Die stratosphärische Ozonschicht bietet der Erde einen wirkungsvollen Schutzschild gegen den ultravioletten, schädigenden Anteil der solaren Strahlung. Der anthropogene Ozonabbau, verursacht durch Emissionen von langlebigen Fluorchlorkohlenwasserstoffen (FCKWs), war eines der größten Umweltprobleme der letzten Jahrzehnte. Emissionen von FCKWs wurden infolge des Montrealer Abkommens von 1987 stark reduziert und eine langsame Erholung der Ozonschicht wird im Laufe der nächsten Jahrzehnte erwartet. Im Gegensatz dazu werden die Emissionen von sehr kurzlebigen Halogenverbindungen (Very Short-Lived Halocarbons, VSLH), welche auch stratosphärisches Ozon zerstören, aufgrund von neuen Technologien ansteigen. Chemische Oxidationsprozesse in der marinen Umwelt, insbesondere die neuartigen Behandlungsverfahren von Ballastwasser, und anwachsende tropische Makroalgenkulturen beeinflussen biogeochemische Kreisläufe und können zu einem starken Anstieg der VSLH Produktion und Emission führen. Zusätzlich zu ihrem schädlichen Effekt auf die Ozonschicht, beeinflussen VSLH den atmosphärischen Strahlungsantrieb und das Vermögen der Atmosphäre viele natürliche und anthropogene Spurenstoffe zu entfernen (atmosphärische Oxidationspotential). Momentan ist nur sehr wenig über die zukünftig zu erwartenden anthropogenen VSLH Emissionen aus dem Ozean sowie ihre bedrohliche Wirkung auf die atmosphärische Chemie bekannt und fundierte wissenschaftliche Untersuchungen sind dringend erforderlich. Das Ziel dieses Antrages ist es, momentane und zukünftige Emissionen anthropogener VSLH und ihren Einfluss auf atmosphärische Zusammensetzung und Chemie zu quantifizieren. Ein besonderer Fokus liegt auf der Untersuchung einer möglichen neuen Bedrohung der stratosphärischen Ozonschicht. In einem ersten Schritt werden globale Karten der ozeanischen Emissionen von anthropogenen VSLH erstellt. Im zweiten Schritt wird, basierend auf atmosphärischer Chemie-Transport Modellierung, die Entwicklung der anthropogenen VSLH in der Atmosphäre quantifiziert. Zu diesem Zweck werden Küsten-auflösende Modellsysteme entwickelt, welche später dazu beitragen Parametrisierungen anthropogener VSLH Prozesse für globale Klima-Chemie Modelle zu erstellen. In einem dritten Schritt wird der globale Einfluss der anthropogenen VSLH auf Ozonabbau, Strahlungsantrieb und atmosphärisches Oxidationspotential bestimmt und mögliche Rückkopplungsmechanismen werden identifiziert. Der interdisziplinäre Forschungsplan umfasst die Synthese existierender Daten, Messungen, sowie Ozean-Zirkulation-, Biogeochemie- und atmosphärische Klima-Chemie Modellierung. Das Forschungsvorhaben wird die Frage beantworten, ob anthropogene Aktivitäten in der marinen Umwelt eine Bedrohung für die stratosphärische Ozonschicht darstellen. Solch eine Risikoabschätzung ist von großer gesellschaftlicher Bedeutung und liefert entscheidende Information für politische Entscheidungsträger bezüglich der Planung zukünftiger menschlicher Aktivitäten.
