Aerosolpartikel spielen eine wichtige Rolle für das regionale und globale Klima. Weltweit gibt es deshalb zahlreiche Messstationen, von denen allerdings nur ein kleiner Teil die marine Grenzschicht (MBL) erfasst, obwohl etwa 70% der Erdoberfläche mit Wasser bedeckt sind. Dieses Projekt soll dazu beitragen, das Wissen über Quellen und Austauschprozesse von Aerosolpartikeln in der MBL mithilfe einer Messkampagne über den Azoren im Nordostatlantik, welche nahezu unbeeinflusst von lokalen Quellen sind, zu verbessern.Die zentrale Hypothese ist, dass sowohl Ferntransport aus Nordamerika, als auch Partikelneubildung in der freien Troposphäre (FT) und an Wolkenrändern mit anschließendem Vertikaltransport wesentlich zur Anzahlkonzentration der Aerosolpartikel in der MBL beitragen. Das Verständnis der Partikelquellen und Senken zusammen mit dem vertikalen Partikelaustausch zwischen MBL und FT ist daher eine Grundvoraussetzung für die Vorhersagbarkeit der Partikelanzahlkonzentration in den unteren Schichten der MBL wo sie z.B. für die Wolkenbildung von großer Bedeutung ist. Diese Prozesse sind bisher über dem offenen Ozean nur unzureichend quantifiziert. Zur Verifizierung der Hypothese sollen vertikale Austauschprozesse und Partikelquellen über den Azoren mit hoher räumlicher Auflösung untersucht werden. Dazu werden mit einer am TROPOS entwickelten hubschraubergetragenen Messplattform Partikelanzahlkonzentration und Vertikalwind mit einer zeitlichen Auflösung gemessen, die erstmalig eine direkte Bestimmung des vertikalen turbulenten Partikelflusses in verschiedenen Höhen ermöglicht. Die hierfür notwendigen schnellen Partikelmessungen von mind. 10 Hz werden durch den Einsatz eines schnellen Partikelzählers ermöglicht, welcher am TROPOS im Rahmen eines abgeschlossenen DFG-Projektes entwickelt und erfolgreich eingesetzt wurde. Durch dieses Gerät ist es ebenfalls möglich zu prüfen, ob auch in dieser Region regelmäßig die Neubildung von Aerosolpartikeln an Wolkenrändern stattfindet, wie es an Passatwolken auf Skalen von wenigen Dekametern beobachtet wurde. Weiterhin werden Anzahlgrößenverteilungen von Aerosolpartikeln sowie Absorptionskoeffizienten bei drei Wellenlängen bestimmt. Damit sind Rückschlüsse auf die Herkunft der untersuchten Aerosolpartikel möglich.Da die Hubschrauberflüge zeitlich begrenzt sind und damit nur Momentaufnahmen darstellen, werden zusätzlich kontinuierliche Messungen der Partikelanzahlgrößenverteilung an zwei bodengebundenen Stationen installiert. Eine dieser Stationen ist wenige Meter über Meeresniveau gelegen, die andere auf 2200 m und somit in der FT. Damit wird auf der Basis kontinuierlicher Messungen über einen Zeitraum von einem Monat die Untersuchung der Austauschprozesse zwischen MBL und FT ermöglicht. Mit Hilfe der gewonnen Datensätze können Einflüsse globaler Klimaänderungen auf das lokale Klima und mögliche Rückkopplungseffekte über den Einfluss von Aerosol auf Wolken in dieser Region besser eingeordnet werden.
