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Die Auswirkung extremer Schmelzereignisse auf die zukünftige Massenbilanz des grönländischen Eisschildes

Im letzten Jahrzehnt war der grönländische Eisschild mehreren Extremereignissen ausgesetzt, mit teils unerwartet starken Auswirkungen auf die Oberflächenmassebilanz und den Eisfluss, insbesondere in den Jahren 2010, 2012 und 2015. Einige dieser Schmelzereignisse prägten sich eher lokal aus (wie in 2015), während andere fast die gesamte Eisfläche bedeckten (wie in 2010).Mit fortschreitendem Klimawandel ist zu erwarten, dass extreme Schmelzereignisse häufiger auftreten und sich verstärken bzw. länger anhalten. Bisherige Projektionen des Eisverlustes von Grönland basieren jedoch typischerweise auf Szenarien, die nur allmähliche Veränderungen des Klimas berücksichtigen, z.B. in den Representative Concentration Pathways (RCPs), wie sie im letzten IPCC-Bericht genutzt wurden. In aktuellen Projektionen werden extreme Schmelzereignisse im Allgemeinen unterschätzt - und welche Konsequenzen dies für den zukünftigen Meeresspiegelanstieg hat, bleibt eine offene Forschungsfrage.Ziel des vorgeschlagenen Projektes ist es, die Auswirkungen extremer Schmelzereignisse auf die zukünftige Entwicklung des grönländischen Eisschildes zu untersuchen. Dabei werden die unmittelbaren und dauerhaften Auswirkungen auf die Oberflächenmassenbilanz und die Eisdynamik bestimmt und somit die Beiträge zum Meeresspiegelanstieg quantifiziert. In dem Forschungsprojekt planen wir zudem, kritische Schwellenwerte in der Häufigkeit, Intensität sowie Dauer von Extremereignissen zu identifizieren, die - sobald sie einmal überschritten sind - eine großräumige Änderung in der Eisdynamik auslösen könnten.Zu diesem Zweck werden wir die dynamische Reaktion des grönländischen Eisschilds in einer Reihe von Klimaszenarien untersuchen, in denen extreme Schmelzereignisse mit unterschiedlicher Wahrscheinlichkeit zu bestimmten Zeitpunkten auftreten, und die Dauer und Stärke prognostisch variiert werden. Um indirekte Effekte durch verstärktes submarines Schmelzen hierbei berücksichtigen zu können, werden wir das etablierte Parallel Ice Sheet Model (PISM) mit dem Linearen Plume-Modell (LPM) koppeln. Das LPM berechnet das turbulente submarine Schmelzen aufgrund von Veränderungen der Meerestemperatur und des subglazialen Ausflusses. Es ist numerisch sehr effizient, so dass das gekoppelte PISM-LPM Modell Ensemble-Läufe mit hoher Auflösung ermöglicht. Folglich kann eine breite Palette von Modellparametern und Klimaszenarien in Zukunftsprojektionen in Betracht gezogen werden.Mit dem interaktiv gekoppelten Modell PISM-LPM werden wir den Beitrag Grönlands zum Meeresspiegelanstieg im 21. Jahrhundert bestimmen, unter Berücksichtigung regionaler Veränderungen von Niederschlag, Oberflächen- und Meerestemperaturen, und insbesondere der Auswirkungen von Extremereignissen. Ein Hauptergebnis wird eine Risikokarte sein, die aufzeigt, in welchen kritischen Regionen Grönlands zukünftige extreme Schmelzereignisse den stärksten Eisverlust zur Folge hätten.