Langfristige Veränderungen von Gezeiten zählen zu den bemerkenswertesten Facetten der Ozeandynamik. Zur Entschlüsselung dieser Signale wird im vorliegenden Projekt ein mehrschichtiger Modellierungsansatz auf globalen und regionalen Skalen entwickelt, der Meeresspiegelvariationen, Veränderungen der ozeanischen Dichtestruktur und Migrationsbewegungen von antarktischem Schelfeis in klassische Gezeitensimulationen einflechtet. Die Reaktion primärer Partialtiden auf diese Antriebsmechanismen wird in einer ersten Ausbaustufe von ~1970 bis 2015 erarbeitet, wobei hochauflösende barokline (3D) Simulationen im Nordostatlantik und um Australien rigoros in globale barotrope (2D) Vorwärtsläufe eingebettet werden. Die Validierung der Simulationsergebnisse gegenüber robusten und großräumigen Gezeitentrends aus Wasserstandsbeobachtungen legt den Grundstein für konkrete Projektionen von Ozeangezeiten bis zum Jahr 2100 unter Annahme realistischer Emissionsszenarien. Veränderte Randbedingungen in globalen und regionalen Gezeitenläufen einhergehend mit Meeresspiegelanstieg, Ozeanerwärmung und ausdünnendem Schelfeis werden hierzu in konsistenter Weise aus gekoppelten Klimamodellen abgeleitet. Erweiterte barokline und globale Sensitivitätsexperimente liefern einen Überblick über Küstenabschnitte, in denen mit nennenswerten Gezeitenentwicklungen durch großflächige Veränderungen der Dichtestruktur zu rechnen ist. Neben dem reinen Prozessverständnis soll auch Augenmerk auf die Abschätzung von Unsicherheiten der numerisch modellierten Tidenvariabilität in den kommenden Dekaden gelegt werden. Das Projekt ebnet in seiner Gesamtheit den Weg für eine verlässlichere Quantifizierung von säkularen Gezeitensignalen in Anwendungsbereichen (z.B. Küstenschutz) und der Ozeanographie nahestehenden Wissenschaftsdisziplinen.
Starkes Nachtleuchten tritt in der oberen Mesosphäre und der unteren Thermosphäre (MUT) der oberen Erdatmosphäre auf und enthält eine Emissionsschicht, die von angeregtem Stickstoffdioxid (NO2) hervorgerufen wird. Anregungsmechanismen, die zum angeregten Stickstoffdioxid in der MUT und Stratosphäre beitragen, stehen im Mittelpunkt dieses Projekts, da sie nicht gut verstanden sind. Stickstoffdioxid ist auch in der Stratosphäre wichtig, da es zum Ozonabbau beiträgt. Die Photochemie von reaktiven Stickstoffverbindungen (N, NO, NO2) wird in der MUT und der Stratosphäre auf der Grundlage der jetzt verfügbaren globalen Emissionsmessungen analysiert. Für diese Aufgabe wird das MAC-Modell (Multiple Airglow Chemie) erweitert, um Reaktionen mit reaktiven Sauerstoff- und Wasserstoffverbindungen (O(3P), O(1D), O3 und H, OH, HO2) zu berücksichtigen. Berechnungen mittels der aktuellen MAC Version ermöglichen die Berücksichtigung von reaktiven Sauerstoff- und Wasserstoff-verbindungen. Diese Berechnungen wurden auf der Grundlage von in situ Raketenmessungen in der MUT validiert. In Anbetracht früherer Studien zur Untersuchung der Stickstoffdioxid-emissionen wird die Berechnung der Konzentrationen der wichtigsten Repräsentanten von reaktiven Sauerstoff-, Wasserstoff- und Stickstoffverbindungen in der Stratosphäre unter Verwendung der erweiterten Version des MAC-Modells auf der Grundlage neuer Messungen durchgeführt. Reaktionen, die in der erweiterten Version des MAC-Modells berücksichtigt werden, können in ein photochemisches Modul eines GCM (general circulation model) übernommen werden.
