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Auswirkungen physikalisch-ozeanographischer Extremereignisse auf Ökosystemdienstleistungen im Elbe-Ästuar-Küstensystem, Vorhaben: Entstehungsprozesse und Auswirkungen

Trends der Niederschlagshöhe

<p>Seit 1881 hat die mittlere jährliche Niederschlagsmenge in Deutschland um rund 9 Prozent zugenommen. Dabei verteilt sich dieser Anstieg nicht gleichmäßig auf die Jahreszeiten. Vielmehr sind insbesondere die Winter deutlich nasser geworden, während die Niederschläge im Sommer geringfügig zurückgegangen sind.</p><p>Teilweise sehr regenreiche Jahre seit 1965</p><p>Die Zeitreihe der jährlichen Niederschläge in Deutschland (Gebietsmittel) zeigt einen leichten Anstieg, der mit einer Irrtumswahrscheinlichkeit von 5 % statistisch signifikant ist. Dieser Anstieg ist im Wesentlichen darauf zurückzuführen, dass bis etwa 1920 nur selten überdurchschnittlich niederschlagsreiche Jahre aufgetreten sind. Im Anschluss an eine Übergangsphase mit mehreren leicht überdurchschnittlich feuchten Jahren traten ab Mitte der 1960er Jahre dann auch einige sehr regenreiche Jahre auf (siehe Abb. „Mittlere jährliche Niederschlagshöhe in Deutschland 1881 bis 2024). Dies entspricht genau der Zeit, seit der die Auswirkungen des Klimawandels global deutlich zu beobachten sind. Im globalen Durchschnitt steigt mit den Temperaturen auch die ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/v?tag=Verdunstung#alphabar">Verdunstung</a>⁠ von Wasser an, was in der globalen Summe zu größeren Niederschlagsmengen führt, jedoch mit regional und saisonal sehr großen Unterschieden - von Dürren bis Überschwemmungen.</p><p>Seit 2011 wurden in Deutschland einige ausgesprochen trockene Jahre beobachtet. In den Jahren 2023 und 2024 wurde jedoch überdurchschnittlich viel Niederschlag registriert. Der Niederschlagsüberschuss im Jahr 2024 resultierte vor allem aus den Monaten Februar, Mai und September. Im Mai kam es in Rheinland-Pfalz und im Saarland in Folge von Schauern und Gewittern zu Überschwemmungen. Ende Mai und Anfang Juni führten viele Flüsse in Baden-Württemberg und Bayern nach langanhaltenden Niederschlägen Hochwasser.</p><p>Noch stärker als bei den mittleren Temperaturen ist dieser Trend also nicht gleichmäßig in allen Jahreszeiten ausgeprägt. Er beruht im Wesentlichen darauf, dass die mittleren Winterniederschläge zugenommen haben. Im Winter 2023/2024 lag mit 279,7 mm Niederschlag die Abweichung zum historischen Referenzzeitraum 1881-1910 bei +131,5 mm. Frühling und Herbst zeigen ebenfalls eine leichte, aber im Gegensatz zum Winter nicht signifikante Zunahme, während die Niederschläge im Sommer geringfügig zurückgegangen sind (siehe nachfolgende Tabellen und Abbildungen).</p><p>Bemerkenswert ist aus klimatologischer Sicht, dass mit den Jahren 2023 und 2024 die Serie von sehr trockenen Jahren unterbrochen wurde. Mit dem Juni bzw. September wurden jeweils die niederschlagsreichsten 12-Monatsperioden beobachtet. Am Ende des Jahres lagen die Niederschlagsmengen wieder unter dem Durchschnitt</p><p>Mit 902 mm belegt 2024 auf der Rangliste der nassesten Jahre seit 1881 den 12. Platz (siehe Karte „Jährliche Niederschläge in Deutschland im Jahr 2024").</p><p>Bei der Betrachtung der Einzelmonate sind erhebliche Unterschiede erkennbar: Im Jahresverlauf wiesen 8 Monate überdurchschnittliche Niederschlagsmengen auf (Januar, Februar, April, Mai, Juni, Juli, September, Oktober) und 4 Monate unterdurchschnittliche Niederschläge (März, August, November, Dezember). Über das Jahr ergibt sich ein Niederschlagsüberschuss von 14 %.</p><p>Und auch regional unterscheidet sich die Niederschlagsverteilung im Jahr 2024 sehr stark: Besonders die Bundesländer im Nordwesten (Schleswig-Holstein, Niedersachsen, Rheinland-Pfalz) erreichten Platzierungen unter den zehn nassesten Jahren, während Sachsen nur auf Platz 88 von 144 Jahren landete (siehe Karte „Veränderung der jährlichen Niederschläge in Deutschland im Jahr 2024).</p><p><em>Wir danken dem </em><a href="https://www.dwd.de/DE/Home/home_node.html"><em>Deutschen Wetterdienst</em></a><em> für die Bereitstellung der Daten.</em></p>

