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Beobachtete und erwartete Klimafolgen in Deutschland

<p> <p>Die Folgen des Klimawandels in Umwelt und Gesellschaft werden zunehmend spürbar. Der dritte Monitoringbericht zur Deutsche Anpassungsstrategie an den Klimawandel (DAS) wurde 2023 veröffentlicht und gibt einen breiten Überblick über bereits beobachtete Klimafolgen. Die 2021 veröffentlichte Klimawirkungs- und Risikoanalyse (KWRA) des Bundes zeigt künftige Folgen des Klimawandels in Deutschland.</p> </p><p>Die Folgen des Klimawandels in Umwelt und Gesellschaft werden zunehmend spürbar. Der dritte Monitoringbericht zur Deutsche Anpassungsstrategie an den Klimawandel (DAS) wurde 2023 veröffentlicht und gibt einen breiten Überblick über bereits beobachtete Klimafolgen. Die 2021 veröffentlichte Klimawirkungs- und Risikoanalyse (KWRA) des Bundes zeigt künftige Folgen des Klimawandels in Deutschland.</p><p> <p>Das <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/klima">Klima</a> ändert sich bereits und wird sich auch in Zukunft weiter wandeln. Der <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/klimawandel">Klimawandel</a> manifestiert sich dabei sowohl in langfristigen Klimaänderungen (wie langsam steigenden Durchschnittstemperaturen) als auch in einer veränderten <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/klimavariabilitaet">Klimavariabilität</a> (also stärkeren <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/klimaschwankungen">Klimaschwankungen</a> und häufigeren Extremwetter-Ereignissen wie Stürmen, Dürren, Überschwemmungen und Sturzfluten oder Hitzesommern).Die Klimafolgen sind also vielfältig und haben Einfluss auf unser tägliches Leben.</p> <p>Um die in Deutschland erwarteten Folgen des Klimawandels zu beschreiben, wurden verschiedene Indikatoren entwickelt. Mit ihrer Hilfe können die Folgen und die bereits begonnene <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/anpassung-an-den-klimawandel">Anpassung an den Klimawandel</a> beschrieben, sowie seine weitere Entwicklung verfolgt werden. Dargestellt werden Veränderungen in der natürlichen Umwelt, aber auch gesellschaftliche Folgen wie zum Beispiel die Entwicklung von Einsatzstunden bei wetter- und witterungsbedingten Schadensereignissen. Die fachlichen Grundlagen hat das <a href="https://www.umweltbundesamt.de/node/70366">Kompetenzzentrum Klimafolgen und Anpassung (KomPass</a>) zusammen mit anderen Bundesbehörden erarbeitet.</p> <p>Alle vier Jahre veröffentlicht die Bundesregierung einen Monitoringbericht. Der aktuelle <a href="https://www.umweltbundesamt.de/node/106954">Monitoringbericht</a> erschien im November 2023, der vierte Monitoringbericht ist für November 2027 geplant. Er liefert mit Hilfe von Indikatoren einen breiten Überblick über beobachtete Klimafolgen und die begonnene Anpassung. Mehr als 50 Bundesbehörden, wissenschaftliche Einrichtungen und Universitäten sind an der Erstellung des Monitoringbericht beteiligt.&nbsp;</p> <p>Das Behördennetzwerk „Klimawandel und Anpassung“, ein Netzwerk von 25 Bundesbehörden und -instituten und unterstützt von einem wissenschaftlichen Konsortium, hat in der Klimawirkungs- und Risikoanalyse 2021 (KWRA) über 100 Wirkungen des Klimawandels und deren Wechselwirkungen untersucht und bei rund 30 davon sehr dringender Handlungsbedarf festgestellt. Dazu gehören tödliche Hitzebelastungen - besonders in Städten, Wassermangel im Boden und häufigere Niedrigwasser. Dies hat schwerwiegende Folgen für alle Ökosysteme, die Land- und Forstwirtschaft sowie den Warentransport. Es wurden auch ökonomische Schäden durch ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/starkregen">Starkregen</a>⁠, Sturzfluten und Hochwasser an Bauwerken untersucht sowie der durch den graduellen Temperaturanstieg verursachte Artenwandel, einschließlich der Ausbreitung von Krankheitsüberträgern und Schädlingen.</p> Quelle: Umweltbundesamt 23.11.2015 Animation: Bedrohung durch den Klimawandel – Analyse zur Verletzlichkeit Deutschlands <p>Seit 2011 wurde von 16 Bundesbehörden und -institutionen im Auftrag der Bundesregierung die Vulnerabilität – also Verletzlichkeit – Deutschlands gegenüber dem Klimawandel analysiert.</p> </p><p> </p><p>Informationen für...</p>

Wie wirken sich natürliche Variabilität und anthropogen bedingte Änderungen auf die stratosphärische Brewer-Dobson Zirkulation und den Ozonfluss in die Troposphäre aus?

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.