Forschergruppe (FOR) 2416: Space-Time Dynamics of Extreme Floods (SPATE), Teilprojekt: Wechselbeziehungen von extremen Hochwasserereignissen

Das beantragte Forschungsvorhaben hat die Untersuchung von großskaligen Hochwasserereignissen zum Ziel. Ein Grundproblem hierbei ist, dass herkömmliche Risikoabschätzungen mittels eindimensionalen Extremwertstatistiken (d.h. gemessene Abflüsse an einem Pegel), die integrale Antwort eines Einzugsgebietes sind, wobei multidimensionale Hochwasserursachen in den Oberstrom gelegenen Teileinzugsgebieten nicht berücksichtigt werden. Durch verschiedene raum-zeitliche Niederschlagsereignisse und die daraus resultierenden Abflüsse in diesen Teileinzugsgebieten ergibt sich somit eine Vielzahl an Kombinationsmöglichkeiten, die Unterstrom zu einem extremen Hochwasser führen können. Ein Hauptanliegen des beantragten Forschungsvorhabens ist es, ein besseres Systemverständnis über solche verschiedenen hochwasserauslösenden Mechanismen zu gewinnen, eine Methodik zu entwickeln, um diese zu simulieren und deren Häufigkeit abzuschätzen. Ein besseres raum-zeit Verständnis über solche hochwasserauslösenden Mechanismen liefert bessere Informationen zu Extremereignissen und deren Wiederkehrzeiten. Des Weiteren können so auch Auswirkungen des Klimawandels untersucht werden. Das Wissen über synchrones und asynchrones Auftreten von Hochwassern im Oberstrom gelegenen Teileinzugsgebieten kann auch zu einem besseren Hochwasserrisikomanagement beitragen.

HWRM-Karten 2.Zyklus Hamburg

Fachliche Beschreibung: Die hier beschriebenen Daten bilden die Inhalte der Hochwassergefahren- und Hochwasserrisikokarten gemäß EG-Hochwasserrisikomanagementrichtlinie (2007/60/EG, HWRM-RL) für den 2. Berichtszyklus. In Hamburg wird unterschieden zwischen Hochwasserrisiken hervorgerufen durch Küstenhochwasser oder Binnenhochwasser. Die Gefahren- und die Risikokarten decken jeweils drei Hochwassersereignisse ab. Für die Binnenhochwasser ist das häufige Ereignis (Kennzeichnung: H für High) ein 10-jährliches, das mittlere Ereignis (Kennzeichnung: M für Middle) ein 100-jährliches und das seltene Ereignis (Kennzeichnung: L für Low) ein 200-jährliches. Für die durch Küstenhochwasser gefährdeten Bereiche ist das häufige Ereignis ein 20-jährliches, das mittlere Ereignis wie beim Binnenhochwasser ein 100-jährliches und das seltene Ereignis ein Extremereignis, bei dem ein seltener, extrem hoher Wasserstand (7,62 m NHN am Pegel St. Pauli) angenommen und zusätzlich die Wirkung der Hochwasserschutzanlagen außer Acht gelassen wird. Die Gefahrenkarten stellen das Ausmaß der Hochwasserereignisse in Form der Ausdehnung und der sich einstellenden Wassertiefen dar. Die Risikokarten zeigen, wie die betroffenen Flächen genutzt werden, die Lage von Industrieanlagen und Schutzgütern sowie die Anzahl der potenziell betroffenen Einwohner. In beiden Karten sind die baulichen Hochwasserschutzanlagen (zum Beispiel Deiche, private Polder und Hochwasserschutzwände) und ihre Wirkung erkennbar. Rechtlicher Hintergrund: Die Hochwasserrisikomanagement-Richtlinie (2007/60/EG vom 23.10.2007) regelt die Erarbeitung und Veröffentlichung von Karten zum Hochwasserrisikomanagement. Die rechtliche Umsetzung dieser EG-Richtlinie in nationales Recht erfolgte mit der Änderung des Wasserhaushaltsgesetzes vom 01.03.2010. In §74 WHG ist die Veröffentlichung der Hochwassergefahren- und Hochwasserrisikokarten für den 2. Berichtszyklus zum 22.12.2019 festgeschrieben. Die Daten für Hochwasserrisikomanagement (HWRM)-Karten des 2. Berichtszyklus (2022-2027) werden hier als WMS-Darstellungsdienst und als WFS-Downloaddienst bereitgestellt.