Zielsetzung: Unsere Städte müssen grüner gestaltet werden, um zukunftsfähig zu sein. Im Projekt UrbanÖSL der Universität Stuttgart und der Flächenagentur BW entwickeln wir deshalb anwendungsorientierte Leitlinien und innovative Design-Lösungen, um die Ökosystemleistungen (ÖSL) auf urbanen Flächen zu steigern und zu zertifizieren. Dabei bieten wir privaten und kommunalen Inhaber:innen urbaner Flächen klare Handlungsfelder und Maßnahmenkonzepte. - Und gehen neue Wege, um die Anpassung an den Klimawandel und die Bewahrung der Artenvielfalt in Städten meistern. Die Urbanisierung hat zur Folge, dass Wälder, Seen, Flüsse und Wiesen zunehmend unter versiegelten Flächen aus Asphalt und Beton verschwinden. Städte sind die größten Produzenten der weltweiten CO2-Emissionen (ca. 70%) und verwandeln sich im Sommer in Hitzeöfen. Die naturnahe Gestaltung urbaner Flächen mit grüner Infrastruktur sehen wir als Schlüssel zur langfristigen Anpassung von Städten an den Klimawandel. Denn mit grüner Infrastruktur werden mehr Räume geschaffen, welche die zahlreichen positive Ökosystemleistungen der Natur auch in der Stadt gewährleisten, z. B. als Lebensraum für verschiedene Tier- und Pflanzenarten, durch Kohlenstoffbindung, Reinigung von Luft, Infiltration von Wasser, etc. Grüne Infrastruktur wirkt sich somit besonders positiv auf das Mikroklima in Städten aus und steigert das Wohlbefinden und die Lebensqualität der Menschen. Wollen wir Städte auf den Klimawandel vorbereiten und als gesunde, lebenswerte Räume gestalten, ist es also unerlässlich, mehr Grünflächen mit erhöhten ÖSL in Städte zu integrieren. Um die grüne Transformation von Städten voranzutreiben, entwickeln wir wissenschaftlich verifizierte Methoden, welche die ÖSL urbaner Flächen quantifizierbar machen. Ziel ist die Erstellung eines Standards, der die Erhöhung von ÖSL auf unternehmenseigenen und kommunalen Flächen zuverlässig zertifizierbar macht. Mit dem Projekt UrbanÖSL sollen zudem Anreize für Unternehmen und Kommunen geschaffen werden, in die naturnahe und biodiverse Gestaltung ihrer Flächen zu investieren: Die Zertifizierung solcher Investitionen kann für die Nachhaltigkeitskommunikation und Außendarstellung verwendet werden. Fazit: Mit diesem Projekt sollen die ersten wichtigen Säulen eines zukünftigen UrbanÖSL-Zertifizierungsstandards geschaffen werden, der es Unternehmen und Kommunen ermöglicht, durch die Einhaltung der entwickelten Standards für ihren Ausbau von grünen Infrastrukturelementen ein Zertifikat zu erhalten. Es ist vorgesehen, dass das UrbanÖSL-Zertifikat in der Zukunft dazu verwendet werden kann, die Glaubwürdigkeit der Umweltbemühungen der Unternehmen und Gemeinden, insbesondere in der externen Kommunikation, zu stärken und gleichzeitig sicherzustellen, dass die geleisteten Beiträge wissenschaftlich quantifizierbar und fundiert sind. Der Projektansatz erwies sich als weitgehend geeignet, insbesondere durch die iterative Verbesserung der Leitlinien und Methoden. Dennoch wurden einige Einschränkungen festgestellt, wie etwa die Notwendigkeit einer externen Validierung der Quantifizierungsmethoden und die Erstellung einer spezifischen Habitatliste für städtische Gebiete. Zukünftige Projekte sollten sich darauf konzentrieren, eine Zertifizierungsstelle für das sich Zertifizierungssystem zu finden, die Beziehungen zu den Interessengruppen zu stärken und die vorgeschlagenen Quantifizierungsmethoden an die aufkommenden innovativen Designtechnologien anzupassen. Weitere Forschung könnte sich auf die Ausweitung und Anpassung der Leitlinien an unterschiedliche regionale Gegebenheiten und die Integration neuer Technologien konzentrieren.
Dieses Teilprojekt untersucht die Rolle von spontanen Emissionen und die anschließende Anregung von internen Schwerewellen für die interne Dissipation in quasi-balancierten Strömungen unter Bedingungen die charakteristisch für die globale Ozeanzirkulation sind. Wir werden das Thema, mit Hilfe einer Kombination von verbesserter Diagnose, einem Verständnis der Prozesse in idealisierten Modellumgebungen und einer genauen Analyse von Schwerewellenaktivität in einem Ozeanzirkulationsmodell basierend auf den primitiven Gleichungen bearbeiten.