Climate related hazards

This series refers to datasets related to the potential occurrence of a climate-induced physical event or trend that may cause loss of life, injury, or other health impacts, as well as damage and loss to property, infrastructure, livelihoods, service provision, ecosystems and environmental resources. It includes datasets on flooding, drought, urban heat island and heatwaves, extreme temperatures and precipitations, fire danger as well as climate suitability for vectors of infectious diseases. The datasets are part of the European Climate Adaptation Platform (Climate-ADAPT) accessible here: https://climate-adapt.eea.europa.eu/

Kornertrag von Weizen unter dem Einfluss von einzelnem oder kombiniertem Hitze- und Trockenstress während verschiedener Wachstumsstadien unter besonderer Berücksichtigung der Source/Sink-Beziehungen

Weltweit wird mit Anstieg der Temperaturen und abnehmendem Wasserangebot gerechnet, was Depressionen in der Pflanzenproduktivität zur Folge hat. Im Feld treten beide Stressoren gleichzeitig auf, jedoch ist über ihren kombinierten Einfluss auf Pflanzen bisher wenig bekannt. Das Kornertragspotential von Weizen, einer relativ Hitze-empfindlichen Pflanze, wird durch drei Parameter bestimmt: Anzahl ährentragender Halme pro Pflanze bzw. pro Fläche, Kornzahl pro Ähre und Einzelkorngewicht. Diese Parameter werden zu den folgenden Wachstumsstadien spezifisch beeinflusst: Bestockung, Schossen, Blüte und Kornfüllung. Somit müssen verschiedene Phasen der Weizenentwicklung untersucht werden, um die entscheidenden Determinanten für die Kornertragsbildung unter Stress zu identifizieren. Bisher konzentrierten sich die meisten Studien auf die Kornfüllungsphase, Untersuchungen zu einzelnen und insbesondere kombinierten Effekten von Hitze- und Trockenstress während des vegetativen Wachstums und zur Blüte sind rar. Unsere vorausgegangene Studie zeigte, dass unter kontinuierlichem Hitzestress die Anzahl an ährentragenden Halmen pro Weizenpflanze stark zunahm. Dieses Potential zur Ertragsstabilisierung konnte nur teilweise ausgeschöpft werden, da der Kornansatz stark reduziert war. Die angelegten Körner zeigten jedoch eine gute Kornfüllung. Source-Limitierung trat nicht auf, aber die Sinkkapazität war reduziert (weniger und kleinere Körner) und vermutlich auch die Sinkaktivität. Dies erfordert weitere Untersuchungen der beteiligten Enzyme, insbesondere der Sauren Invertase, der Plasmalemma H+-ATPase, und der Stärke-Synthase. Im beantragten Projekt wird individueller oder kombinierter Hitze- und Trockenstress zu zwei Weizensorten entweder während des vegetativen Wachstums, zur Blüte oder während der Kornfüllung appliziert. Außerdem werden die Einflüsse von kurzzeitigem Trockenstress während des vegetativen Wachstums auf die Kornertragsentwicklung von während der Blüte gestressten Pflanzen untersucht, und die Fähigkeit der Weizenpflanzen sich nach Stress zu erholen wird ausgewertet. Source- und Sinkstärke werden durch die Untersuchung zahlreicher Parameter charakterisiert, entweder durch Messungen an lebenden Pflanzen oder durch Analysen verschiedener Pflanzenorgane, die in Ernten zum Stadium der Kornfüllung oder zur Vollreife gewonnen werden. Dieses Projekt adressiert die wichtige Frage: welches ist der limitierende Faktor für die Kornertragsbildung, wenn Pflanzen während verschiedener Wachstumsstadien Stress ausgesetzt sind. Diese Kenntnis trägt dazu bei, Merkmale der Resistenz gegen Hitze bzw. Dürre zu identifizieren und kann in Züchtungsprogrammen zur Erhöhung der Ertragsstabilität unter Stress genutzt werden. Die Wasser- und Nährstoffnutzungseffizienzen können verbessert werden, was dem Schutz begrenzter Ressourcen dient und eine nachhaltige Weizenproduktion fördert.