Das Schwerpunktprogramm ist multidisziplinär aufgebaut mit den interdisziplinär verwobenen Schwerpunkten:-- Physik und Chemie von Ozean, Eis und Atmosphäre -- Geowissenschaften -- Biowissenschaften. Die Polarregionen sind von großer Bedeutung für moderne Umweltforschung sowie für die Beurteilung von zukünftigen Klimaänderungen und ihren Folgen. Da die Reaktionen in den Polargebieten schneller erfolgen als in temperierten oder tropischen Zonen, gelten sie als Schlüsselgebiete der Erde. Dies gilt auch für die Lithosphärenforschung sowie für die Erforschung von globalen Klimaereignissen, Ozeanen und der Ökologie. Zudem beeinflussen sie das globale Wettergeschehen und den Wärmehaushalt. Während der letzten 45 Millionen Jahre ist Antarktika durch die Plattentektonik klimatisch und ozeanografisch isoliert worden. Der daraus resultierende Klimaeinfluss schuf den antarktischen Zirkumpolarstrom und die Vereisung beider Pole. Dieser Zirkumpolarstrom bildet das größte Zirkulationssystem der Erde. Er beeinflusst die Bildung von antarktischem Tiefenwasser und ist die Heimat für produktive Meereslebensgemeinschaften, die sich an die Extrembedingungen angepasst haben. Im Weddell- und Rossmeer schieben sich die Schelfeise hunderte Kilometer in das Meer hinaus, wobei die physikalischen und biologischen Prozesse unter ihnen unerforscht sind. Das Wasser unter dem Schelfeis besitzt hohe Dichten und fließt den Hang hinunter, um sich in die Tiefsee zu ergießen, wo es wiederum alle Weltmeere durchströmt. Die natürlichen Schwankungen des Erdklimas sind in marinen Sedimenten und in Eiskernen Grönlands und Antarktikas gespeichert. Überraschende Ergebnisse deutscher Forscher zeigten, dass Klimaumschwünge in Zeitskalen von nur Jahren oder Dekaden erfolgten. Ein anderer Aspekt der Klimaforschung betrachtet die Abnahme des polaren Ozons. Kontinuierliche Messungen belegen, dass die Ozonabnahme einhergeht mit einer Zunahme des schädlichen UV-B. Bedingt durch ihre Geschichte und Lage haben sich gerade an den Polen spezielle Habitate ausgebildet, die besonders empfindlich auf solche Störungen reagieren. Deshalb können Klimaänderungen und ihre Auswirkungen hier eher erkannt werden als in anderen Ökosystemen. Zusätzlich stellt die Antarktis mit ihren Organismen einen wichtigen Anteil der Biodiversität. Polarforschung muss deshalb eine Sonderrolle zukommen bei Themen wie z.B. Kontinententstehung und -zerfall, Klimaarchiv und Sensitivität gegenüber Umweltveränderungen.
Der Weddellwirbel transportiert Wärme zu den Schelfeisen der Antarktis und reguliert die Dichte der Wassermassen, die den untersten Ast der globalen Umwälzzirkulation versorgen. Er stellt somit einen fundmentalen Bestandteil des globalen Klimasystems dar. Jedoch ist sehr wenig darüber bekannt, wie der Weddellwirbel auf langfristige Änderungen des atmosphärischen Antriebs reagieren wird. Der Auftrieb stellt eine wichtige Komponente im Klimasystem dar, da er Quellwassermassen durch Wärmeverluste und durch von Eisschmelze hervorgerufene Süßwassereinträge modifiziert. Während die beobachteten positiven Langzeittrends von Nährstoffkonzentrationen und Salzgehalten auf einen verstärkten Auftrieb hindeuten, könnte die im gleichen Zeitraum beobachtete Reduktion der Aufnahme von anthropogenem Kohlenstoff auf einen verringerten Auftrieb schließen lassen. Zusätzlich zum Auftrieb ist auch die Rolle der turbulenten wirbelbedingten Diffusion von Wärme kaum verstanden, aber möglicherweise von großer Bedeutung. Sie könnte einen wichtigen Mechanismus darstellen, um Wärme vom südlichen Ast des Weddellwirbels sowohl hin zum Zentrum maximaler Auftriebs zu befördern, als auch zu den Schelfeisen der Antarktis, wo die Wärme deren Abschmelzen und somit auch den Meeresspiegelanstieg vorantreiben könnte.Meine Vorarbeiten zeigen, dass Maud Rise eine wichtige Rolle für den Wärmehaushalt des Weddellwirbels spielt, dass aber gleichzeitig die kritischen Prozesse lokal bislang kaum in Feldstudien aufgelöst worden sind. Die Erforschung der Bedeutung von Maud Rise bezüglich des Wärmehaushalts ist von aktueller Bedeutung, da die Weddell-Polynya in 2017 nach vier Dekaden der Abwesenheit direkt über Maud Rise zurückgekehrt ist.Das Ziel von WedUP ist es, die langzeitlichen, großräumigen Änderungen der Zirkulation und des Auftriebs im Weddellwirbel zu bestimmen und deren Auswirkungen auf den Wärmehaushalt des Ozeans zu erforschen. Verbesserte Abschätzungen der räumlich und saisonal schwankenden Eddy-Diffusion sollen Analysen zum Beitrag von wirbelbedingten Wärmetransporten sowohl vom Zentrum des Weddellwirbels als auch zu den Schelfeisen ermöglichen. Abschließend soll eine Fallstudie basierend auf den zuvor erfolgten Auswertungen mit dem Ziel durchgeführt werden, die Rolle des Ozeans für das Auftreten der Weddell-Polynya in 2017 zu erforschen. WedUP wird den umfangreichen Datensatz des Argo-Float Observatoriums nutzen, das eine Abdeckung des Weddellwirbels seit 2002 zu allen Jahreszeiten und auch in von Meereis bedeckten Gebieten gewährleistet. Diese Daten sollen mit seehundgebundenen, schiffsgebundenen, und verankerungsgebundenen Messungen kombiniert werden, um die raumzeitlichen Änderungen des Salzgehalts und der Schichtung in Oberflächennähe zu erfassen. Die Erfassung von Langzeittrends in den Nährstoffkonzentrationen, oberflächennahen Salzgehalten und Radionukliden soll mich in die Lage versetzen, Änderungen der Rate des Auftriebs im Inneren des Weddellwirbels zu bestimmen.
