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s/klimaenderung/Klimaänderung/gi

Physiological measurements from controlled laboratory temperature experiments in non-native Vaucheria sp. turfs in the European Wadden Sea

This dataset describes the physiological temperature response of the intertidal macroalga Vaucheria sp. collected from the Wadden Sea near Sylt, Germany. The dataset provides insights into the thermal sensitivity of respiration and photosynthesis in Vaucheria sp. and can be used to assess physiological limits and potential responses of intertidal Vaucheria sp. to warming in temperate coastal ecosystems. Samples were collected in September 2024 from the lower intertidal zone and cultivated for three weeks under controlled laboratory conditions (15 °C, ~100 µmol photons m⁻² s⁻¹, 12:12 h light:dark cycle) before experimentation. The experiment was conducted in October 2024 in climate chambers at six temperature treatments (16, 20, 24, 28, 32, 36 °C). Physiological responses were assessed after 54 h of incubation. Each temperature treatment included four biological replicates. Respiration and net photosynthesis were quantified as oxygen consumption and production using fibre-optic optodes under four irradiance levels (0, 100, 500, 900 µmol photons m⁻² s⁻¹). Oxygen rates were normalised to algal wet weight. Photosynthetic performance was assessed using pulse-amplitude modulated (PAM) fluorometry, including measurements of maximum quantum yield of PSII (Fv/Fm), effective quantum yield (ΦPSII), non-photochemical quenching (NPQ) and rapid light curves.

Oxygen-based metabolic measurements from controlled laboratory temperature experiments in non-native Vaucheria sp. turfs in the European Wadden Sea

This dataset describes the physiological temperature response of the intertidal macroalga Vaucheria sp. collected from the Wadden Sea near Sylt, Germany. The dataset provides insights into the thermal sensitivity of respiration and photosynthesis in Vaucheria sp. and can be used to assess physiological limits and potential responses of intertidal Vaucheria sp. to warming in temperate coastal ecosystems. Samples were collected in September 2024 from the lower intertidal zone and cultivated for three weeks under controlled laboratory conditions (15 °C, ~100 µmol photons m⁻² s⁻¹, 12:12 h light:dark cycle) before experimentation. The experiment was conducted in October 2024 in climate chambers at six temperature treatments (16, 20, 24, 28, 32, 36 °C). Physiological responses were assessed after 54 h of incubation. Each temperature treatment included four biological replicates. Respiration and net photosynthesis were quantified as oxygen consumption and production using fibre-optic optodes under four irradiance levels (0, 100, 500, 900 µmol photons m⁻² s⁻¹). Oxygen rates were normalised to algal wet weight. Photosynthetic performance was assessed using pulse-amplitude modulated (PAM) fluorometry, including measurements of maximum quantum yield of PSII (Fv/Fm), effective quantum yield (ΦPSII), non-photochemical quenching (NPQ) and rapid light curves.

Jungquartäre Klima- und Landschaftsentwicklung im Werchojansker Gebirge und in der Zentraljakutischen Tiefebene

Ziel des Vorhabens ist die Rekonstruktion der jungquartären Klima- und Landschaftsentwicklung des Werchojansker Gebirges und seines westlichen Vorlandes (NO-Sibirien). Im Vordergrund stehen folgende Fragen: (a) Wann war das Maximum der spätpleistozänen Vergletscherung? (b) Herrschte im Interstadial der letzten Kaltzeit (40-30 ka) ein warm-feuchtes Klima, welches möglicherweise die Zhiganskvergletscherung begünstigte? (c) War die mittelpleistozäne Samarov-Vergletscherung tatsächlich schwächer als das Maximum während des Spätpleistozäns? (d) Was war die Ursache für den Süßwasserzustrom aus Lena und Jana in die Laptevsee am Ende des Pleistozäns (Bölling/Alleröd)? Das Projekt wird von einem deutsch-russischen Team interdisziplinär (Paläoklimaforschung, Quartärgeologie, Geomorphologie, Geokryologie, Bodengeographie und Paläopedologie) durchgeführt. Ausgehend von der rezenten Vergletscherung im westlichen Werchojansker Gebirge werden die geomorphologischen, geokryologischen und bodengeographisch-paläopedologischen Befunde entlang ausgewählter Transsekte bis zu den Terrassen der Flüsse Lena und Aldan hin erfasst. Mit Hilfe absoluter und relativer Methoden wird die Chronologie der Gletschervorstöße und Klimaschwankungen erfasst. In der Synthese werden diese Befunde mit denen benachbarter Regionen verglichen.