Resiliente Steuerung von Nutzungskonflikten der Wasserversorgung in Herten

Wasserhaushalt 2022 (Umweltatlas)

Wasserhaushaltsgrößen einschl. Eingangsparameter aus dem Modell ABIMO (Sachstand 2022) auf Grundlage der Karte Informationssystem Stadt und Umwelt (ISU5) - Raumbezug - 2020. Teil der Ergebnisse des Forschungsprojekts „AMAREX – Anpassung des Managements von Regenwasser an Extremereignisse“. "Verdunstung aus Niederschlägen" und "Versickerung aus Niederschlägen" werden getrennt dargestellt.

Wasserhaushalt 2022 - Verdunstung aus Niederschlägen (Umweltatlas)

Wasserhaushaltsgröße "Verdunstung aus Niederschlägen" einschl. Eingangsparameter aus dem Modell ABIMO (Sachstand 2022) auf Grundlage der Karte Informationssystem Stadt und Umwelt (ISU5) - Raumbezug - 2020. Teil der Ergebnisse des Forschungsprojekts „AMAREX – Anpassung des Managements von Regenwasser an Extremereignisse“.

Gefahrenkarten und Risikokarten für Hochwasser im Land Brandenburg - Anwendung

Bis zum 22. Dezember 2025 waren von den EU-Mitgliedstaaten die Hochwassergefahrenkarten und Risikokarten zu aktualisieren (Paragraph 74 Absatz 6 des Wasserhaushaltsgesetzes (WHG). Die Grundlage hierfür bildete die 2024 aktualisierte vorläufige Bewertung des Hochwasserrisikos. In den Gefahrenkarten des Landes Brandenburg sind Ausmaß und Wassertiefen für drei Hochwasserszenarien dargestellt: •Hochwasser mit einem Wiederkehrintervall von 200 Jahren und angenommenen Versagen vorhandener Hochwasserschutzanlagen (sogenanntes Extremereignis), •Hochwasser mit einem Wiederkehrintervall von 100 Jahren (Hochwasser mit mittlerer Wahrscheinlichkeit), •Hochwasser mit einem Wiederkehrintervall von 10 oder 20 Jahren (Hochwasser mit hoher Wahrscheinlichkeit). Die Risikokarten des Landes Brandenburg beinhalten die möglichen hochwasserbedingten nachteiligen Folgen der oben genannten drei Hochwasserszenarien. Dargestellt werden die Anzahl der potenziell betroffenen Einwohner, die Art der wirtschaftlichen Tätigkeit in dem potenziell betroffenen Gebiet, Anlagen mit hohen Schadstoffpotenzial für die Umwelt (IED -Anlagen), potenziell betroffene Schutzgebiete (zum Beispiel Trinkwasserschutzgebiete und Vogelschutzgebiete) sowie das UNESCO-Weltkulturerbe.