Veränderungen der Ozeanwärme sind eng mit dem Wärmefluss an der Ozean-Atmosphärengrenze verbunden und spielen daher eine wic--htige Rolle bei der Regulierung des Erdklimas. Allerdings weisen in-situ-Messungen immer noch hohe Ungenauigkeiten auf und sind nur in wenigen Regionen in ausreichender Anzahl vorhanden. ROCSTAR wird neue Einsichten in das Energiebudget der Erde durch die verbesserten Schätzungen der ozeanischen Temperatur (T) und des Salzgehalts (S) liefern. Durch die Kombination der geodätischen Raumverfahren mit Argo-Profilen, werden gleichzeitig die Temperatur, der Salzgehalt und regional variierende Meeresspiegelbeiträge ermittelt. Die daraus resultierenden Schätzungen umfassen die gesamte Ozeansäule und die zugehörigen sterischen Änderungen werden sowohl mit dem beobachteten Meeresbodendruck als auch mit den Meeresspiegelanomalien konsistent sein. Vor diesem Hintergrund verfolgt das Projekt folgende Ziele:1. Erhöhung der Genauigkeit der in sich konsistenten T- und S-Felder und Bereitstellung von realistischen Fehlerschätzungen2. Ermittlung der T- und S-Schätzungen in Regionen mit wenigen Beobachtungen und in den Tiefen des Ozeans3. Quantifizierung der Rolle, welche die flachen und tiefen Schichten des Ozeans in der Energiebilanz der Erde und im Meeresspiegel-Budget spielen4. Identifizierung und Untersuchung von Ozeanwärmehotspots und deren Verbindung zum terrestrischen Wasserkreislauf im Südosten Asiens. ROCSTAR wird innerhalb des SPP1189-Schwerpunkts WPA (Ursprung der regionalen Meeresspiegeländerungen) angesiedelt sein. Das Projekt befasst sich mit globalen Beobachtungen, führt aber intensive Untersuchungen im indischen Ozean und Westpazifik durch, welche die Hauptquellen für Feuchtigkeit, Zyklon und Taifun Entwicklung in der südostasiatischen Region darstellen. Darüber hinaus wird ROCSTAR aktiv an den Öffentlichkeitsarbeiten des SPPs teilnehmen und ein konzeptionelles Brettspiel entwickeln, um Nicht-Wissenschaftlern das regionale Meeresspiegelbudget näher zu bringen.
