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Aerosol-Wolken-Niederschlags-Wechselwirkungen für regionale Emissionen

Aerosol-Wolken-Wechselwirkungen stellen einen der wesentlichen Unsicherheitsfaktoren bei Verständnis und Quantifizierung der geographischen Verteilung von Wolken- und Niederschlagseigenschaften, aber auch des Strahlungsantriebs des globalen Klimawandels dar. Die grundlegende Idee des Projekts ist es, regional unterschiedliche Trends in anthropogenenen Emissionen von Aerosolen zu nutzen, um deren Einfluss auf Trends in Wolken-, Niederschlags- und Strahlungsgrößen zu bestimmen. Hierzu sollen verschiedene Szenarien in Multi-Klimamodell-Ensembles ('historische' Simulationen mit allen Strahlungsantrieben und 'Aerosol'-Simulationen mit allen Antrieben außer anthropogenem Aerosol) analysiert werden und mit Beobachtungsdaten verglichen werden. Konkret werden vier Fragen untersucht:(i) Welche Beziehung besteht zwischen regionalen Trends in Aerosolemissionen und Wolken-Strahlungs-Effekten? - Diese Studien analysieren Simulationen aus dem Multi-Modell-Ensemble.(ii) Wie erfolgreich reproduzieren die Modelle beobachtete Trends? Hier werden die Klimamodelle mit Beobachtungsdaten verglichen.(iii) Welchen Einfluss haben Emissionstrends für Aerosole und resultierende Strahlungsantriebe auf die atmosphärische Zirkulation? Simulationen mit dem Aerosol-Klima-Modell ECHAM6-HAM2 sollen für drei Zeitscheiben durchgeführt und analysiert werden.(iv) Welche Rolle spielen Emissionstrends für Änderungen in Extremniederschlägen in Südost-Asien? - Mit speziellen Simulationen sollen die verschiedenen Hypothesen getestet werden.

Nachwuchsgruppen Klima, Umwelt und Gesundheit: Aktive Mobilität zur Förderung von Gesundheit und Umweltschutz, Teilprojekt 1: Gesundheits- und klimabezogene Korrelate von Mobilitätsverhaltensweisen unter aktuellen und zukünftigen Klimabedingungen (AMBER)

Moderne Seespiegelschwankungen des Lake Abaya, Süd-Äthiopien - Die Analyse eines Process-Response-Systems im Wirkungsfeld zwischen Human Impact und natürlichen Wasserhaushaltsschwankungen

Gegenstand des Forschungsvorhabens sind die modernen Seespiegelschwankungen des Lake Abaya, eines Rift-Valleys-Sees im südlichen Äthiopien und die Erfassung des hierfür verantwortlichen Ursachengefüges. Die Seespiegelstände des Lake Abaya unterliegen seit 1989 einem kontinuierlichem Anstieg, während in demselben Zeitraum die jährlichen Abflussmengen der Tributäre abnehmen. Der natürliche Wasserhaushalt wird durch den seit Anfang der 70er Jahre des 20. Jahrhunderts kontinuierlich zunehmenden Bevölkerungsdruck und der damit einhergehenden Intensivierung der Landnutzung und der hieraus resultierenden drastischen Zunahme der Bodenerosion überprägt. Die raum-zeitliche Bewertung der Abflussbildungs- und Erosionsprozesse im Einzugsgebiet erfordert zunächst die Bilanzierung des Sedimentationsverhaltens, vorgenommen mit Hilfe sedimentologischer Analyse von Delta- und Schwemmfächerablagerungen. Die Datierung dieser sehr jungen Sedimente erfolgt mit Hilfe der Analyse der radioaktiven Isotope 137Cs und 210Pb. Gleichzeitig soll anhand des organischen Pollutants DDT und seiner metabolisierten Abbauprodukte DDE und DDD eine alternative Möglichkeit der Altersdatierung dieser sehr jungen Sedimente überprüft werden. Der sich in Raum und Zeit verändernde Einfluss des Menschen auf den Landschaftshaushalt wird für den Zeitraum ab 1981 über die Veränderungen des Vegetationsbedeckungsgrades (NVDI) auf der Grundlage von NOAA-AVHRR Bilddaten erfasst. Durch Einbeziehung von Zensusdaten dienen die NDVI-Daten dann als Grundlage einer räumlichen Gewichtung des Landnutzungsverhaltens. Die Verknüpfung dieser Datenreihen mit den Analysen des aktuellen Wasser- und Schwebstoffhaushaltes unter Einbeziehung der Klimamessreihen erlaubt schließlich die Modellierung des Wasser- und Schwebstoffhaushaltes für die letzten 20 Jahre des 20. Jahrhunderts. Unter Einbeziehung der Ergebnisse der Sedimentanalyse in diese Modellierungsansätze sollen so schließlich für das 20. Jahrhundert der Wasserhaushalt, der Schwebstoffhaushalt und die Bodenerosionsgefährdung in Raum und Zeit modelliert werden.