Bundesbehörden vertiefen Zusammenarbeit zur Klimaanpassung

<p>Bundesbehörden vertiefen Zusammenarbeit zur Klimaanpassung </p><p>Hitzeperioden gehören zu den zentralen Herausforderungen der Anpassung an den Klimawandel in Deutschland. Um die Vorbereitung auf klimabezogene Belastungen weiter zu stärken, arbeiten fünf Bundesbehörden (u.a. das UBA) künftig noch enger in der Strategischen Behördenallianz Klimaanpassung in Bevölkerungsschutz und räumlicher Planung zusammen.</p><p>Beteiligt sind das <a href="https://www.bbk.bund.de/DE/Home/home_node.html">Bundesamt für Bevölkerungsschutz und Katastrophenhilfe (BBK)</a>, das <a href="https://www.bbsr.bund.de/BBSR/DE/startseite/_node.html">Bundesinstitut für Bau-, Stadt- und Raumforschung (BBSR)</a>, der <a href="https://www.dwd.de/DE/Home/home_node.html">Deutsche Wetterdienst (DWD)</a>, das Umweltbundesamt (⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/u?tag=UBA#alphabar">UBA</a>⁠) und das <a href="https://www.thw.de/DE/Startseite/startseite_node.html">Technische Hilfswerk (THW)</a>.</p><p>Die Allianz baut auf einer seit 2007 bestehenden Kooperation auf und soll die gesellschaftliche Vorsorge im Hinblick auf die Folgen des Klimawandels, insbesondere Extremwetterereignisse, in Bevölkerungsschutz und räumlicher Planung verbessern. Sie bündelt ressortübergreifendes Fachwissen, schafft Synergien und entwickelt Empfehlungen, die Politik und Praxis direkt nutzen können – so zuletzt im Umgang mit ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/s?tag=Starkregen#alphabar">Starkregen</a>⁠ im Bevölkerungsschutz. Ergebnisse sollen auch öffentlich zugänglich gemacht werden, etwa in Form von Positionspapieren.</p><p>Zum Auftakt trafen sich die beteiligten Behörden am 17. Dezember 2025 in Bonn zu einem gemeinsamen Workshop. Ziel war es, Schnittstellen zwischen Bevölkerungsschutz und räumlicher Planung im Hinblick auf ihre Beiträge zur Klimaanpassung für Hitzeperioden zu identifizieren und Arbeitsziele für den Zeitraum 2025–2027 zu definieren.</p><p><strong>Tobias Fuchs, Vorstand für ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/k?tag=Klima#alphabar">Klima</a>⁠ und Umwelt im Deutschen Wetterdienst</strong>: „Wir beobachten bereits jetzt eine Zunahme von heißen Tagen und Hitzewellen in Deutschland und die Klimasimulationen für die Mitte und das Ende dieses Jahrhunderts gehen von einer weiteren Zunahme aus. Die ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/a?tag=Anpassung_an_den_Klimawandel#alphabar">Anpassung an den Klimawandel</a>⁠ ist essentiell, um die Folgen für die Gesellschaft möglichst gering zu halten und etwaige Chancen nutzbar zu machen. Der DWD stellt hierfür wichtige ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/w?tag=Wetter#alphabar">Wetter</a>⁠- und Klimadaten bereit.“</p><p><strong>Dr. Peter Jakubowski, stellvertretender Leiter des BBSR</strong>: „Hitzeperioden belasten die Menschen besonders in dicht bebauten städtischen Räumen, weil Gebäude und versiegelte Flächen Wärme speichern. Unsere Bundesbehörden arbeiten gemeinsam an Lösungen, die die gebaute Umwelt an diese Bedingungen anpassen. Das Klimaanpassungsgesetz unterstreicht dabei die Bedeutung einer vorausschauenden und integrierten Planung.“</p><p><strong>Dr. René Funk, Vize-Präsident des BBK</strong>: „Auf den Bevölkerungsschutz muss Verlass sein – angesichts der sicherheitspolitischen Lage heute mehr denn je. Deshalb ist es wichtig, dass sich das Bevölkerungsschutzsystem an den Klimawandel anpasst. Wir brauchen eine robuste Vorsorgeplanung, um die Durchhaltefähigkeit zu sichern und das Schutzniveau für die Bevölkerung in Deutschland aufrechterhalten zu können. Das alles geht nur im Team, daher ist die behördenübergreifende Zusammenarbeit bei diesem Thema so gut und wichtig.“</p><p><strong>Florian Weber, THW-Abteilungsleiter Einsatz</strong>: „Gefahren durch den Klimawandel sind ein wichtiger Bestandteil der Katastrophenprävention in Zeiten weltweit zunehmender Wetterereignisse. Die Folgen spüren wir im THW unmittelbar, was vor allem eines bedeutet: immer häufigere und immer komplexere Einsatzlagen. Für Deutschland sind beispielsweise Großeinsätze wie beim Hochwasser zum Jahreswechsel 2023/2024 oder nach dem Starkregen Bernd 2021 zu nennen. Im THW passen wir deshalb Ausbildung, Ausstattung und die Einsatztaktik konsequent an. Dabei sind Übungen und die Vernetzung mit Partnern in der Gefahrenabwehr und im Bevölkerungsschutz weitere wichtige Faktoren, um die Einsatzbereitschaft jederzeit sicherzustellen. Außerdem sind wir dabei, unsere THW-Liegenschaften zu modernisieren und sie dann mit dem EU-Umweltschutzsiegel ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/e?tag=EMAS#alphabar">EMAS</a>⁠ zertifizieren zu lassen.“</p><p><strong>Prof. Dr. Dirk Messner, Präsident des UBA</strong>: „Konsequenter ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/k?tag=Klimaschutz#alphabar">Klimaschutz</a>⁠ ist die wichtigste Maßnahme, um dem Klimawandel zu begegnen. Wir müssen aber auch Vorsorge für nicht mehr vermeidbare Folgen des Klimawandels treffen. Denn extreme Wetterereignisse mit gravierenden Folgen sind auch bei uns immer wahrscheinlicher. Darum gehört die Klimawandelanpassung in alle Lebensbereiche. Mit der strategischen Behördenallianz bündeln wir unser Wissen, damit wir in Deutschland besser vorbereitet sind.“</p><p><strong>Fachliche Schwerpunkte der beteiligten Behörden:</strong></p>