In Arosa (Lichtklimatisches Observatorium) wird die laengste Gesamtozonreihe der Welt (seit 1926) fortgefuehrt. Parallelmessung mit 2 Instrumenten sowie Verwendung einer statistischen Methode zur Ueberwachung der Instrumentenstabilitaet. Seit 1956 auch Messung der vertikalen Ozonverteilung mit der indirekten sog. Umkehrmethode (bis 45 km Hoehe). Beide Reihen sind wichtig im Zusammenhang mit der moeglichen Veraenderung der stratosphaerischen Ozonschicht und deren moeglichen Folgen fuer das Weltklima. In Zusammenarbeit mit dem Lab. f. Atmosphaerenphysik werden in Payerne seit 1968 (vorher 2 Jahre in Thalwil) Sondierungen (elektrochem. Sonde) dreimal woechentlich durchgefuehrt. Mit ihrer gegenueber der indirekten Umkehrmethode verbesserten vertikalen Aufloesung geben sie Einblick in den Zusammenhang zwischen stratosphaerischer Zirkulation und Ozonverteilung und sind ebenfalls fuer Trenduntersuchungen von Bedeutung. 1980 bis 1984 hat ein Doktorand Satelliten-Ozondaten (Nimbus 7, LIMS-Experiment) zur Erklaerung der Transportvorgaenge benuetzt, die im Januar 1979 zu einem extremen Ozonmaximum in 30 km Niveau gefuehrt hatten.
Naturnahe Moore erfüllen aufgrund ihrer speziellen hydrologischen Bedingungen eine große Anzahl von wichtigen ökologischen Funktionen und stellen somit bemerkenswerte Ökosystemleistungen zur Verfügung. Gerade im dicht besiedelten urbanen Raum stehen diese schützenswerten Böden im Spannungsfeld verschiedenster Nutzungsinteressen und sind vom Verlust ihrer Ökosystemleistungen bedroht. Im Zuge des Klimawandels wird sich diese Situation weiter verschärfen. Die naturnahen Berliner Moorböden nehmen zwar nur 1 % bis 2 % der Berliner Landesfläche ein, ihre Ökosystemleistungen sind im Vergleich zu den Mineralböden in der urbanen Stadtlandschaft jedoch beachtlich. Im Sinne des Bundes-Bodenschutzgesetzes erfüllen naturnahe Moorböden die natürlichen Bodenfunktionen in besonders nachhaltiger Weise. Dazu zählen insbesondere ihre Funktion als Lebensraum für Menschen, Tiere, Pflanzen und Bodenorganismen sowie ihre Fähigkeit zur Aufnahme und Speicherung von Wasser und (Nähr-) Stoffen. Damit bilden die Berliner Moore Stoffsenken für Kohlenstoff, Phosphor und Stickstoff, puffern eingetragene Schadstoffe ab und schützen so gleichzeitig das Grundwasser. Dank ihrer Fähigkeit, Wasser zu speichern und zurückzuhalten, wirken Moore ausgleichend bei Hochwasser. Außerdem wirken sie durch ihre Verdunstungsleistung in sommerlichen Hitze- und Trockenperioden mikroklimatisch kühlend. Naturnahe, torfbildende Pflanzengesellschaften oder auch anthropogene Einflüsse bestimmen dabei neben dem Wasserstand die natürliche Regeneration der Moorböden. Moore sind einmalige Archive der Natur- und Kulturgeschichte, da sie Pollen, Pflanzen und Tiere sowie Siedlungsspuren und Kulturrelikte aus früherer Zeit dauerhaft konservieren. Die meisten der Berliner Moore wurden wegen ihrer Bedeutung als Biotop, als Lebensraum gefährdeter Arten und der Funktion für den Naturhaushalt sowie als Zeugnisse der Landschaftsgeschichte als Schutzgebiete (Naturschutzgebiete und Landschaftsschutzgebiete) gesichert. Die Moore im Spandauer Forst, Grunewald und Köpenick sowie das Tegeler Fließ und die Berliner Müggelspree erfüllen die Kriterien der Flora-Fauna-Habitat Richtlinie der EU und sind Teil des europäischen Schutzgebietssystems Natura2000 . Am 13. März 2012 hat der Senat von Berlin die Berliner Strategie zur Biologischen Vielfalt beschlossen. Es geht sowohl um das Bewahren wertvoller Reste ursprünglicher und kulturlandschaftlicher Natur in Berlin als auch um größere, dynamische Spielräume für die Naturentwicklung innerhalb aller Flächennutzungen. Berliner Lebensräume bestehen aus Relikten der ursprünglichen Naturlandschaft wie Mooren und naturnahen Fließgewässerabschnitten und der historischen Kulturlandschaft wie Wiesen und Magerrasen. Die Vielfalt an Lebensräumen bedingt einen großen Reichtum an