Einfluss der Durchmischungstiefe auf Zooplankton-Phytoplankton Interaktionen im Pelagial

Der Großteil der Primärproduktion in Seen erfolgt in der durchmischten Oberflächenschicht, deren Tiefe saisonal und geographisch stark variiert. Eine Verringerung der Tiefe dieser Schicht (=Durchmischungstiefe) erhöht die durchschnittliche Lichtversorgung des Phytoplanktons, und somit meist auch die spezifische Primärproduktion. Laborarbeiten zeigen, dass derart erhöhte Primärproduktion nicht immer in der Nahrungskette nach oben weitergegeben wird. Verbesserte Lichtversorgung verschiebt oft die elementare Zusammensetzung der Algenbiomasse in Richtung hoher C:P-Quoten, was die Futterqualität der Algen für das herbivore Zooplankton herabsetzt. Unter Laborbedingungen kann eine Erhöhung der Lichtversorgung sogar die paradoxal anmutende Verringerung der Zooplanktonproduktion bewirken. Unter welchen Umständen dieses Phänomen im Freiland auftreten kann ist gänzlich unerforscht. Wir beabsichtigen, die Einflüsse der Durchmischungstiefe auf die Dynamik von Zooplankton, Phytoplankton, Nährstoffen und Licht in kontrollierten Freilandexperimenten zu untersuchen. Besonders berücksichtigt werden dabei die modulierenden Einflüsse des Nährstoffgehaltes des Wassers. und von tagesperiodischen Wanderungen des Zooplanktons zwischen Oberflächen- und Tiefenwasser. Die Experimente orientieren sich an Voraussagen eines dynamischen Modells, welches im Laufe des Projektes weiterentwickelt werden soll. Da die Durchmischungstiefe klimatisch beeinflusst ist, können die gewonnenen Erkenntnisse zur Abschätzung der Folgen globaler Klimaveränderungen für den Stoff- und Energiehaushalt von Seen beitragen.

Sklerochronologie und Isotopie von Korallen in Belize, Zentralamerika

Vom größten Riffkomplex des Atlantischen Ozeans vor der Küste von Belize (Zentralamerika) liegen bislang keine historischen Klimadaten aus Korallen vor. In dem hier beantragten Projekt sollen 18 bereits vorliegende Bohrkerne aus massiven Korallen von Belize sklerochronologisch und geochemisch untersucht werden. Variationen der Wachstumsraten und Schwankungen in der isotopischen Zusammensetzung von Kohlenstoff und Sauerstoff in den Korallenskeletten sollen ermittelt werden, um eine Klimageschichte der letzten 150-200 Jahre für die Region aufzustellen. Da die Kerne in unterschiedlichen Rahmenbedingungen (offenmarine, lagunäre und landnahe Position; unterschiedliche Wassertiefen) genommen wurden, sollte es weiterhin möglich sein, Einflüsse lokaler Variationen von Umweltparametern wie Temperatur, Salinität, Nährstoffgehalten und Licht zu entziffern. Die Ergebnisse dieser Studie sollen mit publizierten historischen Klimadaten des COADS (comprehensive ocean-atmosphere data set) Datensatzes verglichen werden. Weiterhin ist geplant, die Daten mit anderen im Atlantik im Bereich der Sklerochronologie tätigen Arbeitsgruppen auszutauschen, um einen Beitrag zur Rekonstruktion der Veränderlichkeiten von Meeresströmungen und Klima im karibisch-atlantischen Raum zu leisten.