Results of palynological analysis from 2020 of the varved MO-05 core from Lake Mondsee (Austria) section (249-526 cm)

This study reports a precisely dated pollen record with a 20-year resolution from the varved sediments of Lake Mondsee in the north-eastern European Alps (47°49′N, 13°24′E, 481 m above sea level). The analysed part of core spans the interval between 1500 BCE and 500 CE and allows changes in vegetation composition in relation to climatic changes and human activities in the catchment to be inferred. Intervals of distinct but modest human impact are identified at ca. 1450-1220, 740-490 and 340-190 BCE and from 80 BCE to 180 CE. While the first two intervals are synchronous with prominent salt mining phases during the Bronze Age and Early Iron Age at the nearby UNESCO World Heritage Site of Hallstatt, the last two intervals fall within the Late Iron Age and Roman Imperial Era, respectively. Comparison with published records of extreme runoff events obtained from the same sediment core shows that human activities (including agriculture and logging) around Lake Mondsee were low during intervals of high flood frequency as indicated by a higher number of intercalated detrital event layers, but intensified during hydrologically stable intervals. Comparison of the pollen percentages of arboreal taxa with the stable oxygen isotope and potassium ion records of the NGRIP and GISP2 ice cores from Greenland reveals significant positive correlations for Fagus and negative correlations for Betula and Alnus. This underlines the sensitivity of vegetation around Lake Mondsee to temperature fluctuations in the North Atlantic as well as to moisture fluctuations controlled by changes in the intensity of the Siberian High and the North Atlantic Oscillation (NAO) regime.

Past, present and future rainfall erosivity in Central Europe

Past, present and future rainfall erosivity in central Europe calculated from convection-permitting climate simulations in COSMO-CLM using emission scenario RCP 8.5. A description of the dataset and methodology is given in the article "Past, present and future rainfall erosivity in central Europe based on convection-permitting climate simulations" by Magdalena Uber et al. (2024) in Hydrology and Earth System Sciences (https://doi.org/10.5194/hess-28-87-2024).

Machbarkeitsstudie für zukünftiges Moor-Monitoring im Wald

Das Projekt Machbarkeitsstudie für zukünftiges Moormonitoring im Wald (Mach-MoWa) des Thünen-Instituts für Waldökosysteme zielt darauf ab, ein bundesweites Monitoring für Moorböden in Waldgebieten zu entwickeln. Dies ist entscheidend für die Klimaschutzberichterstattung, da entwässerte Waldmoore erhebliche CO2-Quellen sind. Im Fokus stehen die Validierung und Erweiterung der bereits im Projekt MoMoK-Wald etablierten Methoden. Dazu werden bestehende 40 Monitoringstandorte erneut beprobt und 10 neue Standorte eingerichtet, um unterschiedliche Moor- und Waldtypen unter entwässerten und nicht entwässerten Bedingungen abzudecken. Die Studie untersucht insbesondere die Veränderungen des Kohlenstoffspeichers und der Wasserstände in den Mooren. Mithilfe der erhobenen Daten sowie maschinellem Lernen und Fernerkundung werden Emissionsfaktoren präzisiert und Stoffbilanzen erstellt. Die Daten bilden die Grundlage für eine effizientere Klimaschutzpolitik und unterstützen Waldbesitzer bei der Zertifizierung ihrer Klimaschutzleistungen. Ein zentraler Aspekt ist die Weiterentwicklung des bestehenden Monitoringhandbuchs, um die Datenerhebung zu standardisieren und langfristig fortzuführen. Die Ergebnisse werden in wissenschaftlichen Publikationen, Fachkonferenzen sowie im Thünen-Webportal zugänglich gemacht, wodurch sie sowohl der Politik als auch der Öffentlichkeit zur Verfügung stehen. Das Projekt trägt somit wesentlich zum Schutz und zur nachhaltigen Nutzung von Mooren im Klimawandel bei.