Pflanzen- und Tierarten, von denen jedoch viele gefährdet sind, da ihre Lebensräume oft in einem schlechten Zustand sind. Bemühungen um den Erhalt der Lebensraum- und Artenvielfalt sind daher unerlässlich. Berlin strebt an, insbesondere in Zeiten des Klimawandels wesentliche Bereiche seiner Moore als Feuchtgebiete und damit als Lebensraum moor- und feuchtgebietstypischer Arten zu erhalten. Moore stellen aufgrund ihres hohen Anteils an organischer Bodensubstanz bedeutende Kohlenstoffspeicher im globalen Kohlenstoffkreislauf dar. Daher spielen sie eine wichtige Rolle in der Diskussion im Zusammenhang mit dem Klimawandel. Obwohl diese Ökosysteme weltweit nur drei Prozent der Landfläche bedecken (Parish et al. 2008), ist in ihren Böden etwa 1/3 des gesamten organischen Bodenkohlenstoffs (C) gespeichert (Post et al. 1982). Die weltweite C-Speichermenge aller Moore wird mit über 500 Milliarden Tonnen angegeben und entspricht mehr als der Hälfte der Menge an Kohlenstoff, welche sich derzeit in der Atmosphäre in Form von Kohlenstoffdioxid (CO 2 ) befindet (Houghton 2007, Limpens et al. 2008). Die Phase der Moorbildungen und damit der C-Speicherung begann in Berlin, wie im übrigen Mitteleuropa, hauptsächlich zum Ende der letzten Eiszeit (Succow & Joosten 2001). Durch ganzjährig hohe Wasserstände mit einhergehender Sauerstoffarmut ist die Tätigkeit der Bodenlebewesen in Mooren stark eingeschränkt, so dass abgestorbene Pflanzenteile nicht vollständig zersetzt werden und sich daher in teilweise mehrere Meter mächtigen Schichten – in Form von Torfen – ablagern (Koppisch 2001a). Diese Torfe beinhalten im Vergleich zu Mineralböden allgemein sehr hohe C-Speichermengen, die weit über 1.000 t je Hektar Moorfläche liegen können (Möller et al. 2014). Durch diese hohen gespeicherten und fixierten C-Mengen leisten Moorböden einen bedeutenden Beitrag zum Klimaschutz, da sie wesentlich zur Kühlung des globalen Klimas beigetragen haben (Frolking et al. 2001, Akumu & McLaughlin 2013). Die ‚globale Kühlungsleistung‘ der Moore beträgt durch den Entzug und die Fixierung des in der Atmosphäre enthaltenen CO 2 -Kohlenstoffs innerhalb der letzten 10.000 Jahre etwa 1,5 bis 2 °C (Holden 2005). Wachsende Moore mit hohen Wasserständen fungieren auch heute noch als C-Senken. Durch Entwässerung und sinkende Moorwasserstände, etwa im Zuge von land- und forstwirtschaftlicher Nutzung, durch Grundwasserentnahme für die Trinkwasserversorgung oder durch klimatisch bedingte Niederschlagsrückgänge werden Moorböden verstärkt belüftet. Dies führt zu einer intensiveren Abbautätigkeit der Bodenlebewesen und damit zu einer Zersetzung und Mineralisation der Torfe. So verlieren Moore ihre Senkenfunktion und wandeln sich zu C-Quellen, indem z. B. verstärkt CO 2 freigesetzt wird (Koppisch 2001b). Drösler et al. (2013) beziffern beispielsweise die derzeitigen Treibhausgasemissionen aus entwässerten Moorböden nutzungsabhängig mit 0–34 t CO 2 -Äquivalente je Hektar und Jahr, was einem Anteil von bis zu 5 % an den nationalen Gesamtemissionen entspricht. Die Klimaschutzleistung der Berliner Moorböden wird u.a. durch die gesamte gespeicherte C-Menge (‚historische‘ Speicherleistung) erfasst. Zwischen einzelnen Moorflächen können extreme Unterschiede in der C-Speicherung bestehen. Bedingt durch die natürliche Standortvielfalt (Hydrologie, Geomorphologie, etc.) während der Moorbildung entstanden unterschiedlich mächtige Bodenhorizonte mit unterschiedlichen Anteilen an gespeichertem organischem Kohlenstoff. So lassen sich Moortypen nach ihren Bildungsbedingungen z. B. in Durchströmungsmoore einteilen, die bis zu zehnmal mehr Kohlenstoff als flachgründige Moore vom Typ ‚Versumpfungsmoor‘ enthalten können (Zauft et al. 2010). Neben den verschiedenen Moormächtigkeiten existieren große Unterschiede in den verschiedenen Torfqualitäten (torfbildende Pflanze, Zersetzungsgrad etc.). Diese spiegeln sich auch in den jeweiligen