sonneneinstrahlung aufgrund von Änderungen der Erdbahnparameter gesteuert. Unsere zu erwartenden Korallenergebnisse werden wertvolle Proxydaten für den Vergleich mit modernsten Klimamodellsimulationen liefern, z.B. denen der Deutschen Klimamodellierungsinitiative PALMOD 'Vom letzten Interglazial zum Anthropozän - Modellierung eines kompletten glazialen Zyklus', und werden zu einem verbesserten Verständnis der saisonalen Reaktion tropischer pazifischer Klimavariabilität auf abrupte Störungen auf Glazial-Interglazial Zeitskalen beitragen. Dies ist von großer Bedeutung für verbesserte Projektionen zukünftiger pazifischer Klimavariabilität und ihrer globalen Fernwirkungen auf gesellschaftsrelevanten Zeitskalen.
Holozäne Meeresspiegeländerungen waren von Ort zu Ort verschieden. Großräumige Mechanismen, die für die beobachtete Variabilität verantwortlich sind, umfassen das Wechselspiel zwischen eustatischen Schmelzwassereinträgen und isostatischen Ausgleichsbewegungen der festen Erde infolge des postglazialen Massenaustausches zwischen polaren Eisschilden und den Ozeanen. Diese Prozesse werden durch ozeanographische Faktoren, regional und über kürzere Zeitskalen, weiter differenziert. Während des frühen Holozäns stieg der Meeresspiegel in den äquatorialen Ozeanbecken rasch an, was den dominanten eustatischen Einfluss reflektiert. Im mittleren Holozän, als sich das Abschmelzen der Eisschilde verlangsamte, wurden Meeresspiegeländerungen in den Tropen vor allem durch isostatische Prozesse gesteuert da die absinkenden peripheren Vorlandausbuchtungen in höheren Breiten eine Umverteilung der Wassermassen vom Äquator hin zu den Polen bewirkten. Im Spät-Holozän / Anthropozän wurde die tropische Meeresspiegelvariabilität weitgehend durch dynamisch-ozeanographische und sterische Faktoren bestimmt. Die Kenntnis des raum-zeitlichen Zusammenspiels zwischen den vorherrschenden Prozessen holozäner Meeresspiegeländerungen in Äquatornähe ist essentiell, um die Dynamiken vergangener Eisschilde zu verstehen, Erdparameter in glazialen isostatischen Ausgleichsmodellen zu definieren und anthropogene Einflüsse zu bewerten. Dieses Projekt liefert einen Beitrag zum Verständnis der dominanten Einflussfaktoren des Holozänen / Anthropozänen Meeresspiegels in Indonesien, einem Archipel der gefährdet vom zukünftigen Meeresspiegelanstieg ist. Wir werden die Rate des Meeresspiegelanstiegs im frühen Holozän und den Zeitpunkt als der Meeresspiegel erstmals seine gegenwärtige Position erreichte, anhand von Korallenbohrkernen im tektonisch stabilen Spermonde-Archipel, Sulawesi, rekonstruieren. Die Ergebnisse werden mit Simulationen zu den glazialen isostatischen Ausgleichsbewegungen verglichen, um zu ermitteln, ab wann die Isostasie der dominierende Faktor für den Anstieg des Meeresspiegels im frühen Holozän wurde. Dieses Projekt wird außerdem widersprüchliche Meeresspiegelrekonstruktionen in Süd-Sulawesi, durch gründliche Feldarbeiten evaluieren. Zusammen mit den Rekonstruktionen für das frühe Holozän werden diese Ergebnisse verwendet, um die regionalen Erdmodell-Parameter zu begrenzen und um isostatische Hintergrundsignale zu den anthropogenen und dynamisch-ozeanographischen Einflüssen zu ermitteln. Schließlich wird dieses Projekt die erste hochauflösende Meeresspiegelrekonstruktion für das Spät-Holozän / Anthropozän in Südostasien liefern. Basierend auf einer fließenden zeitlichen Abfolge fossiler Mikroatolle, die bis in das 17. Jahrhundert zurückreichen wird, wird der sterische Beitrag zur Meeresspiegelvariabilität im Indopazifischen Raum während der Kleinen Eiszeit und der globalen Erwärmung des 20. Jahrhunderts bewertet.