Sonderforschungsbereich (SFB) 1439: Degradation und Erholung von Fließgewässer-Ökosystemen unter multiplen Belastungen, Teilprojekt A06: Reaktionen von Protisten-Gemeinschaften während Degradation und Erholung

In Phase I des Projekts A06 wiesen wir eine abnehmende Diversität in Protisten-Gemeinschaften unter Einwirkung multipler Stressoren nach und wir zeigten eine Verschiebung der Nahrungspräferenz von Protisten unter Salzstress in Bezug auf Proteobakterien und Actinobakterien. In Phase II werden wir uns auf die zugrundeliegenden Mechanismen konzentrieren, die zu den beobachteten Reaktionen der mikrobiellen Gemeinschaft und Verschiebungen der Nahrungspräferenzen führen, und diese Erkenntnisse auf die Erholung von Stressoren und insbesondere auf die Analyse der Auswirkungen von Dürre und der Erholung von Dürre ausdehnen.

Tree-ring width measurements of Douglas fir from Otzweiler from 1925 to 2021

Wood samples from Douglas fir trees were taken using an increment borer. From each tree two opposing increment cores were taken at breast height. The sampled trees stood in an area of ~50x50 meters. Total ring width was measured and digitized. The resulting two radii measurements of each tree were visually synchronized and averaged to form a tree-ring series. Additionally, metadata were collected such as tree height, circumference and provenance (coastal, interior). The tree-ring data were used to investigate the resilience, resistance and recovery of the Douglas fir trees to severe drought events and to perform climate sensitivity analysis. This tree-ring dataset was part of a sampling campaign to assess the growth potential of Douglas fir trees until the year 2100. Annual tree growth variability until 2100 was modeled for Germany (including the river basins draining to Germany) with a spatial resolution of 12x12 km using regional climate projections ensemble.

Water chemistry of Lagrangian samplings of Inland Elbe 2024 (MOSES Hydrological Extremes)

Within the framework of MOSES (Modular Observation Solutions for Earth Systems) and ElbeXtreme, we performed three longitudinal sampling campaigns in the Elbe catchment in 2024. The campaigns covered the German freshwater part, the tidal Elbe river, and the German Bight. Here we present the results of the freshwater river where the sampling was conducted in a Langrangian way according to flow velocity. Physico-chemical and biological parameters were measured along the Elbe from bridges between Bad Schandau (km 12, Czech-German border) and Lauenburg (km 570, close to Hamburg). A particular scientific focus was on (1) nutrients and eutrophication, (2) composition of dissolved organic matter measured by high-resolution mass spectrometry, (3) greenhouse gas measurements, and (4) micropollutants. This was done during a winter flood event in January, a summer drought in July, and a second smaller flood in September 2024.

Trockenfallende Gewässer Hamburg

Der Dienst "Trockenfallende Gewässer Hamburg" enthält als WMS-Darstellungsdienst und WFS-Downloaddienst die in der Studie "Untersuchung der Niedrigwassersituation in Hamburg unter besonderer Berücksichtigung der Jahre 2018 bis 2020" ermittelten Gewässerabschnitte. Diese werden eingeteilt in drei Abflusskategorien in Trockenzeiten: Wenig Abfluss Manchmal trocken Trocken und basieren auf Literaturrecherche, Pegelauswertungen und Befragungen der Bezirke und Umweltverbände NABU und BUND durch die BWS GmbH. Um die Datengrundlage zu verbessern können Beobachtungen in einem Meldeportal eingetragen werden. Zu finden ist das Meldeportal unter https://trockener-bach.beteiligung.hamburg. Weitere Informationen zum Thema Niedrigwasser können unter www.hamburg.de/niedrigwasser abgerufen werden (siehe auch: Verweise)

Erhaltung der Biodiversität in Schutzgebieten und Agrarwirtschaft in Westafrika in Zeiten des Klimawandels