Spät- und postglaziale Umweltbedingungen im Bereich der ganzjährigen südhemisphärischen Westwinddrift; eine Fallstudie an Seesediment-, Torf- und Dendroarchiven der Südanden

Im Rahmen einer interdisziplinären Studie sollen palynologische, sedimentologische und geochemische Untersuchungen an Seesedimenten und Torfkernen sowie dendroökologische Studien dazu beitragen, spät- und postglaziale Klimaschwankungen der Westwinddriftzone sowie regionale Klima- und Umwelteinflüsse (z.B. Vulkanismus) zu analysieren. Die regionalen Klimaeinflüsse sollen räumlich- und parameterbegrenzt modelliert werden. Datierungen früherer Meeresspiegelstände sollen Phasen und Dynamik der durch die Eisabschmelzung verursachten isostatischen Hebung der Anden aufzeigen. Außerdem soll der Einfluss globaler anthropogener Klimafaktoren und Stoffemissionen auf der dünn besiedelten Südhalbkugel anhand der natürlichen Variabilität von atmosphärisch eingetragenen Spurenelementen in Torfkernen untersucht werden. Die gewonnenen Proxydaten sollen das globale Datennetz von Paläoumwelt- und Klimadaten des jungen Quartärs wesentlich ergänzen.

Schwerpunktprogramm (SPP) 1158: Antarctic Research with Comparable Investigations in Arctic Sea Ice Areas; Bereich Infrastruktur - Antarktisforschung mit vergleichenden Untersuchungen in arktischen Eisgebieten

Ziel des Vorhabens ist es, die solaren Einstrahlungsbedingungen in der Antarktis in Abhängigkeit der Wellenlänge zu untersuchen. Das Projekt soll ein verbessertes Verständnis der besonderen Strahlungsverhältnisse in polaren Regionen der Erde ermöglichen, um die Auswirkungen des zunehmenden Treibhauseffekts und des weiter voranschreitenden Ozonabbaus in Zukunft besser abschätzen zu können. Zur Charakterisierung der Einstrahlung soll ein Messsystem zur Erfassung der spektralen Strahlstärke wie auch der spektralen Bestrahlungsstärke zwischen 290-2500 nm bei verschiedenen Atmosphärenbedingungen konfiguriert werden. Ferner werden Strahldichten in Abhängigkeit des Einfallswinkels modelliert, wobei die bidirektionale Reflektionsfunktion des Untergrunds berücksichtigt werden soll. Die Modellrechnungen dienen der Vorbereitung weiterer Messkampagnen. Aufgrund der Vorerfahrungen in anderen Gebieten der Erde (u.a. in den Hochlagen der Alpen) ist damit zu rechnen, dass insbesondere Wolken und die hohe Schneealbedo in der Antarktis das Strahlungsfeld wesentlich modifizieren.

Climate effects on woody debris on and in Alpine soils

Potentielle natürliche Vegetation

Die potentielle natürliche Vegetation (PNV) stellt einen gedachten Zustand dar, bei dem die abiotische Qualität des Standortes (Boden- und Klimafaktoren) in Beziehung gesetzt wird zu der jeweils zugeordneten, als höchstentwickelbar zu denkenden Vegetation. Der direkte Einfluss des Menschen auf die Vegetationsentwicklung wird dabei gedanklich ausgeblendet und es verbleibt nur das Beziehungsgefüge zwischen Vegetation und der Summe der Standortfaktoren. Letztere können gegenüber dem ursprünglichen Zustand vom Menschen deutlich abgewandelt sein, sei es durch Beeinflussung des Grundwasserhaushaltes oder der Flussdynamik, dauerhafte Aufdüngung und mehr. Die PNV folgt einem aktualistischen Ansatz und kann für unterschiedliche Zeitstellungen entworfen werden. Die vorliegende Karte beschreibt die "heutige" PNV auf der Grundlage vegetationskundlicher Forschungen vor allem seit 1950 sowie von Kartierungen etwa von 1990–2005.

Verifikation und Struktur des tatsaechlichen troposphaerischen Temperaturtrends auf der Nordhalbkugel 1931-1980

Auf der Grundlage der im Institut des Antragstellers bereits global aufbereiteten Daten, unter Anwendung von erprobten Methoden, alle diese und ergaenzende Einzeldaten miteinander vergleichbar zu machen, kann aus revidierten Luftdruck- und Geopotentialfeldern der Trend der troposphaerischen Schichtdicke hemisphaerisch hergeleitet und dem am Boden sowie in 300 mbar berechneten Temperaturtrend zuverlaessig zu beantworten. Auf diese Weise wird uns ein empirisches Raster sichere Schluesse aktuell wirksamer Klima-Faktoren geliefert.

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