Ermittlung des Potenzials von Speläothemen zur Rekonstruktion von (kurzfristigen) Phasen extremen Klimas

Ziel dieses Antrags ist es, das Potenzial von Speläothemen für die Rekonstruktion von (kurzlebigen) Phasen und Ereignissen extremen Klimas, wie besonders niedrigen Temperaturen, extreme, Niederschlagsmengen oder hohen Windgeschwindigkeiten, zu ermitteln. Solche Extremereignisse treten selten auf, verursachen aber oft große Schäden mit schwerwiegenden Folgen für Bevölkerung und Ökosysteme der betroffenen Region. Ein besseres Verständnis der Ursachen und Randbedingungen von Extremereignissen ermöglicht eine bessere Prognose ihres Auftretens in der Zukunft, was wesentlich ist für das Treffen entsprechender Vorkehrungen.Speläotheme bieten präzise datierte Multi-Proxy-Zeitreihen mit nahezu jährlicher Auflösung und haben somit ein großes Potenzial als Archiv von Extremereignissen. Allerdings werden die in Speläothemen gespeicherten Proxy-Signale im Aquifer über der Höhle in einem gewissen Umfang geglättet, weshalb die Sensitivität der jeweiligen Höhlensysteme und Proxys für die Rekonstruktion vergangener Extremereignisse bestimmt werden muss. Der Schwerpunkt dieses Antrags liegt auf dem 8.2 ka Event und den letzten 2000 Jahren. Das 8.2 ka Event war die extremste Klimaanomalie des Holozäns und spiegelt die Auswirkungen eines enormen Süßwassereintrags in den Nordatlantik während eines Interglazials wider. In den letzten 2000 Jahren wurden mehrere hundertjährige Klimaschwankungen identifiziert (z.B. die Mittelalterliche Warmzeit und die Kleine Eiszeit). Zusätzlich konnten andere, kurzlebige Klimaanomalien festgestellt werden, wie z.B. das historische Magdalenenhochwasser im Juli 1342 AD oder Hitze und Trockenheit in Europa von 1540 AD. Manche Ereignisse wurden durch Vulkanausbrüche ausgelöst (z.B. das Jahr ohne Sommer 1816 AD durch die Tambora Eruption 1815 AD).Mehrere Speläotheme, die während des 8.2 ka Event und der letzten 2000 Jahre wuchsen, aus drei Höhlen in Deutschland stehen zur Verfügung. Für alle drei Höhlen wurden langfristige Monitoring-Programme eingerichtet, was eine Voraussetzung ist, um die Prozesse in den Höhlen zu verstehen und die Proxy-Signale der Speläotheme zu interpretieren. Wir werden stabile Isotope und Spurenelemente in den entsprechenden Abschnitten der Stalagmiten mit sehr hoher Auflösung (jährlich) analysieren, und die Proben mittels MC-ICPMS 230Th/U-Datierung präzise datieren. Die Identifizierung der am besten geeigneten Proxys für die Rekonstruktion der Extremereignisse wird unter Verwendung eines quantitativen Modells basierend auf meteorologischen und Monitoring-Daten durchgeführt. Die Kombination aus präzise datierten, hochaufgelösten Multi-Proxy-Records und einem quantitativen Modell stellt eine solide Basis dar, um (i) geeignete Proxys für die Rekonstruktion der Extremereignisse zu identifizieren und (ii) bestimmte Ereignisse in verschiedenen Speläothemen zu vergleichen. Dies ermöglicht die Bestimmung von Zeitpunkt, Dauer und Struktur der Ereignisse.