Dem Bericht über die menschliche Entwicklung 2020 des United Nations Development Programme (UNDP) folgend sind 13 von 15 Nationen Westafrikas der niedrigsten Entwicklungsstufe zuzuordnen. Mit dieser Situation gehen verringerte Anpassungskapazitäten einher hinsichtlich der Herausforderungen, die der Klimawandel in der Region mit sich bringen wird. Extreme Niederschlagsereignisse (Starkregen, aber auch längere Dürren) führen immer wieder zu einer verringerten Nahrungsmittelproduktion und damit zu Hungerperioden, die sich insbesondere zu Beginn der anstehenden Regenzeit einstellen. Das hohe Bevölkerungswachstum in der Region stellt dagegen zunehmende Anforderungen an die Nahrungsmittelversorgung. In vielen Regionen wird der Boden bereits so stark ausgebeutet, dass eine Regenerierung über die übliche Brache oft nicht mehr ausreichend ist. Gutes Ackerland wird zusehends knapp. Andererseits besteht eine verstärkte Schutzbedürftigkeit naturbelassener Flächen, die zudem von den Veränderungen des Klimas betroffen sind. Schlechtes Management der Schutzgebiete, fehlende Akzeptanz in der Bevölkerung und die zunehmende Verknappung freier Flächen zur weit verbreiteten Selbstversorgung zwingen Menschen zur Nutzung von Gebieten, die für die Erhaltung der natürlichen Landschaft vorgesehen sind. Der vorliegende Beitrag präsentiert Karten als Ergebnis von Landnutzungsanalysen in Westafrika und zeigt raumzeitlich auf, welche Wechselwirkungen zwischen Landnutzung, Biodiversität und Klima bestehen.

Überregionale Kooperation von Wasserversorgungsunternehmen: Gemeinsames Zukunftskonzept Wassermengenmanagement als integrative Planungsgrundlage zur Sicherstellung der Versorgung und zur Vermeidung von Nutzungskonflikten

Zielsetzung: Gegenstand und Ziele des Projektes: Die Versorgung mit ausreichend Trinkwasser ist eine der Kernaufgaben der öffentlichen Daseinsvorsorge. Der Klimawandel führt jedoch zu einer zunehmenden Belastung der Wasserressourcen, was sich bereits in extremen Wetterereignissen wie Dürreperioden und Starkregenereignissen zeigt und zunehmend zu Nutzungskonflikten führt. Aus diesem Grund haben sich insgesamt 25 Trinkwasserversorgungsunternehmen aus der nördlichen Region Ostwestfalen-Lippe des Landes NRW (24) und dem angrenzenden Niedersachsen (1) zum Ziel gesetzt, ein versorgungsgebietsübergreifendes Zukunftskonzept zu erarbeiten. Dieses „Zukunftskonzept Wassermengenmanagement“ ist im Sinne einer gemeinsamen Planungs- und Handlungsgrundlage zu sehen und soll zu einer effizienten, ressourcenschonenden und zukunftssicheren Wasserwirtschaft in der Projektregion führen. Neben der technischen Umsetzung liegt der Fokus auf einem aktiven Dialog mit der Öffentlichkeit, um Akzeptanz und Bewusstsein für Aufgaben und Bedeutung des Wassermanagements zu fördern. Das Projekt dient als Modell für andere Regionen, die ähnliche Herausforderungen bewältigen müssen. Innovativer Ansatz Das Projekt wird die Methode der ‚System Dynamics – Modellierung‘ anwenden, um die komplexen Wechselwirkungen zwischen einer sicheren und wirtschaftlich vertretbaren Wasserversorgung und der Bevölkerung, Landwirtschaft und Wirtschaft unter den Auswirkungen des Klimawandels zu erfassen. Damit können nicht nur kurzfristige Maßnahmen, sondern auch langfristige strategische Planungen zur Wasserversorgung in der Region erstellt und in ihren Auswirkungen erprobt werden. Des Weiteren dient dieses Werkzeug dazu, die Kommunikation zwischen Fachleuten, betroffenen Bürgern und der Politik zu unterstützen. Projektdurchführung: - Ein Zusammenschluss von 25 Trinkwasserversorgungsunternehmen - Consulaqua Hildesheim Projektregion: 20 Kommunen im nördlichen Ostwestfalen-Lippe (NRW) und die Stadt Melle in Niedersachsen Gemeinsam für eine langfristig sichere Trinkwasserversorgung!

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