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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.

Integrative Kartierung und Priorisierung von Schutzgebieten im Atlantik - Leitlinien für die Abwägung von Naturschutzprioritäten mit wirtschaftlichen und rechtlichen Interessen auf Hoher See, Vorhaben: Nahrungsnetzstruktur, Biodiversität und Ökosystemleistung des Zooplanktons

Gasaustausch bei hohen Windgeschwindigkeiten

Basierend auf dem Stand des Wissens ist es nicht möglich, zuverlässig die Transfergeschwindigkeiten für den Gasaustausch zwischen Ozean und Atmosphäre bei hohen Windgeschwindigkeiten anzugeben. Der Mangel an experimentellen Daten ist der Grund dafür. Das Ziel dieses Projekts ist es daher, die Mechanismen des Gasaustausches mit Fokus auf die hohen Windgeschwindigkeiten durch eine Reihe von Laborexperimenten unter den weit möglichen Bedingungen zu untersuchen. Drei geeignete Einrichtungen wurden ausgewählt: der erste Wind/Wellen Kanal, an dem Windgeschwindigkeiten mit Hurrikan Stärke möglich sind, an der Universität Kyoto, der große Kanal an der Universität Marseille und der große ringförmige Kanal an der Universität Heidelberg, das Aeolotron. Die experimentellen Bedingungen umfassen Windgeschwindigkeiten (U10) von 0-70 m/s, Wassertemperaturen von 5-40 Grad C, Süß- und Meerwasser, Überlagerung mechanisch und winderzeugter Wellen und Belüfter, um hohe Blasenkonzentrationen zu erreichen. Mehr als ein Dutzend Tracer - mit denen der gesamte Bereich der möglichen Diffusivitäten und Löslichkeit abgedeckt wird - lassen sich gleichzeitig durch Membraneinlass-Massenspektrometrie und UV Spektroskopie messen. Damit werden die vorhandenen konzeptionellen Modelle überprüft und, wenn notwendig, modifiziert oder erweitert, und die relative Bedeutung der einzelnen Mechanismen quantitativ bestimmt.

Produktivitaet und Stofftransport in Oekosystemen ausgewaehlter Regionen der Hochsee

Ausgangslage: Bestandsaufnahme und Beschreibung der Biologie von hochproduktiven Meeresgebieten; Zielsetzung: Erforschung von Wechselbeziehungen innerhalb von Lebensgemeinschaften sowie zwischen Lebensgemeinschaften und ihrer Umwelt; Gewinnen von Ausgangsdaten fuer die optimale fischereiliche Nutzung der Meeresgebiete.

Schwerpunktprogramm (SPP) 1158: Antarctic Research with Comparable Investigations in Arctic Sea Ice Areas; Bereich Infrastruktur - Antarktisforschung mit vergleichenden Untersuchungen in arktischen Eisgebieten, Quantifizierung der Meereisproduktion im südlichen Weddellmeer durch Synergie von numerischen Simulationen und Fernerkundungsdaten

Im südlichen Weddellmeer hat der Energietransfer aus Küstenpolynjen in die Atmosphäre einen großen Effekt auf die atmosphärische Grenzschicht, auf die Meereisproduktion und die damit verbundene Bildung von High-Salinity Shelf Water (HSSW). Die Kenntnis der Fläche der Polynjen, ihrer Bedeckung mit dünnem Eis, der atmosphärischen Antriebsprozesse und der ozeanischen Prozesse sind von großer Bedeutung für die Quantifizierung der Meereisproduktion und der HSSW-Bildung, die einen bedeutenden Antrieb für die globale thermohaline Zirkulation des Ozeans darstellt und die Schmelzraten an der Basis des Filchner-Ronne-Schelfeises entscheidend mitbestimmt. Das übergeordnete Ziel des Projekts ist die Quantifizierung der Meereisproduktion und HSSW-Bildung im südlichen Weddellmeer für die letzte Dekade (2002-2012). Als neuartigen Ansatz werden wir eine Synergie von Atmosphären- /Meereis- /Ozeanmodellierung und Fernerkundung von Dünneisdicken verwenden. Das Community Climate Model COSMO-CLM wird als Atmosphärenmodell und das FESOM-Modell des AWI wird als Meereis- /Ozeanmodell verwendet. Dünneisdicken abgeleitet aus MODIS-Daten dienen zur unabhängigen Bestimmung von Meereisproduktion und zur Assimilation in FESOM. Die Projektergebnisse sind eine verbesserte Bestimmungen der HSSW- und Meereisproduktion sowie eine Fehlerbestimmung der unterschiedlichen Methoden. Diese Quantifizierung der Meereisproduktion über dem kontinentalen Schelf im südlichen Weddellmeer ist nicht nur für Fragestellungen der Ozeanographie und Meteorologie wichtig, sondern betrifft auch die Robustheit von Klimaprojektionen zur Zukunft der antarktischen Schelfeise und des antarktischen Eisschilds.