Die Bedeutung der Auswirkungen des Klimawandels und anthropogener Aktivität für die Bildung von DNAPL-Quellzonen

Die Kontamination des Untergrunds durch nicht mischbare Schwerphasen (DNAPLs) birgt nachteilige Auswirkungen auf Mensch und Umwelt und gefährdet die Sicherheit von Grundwasserressourcen. ‚Natural Attenuation‘ von wassergelösten DNAPLs ist ein typischer Sanierungsansatz bei DNAPL-Schadensfällen. Dennoch bleibt das Schicksal von derartigen Standorten trotz einer Reihe von Untergrund-Erkundungstechnologien als langfristige Kontaminationsherde unklar. Grund hierfür sind unzureichende Daten und Kenntnisse über Quellzonen. Zusätzlich können Klimawandel und anthropogene Aktivität gemeinsam neue Gefahrenpotenziale schaffen. Letztere induzieren hydraulische und thermische Stressoren, welche potenziell die Quellzonen beeinflussen. Ein solides Verständnis der Prozesse, die mit der Bildung von DNAPL-Quellzonen unter sich ändernden Bedingungen verbunden sind, ist entscheidend, um eine effiziente Bewertung kontaminierter Standorte sicherzustellen. Das Projekt ReCAp zielt darauf ab, die transiente Dynamik der DNAPL-Quellzonenbildung systematisch zu untersuchen, um die Relevanz sich ändernder externer Stressoren im Vergleich zu anderen Systemeigenschaften zu bewerten. Durch den Einsatz experimenteller und modellbasierter Methoden wird ein vereinfachtes Dreiphasen-Strömungssystem im Labormaßstab evaluiert (physische Aquifermodelle). Sich ändernde externe Stressoren (hydraulisch, thermisch) werden durch Signalvariationen (Grundwasserstand, Untergrundtemperatur) nachgebildet. Dazu werden hydrologische Mess- und Klimaprojektionsdaten repräsentativer Standorte analysiert, um eine Reihe von Simulationsszenarien im Labormaßstab zu definieren. ‘Reflective Optical Imaging‘ in Kombination mit einem Bildverarbeitungs- und Analyse-Framework dient der Generierung experimenteller Beobachtungsdaten für die Phasensättigungsverteilung. Letztere Daten werden zur Kalibrierung eines numerischen Mehrphasenströmungsmodells verwendet, das in der Softwaresuite TOUGH implementiert ist. Hierzu wird eine Zielfunktion mit unterschiedlichen Kriterien bezüglich Proxy-Quellzoneneigenschaften definiert und an einen semi-automatischen inversen Modellierungsansatz (z. B. PEST++) gekoppelt. Eine statistische Analyse unter Variation von Messunsicherheits-behafteten Parametern wird abschließend durchgeführt, um die Relevanz sich ändernder externer Stressoren im Vergleich zu den Eigenschaften des Untergrunds und der Fluide abzugrenzen. Die wissenschaftlichen Ergebnisse sollen nicht nur für ein verbessertes Verständnis der Quellzonenbildung unter sich ändernden Systembedingungen sorgen, sondern auch zur Optimierung von Labormethoden zur Visualisierung der Phasenmigrationsdynamik beitragen. In Zukunft können die Projektergebnisse die Grundlage für die Entwicklung prozessgesteuerter Modelle sein, die sorgfältig anhand robuster Beobachtungsdaten im Labormaßstab verifiziert werden.

Hydroklima, Variabilität und Telekonnektionen im Bereich des tropischen Atlantik und Pazifik während des letzten Interglazials und des Holozäns - Erkenntnisse aus der Erdsystemmodellierung und Korallendaten (TAPIOLA)