Urbane Emissionen von Kohlendioxid (CO2) und Methan (CH4) machen einen Großteil der Treibhausgasemissionen weltweit aus. Deshalb sind Städte auch Vorreiter bei der Entwicklung von Emissionsreduktionsmaßnahmen zur Mitigation des Klimawandels. Solche Maßnahmen müssen durch räumlich und zeitlich hochaufgelöste, vollständige, verlässliche und verifizierte Informationen begleitet und in Bezug auf ihre Effizienz überprüft werden. Unter den Beobachtungsmethoden für Treibhausgase gibt es allerdings eine Lücke im Bereich der horizontalen, flächendeckenden Kartierung auf der Skala einiger Kilometer. Dort braucht es eine Technik, die die Empfindlichkeitslücke zwischen lokalen in-situ Messungen und regional-integrierenden Säulenmessungen durch Fernerkundungsmessungen füllt.Hier schlage ich vor, urbane Treibhausgasquellen mit einer innovativen und portablen Technik zu studieren, die die CO2 und CH4 Konzentrationsfelder flächendeckend kartieren kann und so die Beobachtungslücke erfasst. Die erste Studienregion ist der Großraum Los Angeles, wo sich die CO2 und CH4 Emissionen auf mehr als 100 MtCO2/a und 300 ktCH4/a belaufen, was die Region zu einer der größten, lokalisierten Quellen weltweit macht. Los Angeles wurde in der Vergangenheit vielfältig in Bezug auf seine Treibhausgasquellen untersucht, indem beispielsweise Inventarisierungen durchgeführt und durch atmosphärische Messungen bewertet wurden. Ein herausragendes Experiment läuft gerade im Rahmen des CLARS-FTS (California Laboratory for Atmospheric Remote Sensing - Fourier Transform Spectrometer) – ein Spektrometer, das auf Mt. Wilson stationiert ist und reflektiertes Sonnenlicht aus dem Los Angeles Stadtgebiet einfängt. Wir haben eine portable Variante dieses Instruments entwickelt und schlagen nun vor beide Instrumente gemeinsam mit kalifornischen Partnern bei einer Feldkampagne zu betreiben.Dabei ist es unser Ziel das neue portable Observatorium zu validieren und für zukünftige Langfristvorhaben zu empfehlen. Dazu wollen wir innovative Beobachtungsmuster wie die Definition von Zoom-Regionen oder die Verwendung von gekreuzten Lichtwegen ausprobieren, um die räumliche und zeitliche Auflösung zu optimieren. Zudem werden wir die Genauigkeiten verbessern, indem wir einen neuen Ansatz der Strahlungstransportmodellierung implementieren, der simultan mit der Gasbestimmung auch die Streuung an atmosphärischen Partikeln berücksichtigt. Für die Fallstudie Los Angeles werden wir die Variabilität und die Gradienten der CO2 und CH4 Konzentrationen auf ihre Konsistenz mit den Emissionsinventaren überprüfen und untersuchen, bis zu welchem Grad sich die Einflüsse des meteorologischen Transports, der regionalen Advektion, episodischer Ereignisse und der urbanen Biosphäre unterscheiden lassen.
| Organisation | Count |
|---|---|
| Bund | 107 |
| Wirtschaft | 2 |
| Wissenschaft | 47 |
| Zivilgesellschaft | 5 |
| Type | Count |
|---|---|
| Förderprogramm | 105 |
| unbekannt | 2 |
| License | Count |
|---|---|
| Geschlossen | 2 |
| Offen | 105 |
| Language | Count |
|---|---|
| Deutsch | 97 |
| Englisch | 28 |
| Resource type | Count |
|---|---|
| Dokument | 1 |
| Keine | 91 |
| Webseite | 15 |
| Topic | Count |
|---|---|
| Boden | 99 |
| Lebewesen und Lebensräume | 104 |
| Luft | 104 |
| Mensch und Umwelt | 107 |
| Wasser | 98 |
| Weitere | 107 |