substrattypischen C-Gehalten und Trockenrohdichten einzelner Bodenhorizonte und damit ebenfalls in den gespeicherten C-Mengen wider (Rosskopf & Zeitz 2009). Im Rahmen des Projektes „Berliner Moorböden im Klimawandel“ (Umweltentlastungsprogramm II Berlin) der Humboldt-Universität zu Berlin, Fachgebiet Bodenkunde und Standortlehre (nachfolgend kurz Forschungsprojekt), wurden die Berliner Moore in den vergangenen Jahren erstmals flächendeckend nach einem einheitlichen Verfahren kartiert. Anschließend wurde ein Indikatoren- und Bewertungssystem für verschiedene Ökosystemleistungen von Moorböden für urbane Räume am Beispiel Berlins entwickelt. Die Besonderheit ist dabei die Anwendung von moorbodenkundlichen Daten, die eine Informationsquelle für Zustand, Funktionsfähigkeit und Biotopqualität sind und somit einen hohen Indikatorwert besitzen. Die bodenkundliche Moorkartierung bildet nunmehr die Grundlage einer systematischen Bewertung des ökologischen Zustandes der Berliner Moorböden und identifiziert ihre Umweltentlasungspotenziale und Entwicklungsziele, insbesondere im Hinblick auf ihre Klimaschutzleistungen.
Mensch und Umwelt stehen zueinander in einer dynamischen Beziehung. Zum Beispiel nutzt der Mensch einerseits Ressourcen der Umwelt, wie zum Beispiel fossile Energieträger und andere Rohstoffe, für die Herstellung von Konsum- und Investitionsgütern. Zugleich werden durch die Verarbeitung und Nutzung von Materialien auch Rest- und Schadstoffe wie etwa Treibhausgase, Schwefeldioxid oder Feinstaub an die Umwelt abgegeben. Das Leistungspotential der Umwelt als Senke für Schadstoffe ist jedoch begrenzt und die Abgabe von Emissionen in die Luft hat Auswirkungen auf das globale Klima und auf die Gesundheit der Menschen. Die Luftemissionsrechnung gibt Auskunft darüber, in welchem Umfang inländische wirtschaftliche Akteure Emissionen von Treibhausgasen und Schadstoffen in die Luft verursachen. Sie stellt somit die anthropogenen Luftemissionen dar. Zu den für den Klimawandel verantwortlich gemachten sogenannten Treibhausgasen zählen gemäß Kyoto-Protokoll die Stoffe Kohlendioxid (CO2), Distickstoffmonoxid (Lachgas, N2O) und Methan (CH4) sowie die fluorierten Treibhausgase (F-Gase). Zu den fluorierten Treibhausgasen gehören die vollfluorierten Kohlenwasserstoffe (FKW), die teilfluorierten Kohlenwasserstoffe (HFKW), Schwefelhexafluorid (SF6) und Stickstofftrifluorid (NF3). Der Statistische Bericht enthält Inhalte der bisherigen Publikation " Anthropogene Luftemissionen ", welche letztmalig mit den Daten für 2000 bis 2020 veröffentlicht wurde. Aufgrund methodischer Änderungen beginnen die Zeitreihen ab dem Jahr 2006. Die Inhalte dazu finden sie künftig über das Datenbankangebot GENESIS-Online im Themenbereich 85111 . Ältere Ausgaben dieser Publikation finden Sie in der Statistischen Bibliothek.
Untersuchungen an Eiskernen auf Grönland zeigen Temperaturschwankungen in Polargebieten von 5 bis 10 Grad C innerhalb weniger Dekaden in den letzten 15000 Jahren. Derartige Schwankungen könnten zukünftig, trotz steigender CO2-Emissionsraten, zu extremen Abkühlungen des Erdklimas führen. Sedimentationsraten von bis zu 20 cm/100 Jahre in den Fjorden, die sowohl marine als auch terrestrische Signale in den Sedimenten archivieren, dokumentieren Ursachen und Konsequenzen dieser rapiden Klima- wechsel. Unter besonderer Berücksichtigung des organischen Kohlenstoffflusses sollen hochauflösende Zeitreihen mit folgenden Zielen erstellt werden: - Charakterisierung und Quantifizierung vertikaler(autochthoner) und lateraler (alochthoner) organischer Stoffflüsse in Fjorden und ihre Erhaltung im Sediment. - Klimagesteuerter Eintrag von organischer Substanz in Fjorde hoher Breiten; hochauflösende Rekonstruktion spätglazialer und holozäner Klimazyklen. - Computersimulation verschiedener Ablagerungsszenarien kohlenstoffreicher Sedimente in Fjorden sowie laterale und vertikale Organo-Faziesveränderungen.