Integrative Kartierung und Priorisierung von Schutzgebieten im Atlantik - Leitlinien für die Abwägung von Naturschutzprioritäten mit wirtschaftlichen und rechtlichen Interessen auf Hoher See, Vorhaben: Leitlinienentwicklung für die Abwägung zwischen Schutz und Nutzung des Atlantiks

Dynamische Schutzsysteme, adaptives Management - arktischer Meeresnaturschutz unter dem Klimawandel, Teilprojekt A

Von der Hohe-See-Verbrennung zum Plasma-Bogen; Untersuchung zur Technik der Sondermüllbeseitigung unter besonderer Berücksichtigung organo-halogenhaltiger Abfälle

Schwerpunktprogramm (SPP) 1006: Bereich Infrastruktur - Internationales Kontinentales Bohrprogramm (ICDP); International Continental Drilling Program (ICDP), Teilprojekt: Die Bedeutung von Umweltfaktoren in adaptiven Radiationen: Integration genetischer, fossiler und paläoökologischer Informationen zum Verständniss der Treibkräft der Diatomeenevolution in den ostafrikanischen Rift-Seen

Adaptive Radiation - die schnelle Diversifizierung eines gemeinsamen Vorfahren in nah verwandter Arten als Folge der Anpassung an verschiedene ökologische Nischen - ist der Prozess, der einen Großteil des taxonomischen und phänotypischen Reichtums auf der Erde generierte. Einige der bekanntesten Beispiele sind Darwinfinken des Galápagos Archipel, Anolis-Eidechsen auf den karibischen Inseln und Buntbarsche in den ostafrikanischen Rift-Seen. Das Einzigartige an diesen Seen ist, dass sie im Vergleich zu anderen insulären Systemen weitere potentielle adaptive Radiation enthalten. Diese sind jedoch nicht ausreichend studiert, und ihre Anpassungsfähigkeit und schnelle Diversifizierung wurden noch nicht nachgewiesen, so dass eine integrative Untersuchung dieser Gruppen und der Rolle der Umwelt für adaptiven Radiation erforderlich ist.Dieser Projektvorschlage zielt darauf ab, Informationen der Fossilienbestände und paläoökologische Daten aus drei ICDP-Projekten in Kombination mit einer gründlichen Untersuchung der Phylogenie (Stammbaum), Morphologie und Ökologie rezenter Arten von Diatomeen (Kieselalgen) des Tanganjika-, Malawi- und Challa-See zu kombinieren, um eine Schlüsselfrage der Evolutionsbiologie zu beantworten: Bewirken bestimmte Umweltbedingungen parallele adaptive Radiation in mehreren Taxa?Ich schlage die Konzentration auf vier Diatomeengattungen mit einem bekannten hohen Artenreichtum und einer phänotypischen Vielfalt vor. Vorläufige Analysen des gut erhaltenen Fossilienbeständs, einschließlich mehrerer ausgestorbener und unbeschriebener Arten, sowie zeitlich kalibrierte molekularer Phylogenien, lassen auf eine gemeinsame Abstammung und eine rasche Diversifizierung schließen. Dies ist sowohl mit der Geschichte der Seen als auch mit dem Alter der adaptiven Radiation der Buntbarsche vereinbar. Ich werde testen, ob die Kriterien der adaptiven Radiation für Diatomeen erfüllt sind und ob die Artbildung und phänotypische Differenzierung auf in den Bohrkernen dokumentierten paläoökologischen Veränderungen beruhen.Dieses Projekt bietet die einzigartige Möglichkeit zu ergründen, ob diese Seen tatsächlich parallele adaptive Radiation in verschiedenen Organismen beherbergen, was im Vergleich zu anderen insulären Systemen ein herausragendes Merkmal wäre. Darüber hinaus würde ich auch in der Lage sein, gemeinsame zugrunde liegende Triebkräfte für evolutionäre Radiationen zu identifizieren. Die integrative Analye rezenter und ausgestorbener Arten sollte eine genaueres Bild der evolutionäre Geschichte bieten. Die hier vorgeschlagenen methodischen Verbesserungen und das bessere Verständnis der Triebkräfte evolutionärer Radiationen sind für Evolutionsbiologen von großem Interesse. Dieses Projekt wird zum angedachten wissenschaftlichen Bohrprojekt des Tankanyika-See beitragen, indem Basisdaten ermittelt werden, welche eine entscheidende Voraussetzung für die Rekonstruktion der evolutionären und ökologischen Geschichte aquatischer Systeme sind.

Datenbank zum Biologischen, Chemischen und Physikalischen Monitoring der Hohen See (Meeresumwelt-Datenbank MUDAB)

Sammlung aller fuer den marinen Umweltbereich in Nord- und Ostsee relevanter Daten (Erfassung, Qualitaetskontrolle, Datenabgabe, Erstellung von graphischen und statistischen Auswertungen, Aufbau einer Datenbank und Integration der Daten in dieser Datenbank). Zusammenstellung der jaehrlichen Beitraege der Bundesrepublik Deutschland zum JOINT MONITORING PROGRAMME (Nordsee) und BALTIC MONITORING PROGRAMME (Ostsee). Uebernahmme der Daten aus dem Bund/Laender-Messprogramm fuer die Nordsee und Datenaufnahme aus dem Projekt 'Fischkrankheiten im Wattenmeer' sowie anderer Forschungsprojekte aus dem Monitoringbereich. Unterstuetzung der Datenoriginatoren bei der Erfassung und Auswertung. Zuarbeit zum laufenden Berichtswesen.

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