Hochwassergefahrenkarte - Hochwassergefährdung bei Extremhochwasser

Die Hochwassergefahrenkarte zeigt das Überschwemmungsgebiet eines Extremhochwassers (EHQ). Dieses entspricht entweder einem sehr langen Wiederkehrintervall oder einem beobachteten Ereignis, bei dem der Abfluss mindestens dem 300- jährlichen Ereignis entsprach. Bei einem Extremereignis wird von dem Versagen von Hochwasserschutzeinrichtungen ausgegangen.

Standardisiertes Monitoring von Wachstumsreaktionen wichtiger Waldbaumarten auf klimatische Extremereignisse, Teilvorhaben 3: Upscaling und Prognosen

Im Teilvorhaben 3 wird im Modul 5 (Flächendeckendes satellitengestütztes Monitoring der Wachstumsreaktion) ein satellitenbasiertes räumliches Monitoring der Wachstumsreaktion der Bäume für die Testgebiete entwickelt. Als Wachstumsreaktion wird die Veränderung des Saftflusses sowie des Dickenwachstums als Reaktion auf extreme Hitze- und Trockenperioden definiert. Beide Variablen werden mittels DHC-Stationen in situ gemessen und durch die Kombination mit Satellitendaten in die Fläche überführt. Als Prädiktoren werden neuartige Daten der spektral hochaufgelösten ECOSTRESS (IR hyperspektral), OCO-3 und DESIS (Hyperspektralsensor) herangezogen, die alle auf der ISS installiert und damit optimal für eine solche Datenkombination geeignet sind. Die Daten der punktuellen DHC-Stationen werden verwendet, um maschinelle Lernmodelle auf der Basis der spektral hochaufgelösten neuen Fernerkundungsdaten unter normalen und extremen Klimabedingungen zu trainieren. Die Modelle können auf das Prädiktorgitter angewendet werden, sodass die Zielvariablen räumlich modelliert werden können. Aufgrund der schlechten zeitlichen Auflösung werden diese Daten wiederum als Prädiktoren verwendet, um die Zielvariablen auf konventionelle, zeitlich höher aufgelöste (Sentinel, MODIS) und Kronen auflösende Systeme (Planet) zu transferieren. Damit ist ein räumliches Monitoring unter verschiedenen Klimabedingungen möglich. ECOSTRESS liefert gegitterte Prädiktorvariablen zur Verdunstung, zum Evaporative Stress Index sowie zur Water Use Efficiency in 30 bis 70 m Auflösung, die mit DHC-Messungen des Saftflusses kombiniert werden. OCO-3 liefert Informationen zur fotosynthetischen Aktivität (SIF: solar-induced chlorophyll fluorescence) in etwa 2 km Auflösung, die mit den DHC-Messungen zum Dickenwachstum kombiniert werden. DESIS liefert hyperspektrale Daten in 30 m Auflösung und wird v.a. für die Erhöhung der räumlichen Auflösung der OCO-3 Daten verwendet.

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