Um Klimaveränderungen der Vergangenheit und deren Ursachen zu verstehen, sind Rekonstruktionen der Ozeantemperaturen und - zusammensetzung (z.B. mittels stabiler Sauerstoffisotopen und Mg/Ca-Verhältnisse an Kalzitschalen von Foraminiferen) von enormer Bedeutung. Biologische Prozesse und Änderungen der Ozeanchemie beeinträchtigen jedoch solche Rekonstruktionen. Ein neuer, vielversprechender Proxy, Clumped Isotopen-Thermometrie, umgeht diese Probleme. Im Gegensatz zu traditionellen Temperaturproxys (Sauerstoffisotope und Mg/Ca-Verhältnisse) basiert die Clumped Isotopen-Thermometrie ausschließlich auf thermodynamischen Prinzipien, welches Temperaturberechnungen, unabhängig von der Isotopen- und chemischen Wasserzusammensetzung, ermöglicht. Die Sauerstoffisotopie des Wassers, aus dem Kalzite gebildet werden, lässt sich mittels verbundener Sauerstoff- und Clumped Isotopenmessungen bestimmen, und liefert somit Erkenntnisse über globale Eisvolumenänderungen. Die in diesem Projekt verwendete Clumped Isotopenmessmethode erlaubt es, kleine Probenmengen zu messen und zeigt einen analytischen Messfehler von +/-1-2 Grad C, was mit anderen Temperaturproxys vergleichbar ist. Das Oligozän kennzeichnet sich durch die Etablierung des Eiszeitalters nach dem Treibhausklima des Paläozäns und Eozäns und ist damit klimatisch sehr relevant. Der Beginn des Oligozäns ist mit einer der größten Umstrukturierungen des Erdklimas verbunden, begründet durch die Bildung der ersten, großen kontinentalen und permanenten Eisschichten in Antarktika. Eine neuere Studie, die Clumped Isotopendaten im Südozean an der Eozän-Oligozängrenze (EOT) betrachtet, zeigt keine nachweisbare Temperaturänderung während dieser Eisbildungsphase. Messunsicherheiten der Clumped Isotopen-Temperaturkalibrierung bei niedrigen Temperaturen können dieses unerwartete Ergebnis erklären. Daher ist ein Ziel dieser Studie, eine Clumped Isotopen-Temperaturkalibrierung an rezenten Oberflächen-, Thermoklinen- und benthischen Foraminiferenarten im Südozean zu erstellen, um damit die bisherigen Kalibrationsgleichungen für niedrige Temperaturen zu verbessern. Außerdem sollen in diesem Projekt verlässliche Tiefen- und Oberflächenwassertemperaturen an Kernen aus verschiedenen Breitengraden und Ozeanbecken rekonstruiert werden mithilfe verbundener Clumped Isotopen-Mg/Ca- Messungen an Foraminiferenschalen. Diese Analysen werden für spezifische Zeitintervalle des Oligozäns durchgeführt, z.B. die EOT (um die Ergebnisse der veröffentlichten Studie im Südozean neu zu bewerten) und weitere wichtige Kaltzeitphasen (z.B. Oi-2b, Mi-1). Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Untersuchung dieser Zeitintervalle die Bestimmung der Wassertemperaturen, der Meerwasserisotopenzusammensetzung und globale Eisvolumenänderungen während des Oligozäns ermöglicht. Dies ist enorm wichtig, da das Erdklima zu diesem Zeitpunkt hauptsächlich von Klimamechanismen der Südhemisphäre beeinflusst wurde.