Die Dynamik von Atmosphäre und Ozean in den Tropen stellt ein wichtiges Element des heutigen Erdsystems dar. Wie sich die Tropen jedoch unter anthropogenem Einfluss zukünftig verändern werden, unterliegt großen Unsicherheiten.Daher schlagen wir vor, aus der Paläoperspektive Warmzeiten des Klimas der Vergangenheit mithilfe des iCESM1.2-Erdsystemmodells zu untersuchen, welches explizit Wasserisotope simuliert. Das Design dieser Zeitscheibenexperimente ist auf verschiedene Abschnitte des letzten Interglazials und des mittleren bis späten Holozäns zugeschnitten und erlaubt es, die vom Modell simulierte Saisonalität und interannuelle Variabilität des Hydroklimas mit Daten aus einem einzigartigen Satz fossiler Flachwasserkorallen zu vergleichen. Diese wurden bei Bonaire (Südliche Karibik) gewonnen und liefern Informationen über Meeresoberflächentemperaturen (SST) und Variationen des hydrologischen Kreislaufs in vergangenen Warmzuständen.Die explizite Darstellung von Wasserisotopen im Modell erlaubt einen direkten Vergleich mit den Korallendaten und eine detailliertere Beschreibung des hydrologischen Kreislaufs in vergangen Warmphasen.Im letzten Interglazial folgte die aus Korallen angezeigte Saisonalität der SST in der Karibik der orbital angetriebenen Einstrahlung. Es wurde bisher kaum untersucht, wie interannuelle Variabilität auf unterschiedliche Nuancen interglazialen Antriebs reagiert und ob die Korallensignale auch dekadische Variabilität in der Karibik widerspiegeln. Hier erwarten wir neue Erkenntnisse aus der vom Modell simulierten Variabilität und eine erweiterte Interpretation des Hydroklima-Signals aus fossilen Korallen.Aus dem späten bis mittleren Holozän existieren fossile Korallen für sehr ähnliche Zeitabschnitte sowohl aus der Karibik als auch aus dem tropischen Pazifik, was großes Potential bietet, um die atmosphärische Brücke und die Kovariabilität zwischen den beiden Ozeanbecken aus Korallen- und Modellperspektive zu untersuchen.Die globalen Modellsimulationen werden neue Erkenntnisse zu interannueller Klimavariabilität in der Karibik und ihrer Kopplung mit dem tropischen Atlantik und Pazifik für vergangene Warmzeiten erlauben, was aus Korallendaten allein nicht möglich ist. Wir werden die Hypothese testen, dass das wichtigste Phänomen interannueller Klimavariabilität, das El-Niño/Southern-Oscillation-Phänomen (ENSO), und damit verbundene Fernwirkungen wesentlich zur interannuellen Klimavariabilität in der Karibik beitragen und die unterschiedlichen Ausprägungen von ENSO dabei von Bedeutung sind. Ferner sollen die Modellsimulationen genutzt werden, ENSO-Dynamik und ENSO-Fernwirkungen in vergangenen Warmzeiten zu untersuchen. Dies ist von großer Relevanz in Anbetracht der Unsicherheiten, wie ENSO und das tropische Hydroklima auf den zukünftigen Klimawandel reagieren werden.

Forest management in the Earth system

The majority of the worlds forests has undergone some form of management, such as clear-cut or thinning. This management has direct relevance for global climate: Studies estimate that forest management emissions add a third to those from deforestation, while enhanced productivity in managed forests increases the capacity of the terrestrial biosphere to act as a sink for carbon dioxide emissions. However, uncertainties in the assessment of these fluxes are large. Moreover, forests influence climate also by altering the energy and water balance of the land surface. In many regions of historical deforestation, such biogeophysical effects have substantially counteracted warming due to carbon dioxide emissions. However, the effect of management on biogeophysical effects is largely unknown beyond local case studies. While the effects of climate on forest productivity is well established in forestry models, the effects of forest management on climate is less understood. Closing this feedback cycle is crucial to understand the driving forces behind past climate changes to be able to predict future climate responses and thus the required effort to adapt to it or avert it. To investigate the role of forest management in the climate system I propose to integrate a forest management module into a comprehensive Earth system model. The resulting model will be able to simultaneously address both directions of the interactions between climate and the managed land surface. My proposed work includes model development and implementation for key forest management processes, determining the growth and stock of living biomass, soil carbon cycle, and biophysical land surface properties. With this unique tool I will be able to improve estimates of terrestrial carbon source and sink terms and to assess the susceptibility of past and future climate to combined carbon cycle and biophysical effects of forest management. Furthermore, representing feedbacks between forest management and climate in a global climate model could advance efforts to combat climate change. Changes in forest management are inevitable to adapt to future climate change. In this process, is it possible to identify win-win strategies for which local management changes do not only help adaptation, but at the same time mitigate global warming by presenting favorable effects on climate? The proposed work opens a range of long-term research paths, with the aim of strengthening the climate perspective in the economic considerations of forest management and helping to improve local decisionmaking with respect to adaptation and mitigation.

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