Die Brewer-Dobson Zirkulation (BDC) spielt eine Schlüsselrolle für das globale Klima, da sie die Konzentrationen von Ozon, Wasserdampf und Aerosol in der oberen Troposphäre und unteren Stratosphäre (UTLS) beeinflusst. Diese Spurengase wiederum wirken sich über Strahlungsprozesse auf das Klima aus. Insbesondere bewirken Änderungen in der BDC Änderungen im Ozonfluss aus der Stratosphäre in die Troposphäre und haben darüber einen Einfluss auf Klima und Gesundheit. Das Verständnis der Variabilität der BDC auf saisonalen bis dekadischen Zeitskalen ist Voraussetzung für eine verläßliche Detektion von anthropogen bedingten Langzeit-Änderungen (Trends). Allerdings ist die Variabilität der BDC in den Klimamodellen nur unzureichend repräsentiert, und nicht in Übereinstimmung mit Spurengas-Messungen.Der Projektantrag zielt auf eine Abschätzung der Einflüsse von natürlicher Variabilität und Trends der BDC auf die Spurengaskonzentrationen in der UTLS ab. Insbesondere sollen diejenigen dynamischen Mechanismen untersucht werden, die die Unterschiede zwischen Modellen und Beobachtungen bewirken. Das Projekt verbindet etablierte diagnostische Methoden, neuartige Modell-Simulationen mit einem Lagrangeschen Transportmodell (CLaMS) und mit einem gekoppelten Chemie-Klimamodell (EMAC) mit Beobachtungsdaten, um die BDC Änderungen und dadurch bedingte Klimaeinflüsse zu untersuchen. Der Arbeitsplan gliedert sich in drei Arbeitpakete: (1) Untersuchung von natürlicher Variabilität und anthropogen bedingter Trends der BDC, (2) Untersuchung der involvierten dynamischen Mechanismen, (3) Abschätzung der Einflüsse von BDC Änderungen auf den Ozonfluß aus der Stratosphäre in die Troposphäre.Dazu werden erstens Zeitreihen von Luftalter und Ozon aus Beobachtungen auf Variabilitäten und Trends der BDC untersucht und mit Simulationen des CLaMS und des EMAC Modells verglichen, zur Validierung der Modelle. Mithilfe von Regressions-Methodiken werden dann Variabilitäten und Trends in der BDC und in den UTLS Spurengasverteilungen verschiedenen Variabilitäts-Moden im Klimasystem zugeschrieben. Zweitens, werden die involvierten dynamischen Prozesse anhand von drei Arten von Sensitivitäts-Experimenten mit dem EMAC Modell untersucht. Insbesondere können mit diesen vorgeschlagenen Sensitivitäts-Experimenten die dynamischen Mechanismen der BDC Änderungen durch ENSO und Vulkanaerosol aufgedeckt werden, sowie die Gründe für diesbezügliche Differenzen zwischen Modell und Beobachtung. Schließlich sollen der Effekt von BDC Änderungen auf den Ozonfluß in die Troposphäre und die dadurch bedingten Klimaeffekte angeschätzt werden. Dabei wird der Ozonfluß im Modell anhand eines Budget-Ansatzes für die untere Stratosphäre bestimmt. Regressions-Analyse ermöglicht eine Zuschreibung der Variabilität im Ozonfluß zu den verschiedenen Variabilitäts-Moden im Klimasystem, und somit eine Abschätzung der entsprechenden Effekte auf Klima und Luftqualität.
| Organisation | Count |
|---|---|
| Bund | 144 |
| Land | 16 |
| Weitere | 1 |
| Wissenschaft | 64 |
| Zivilgesellschaft | 4 |
| Type | Count |
|---|---|
| Daten und Messstellen | 5 |
| Ereignis | 8 |
| Förderprogramm | 116 |
| Text | 27 |
| Umweltprüfung | 4 |
| unbekannt | 1 |
| License | Count |
|---|---|
| Geschlossen | 25 |
| Offen | 136 |
| Language | Count |
|---|---|
| Deutsch | 161 |
| Englisch | 44 |
| Resource type | Count |
|---|---|
| Archiv | 4 |
| Bild | 5 |
| Datei | 13 |
| Dokument | 13 |
| Keine | 62 |
| Unbekannt | 1 |
| Webseite | 95 |
| Topic | Count |
|---|---|
| Boden | 139 |
| Lebewesen und Lebensräume | 154 |
| Luft | 161 |
| Mensch und Umwelt | 159 |
| Wasser | 133 |
| Weitere | 159 |