Historische Klimatologie - Klimarekonstruktionen in Mitteleuropa

Regional differenzierte Klimarekonstruktion fuer Mitteleuropa anhand direkter und indirekter Klimadaten. Angestrebt werden quantitative Zeitreihen mit einer Aufloesung von Jahreszeitenwerten oder darunter. Das Arbeitsgebiet erstreckt sich vom Ostseeraum bis zum Alpenrand und schliesst raeumlich wie auch inhaltlich an benachbarte Forschungsgebiete an, mit denen im Rahmen der ESF staendig Kontakt gehalten wird. Das Vorhaben ist methodisch sehr breit angelegt. Die Daten werden derzeit in einer Datenbank abgelegt.

Methoden zur Paläoklima- und Paläoumweltrekonstruktion in terrestrischen Environments anhand biotischer Proxies

In dem Projekt sollen auf biotischen Proxies basierende quantitative Methoden zur Klima- und Umweltrekonstruktion in terrestrischen Environments und in verschiedenen Klimasystemtypen (Greenhouse-, Intermediär- und Icehouse-Klimasystem) verbessert, weiterentwickelt und angewendet werden. Ausgehend von den bisherigen Ergebnissen sowie den wissenschaftlichen Anforderungen im Bereich der Paläoklima- und Paläoumweltforschung sollen folgende Themenkomplexe bearbeitet werden: 1. Ausbau der neu entwickelten Methoden der 'Probability Coexistence Thermosphere' (PCT) und der 'Modern Analogues Vegetation Types' (MAV). 2. Verbesserung des CLAMP-Verfahrens für europäische Floren durch Entwicklung eines neuen Eichdatensatzes mit Hilfe von sogenannten 'synthetischen Floren'. 3. Entwicklung von neuen Verfahren (a) zur Rekonstruktion der Baum-/bzw. Waldgrenze mit Anwendungen auf das Känozoikum der Alpen und (b) zur 'objektivierbaren' Parallelisierung von Pollenprofilen im Quartär. 4. Analyse natürlicher Klima- und Umweltschwankungen unter dem Aspekt der selbstorganisierten Kritizität: Insgesamt wird mit diesen Arbeiten auch ein wesentlicher Beitrag zu einem besseren Verständnis der natürlichen Klimadynamik sowie der Wechselwirkungen zwischen Klima und Biosphäre geleistet.

Variabilität der Biodiversität und ökosystemarer Leistungen entlang des El-Niño-Gradienten in peruanischen und brasilianischen Waldregionen

Dynamik des postglazialen Ökosystems südwestliche Ostsee - Untersuchung der Wechselwirkung zwischen Umwelt und Biosphäre anhand organisch-wandiger und kieseliger Mikrofossilien

Die südwestliche Ostsee ist die Schlüsselregion für den Austausch von niedrigsalinem Oberflächenwasser und höhersalinem, sauerstoffreichem Bodenwasser zwischen der eigentlichen bzw. zentralen Ostsee und dem Skagerrak/Kattegat bzw. der Nordsee. Dieses System wird durch die Richtung und Intensität der Winde bestimmt und ist damit letztendlich durch das zyklonale Wettersystem des Nordatlantiks und die Golfstromaktivität kontrolliert. Die wesentliche Intention des beantragten Projektes ist die Untersuchung der Auswirkungen von holozänen Klimavariationen auf das Ökosystem Ostsee, welche sowohl durch die Sedimentabfolge als auch durch den Fossilinhalt reflektiert werden. Hierzu ist die Untersuchung der durch unterschiedliche Wind-/ Sturm- und Niederschlagsintensität hervorgerufenen Veränderungen der Salinität, der Nährstoffflüsse und des Sauerstoffgehalts der südwestlichen Ostsee vorgesehen. Diese können anhand organisch-wandiger und kieseliger Mikrofossilien, deren morphologischen Variationen, Arten-Sukzession und der chemischen Veränderungen bei der Einbettung nachgewiesen werden. Ziel dieses Projektes ist es, die Wechselwirkung zwischen Umwelt und Phyto-/Zooplankton im Ablauf der holozänen Entwicklungsgeschichte der südwestlichen Ostsee zu erfassen. Die zu erwartenden Ergebnisse sind Grundlagen zur Differenzierung natürlicher und anthropogener Umweltveränderungen sowie Datenbasis zur Modellierung zukünftiger Umweltveränderungen durch Klimaschwankungen.

Schwerpunktprogramm (SPP) 1006: Bereich Infrastruktur - Internationales Kontinentales Bohrprogramm, Teilprojekt: Die Verknüpfung von terrestrischen und marinen Ökosystemreaktionen auf Klimaschwankungen seit der letzten Zwischeneiszeit in südosteuropäischen Refugien (Ohridsee und Golf von Korinth)

Dieses hybride ICDP/IODP-Projekt hat zum Ziel: (a) die empfindliche Vegetationsreaktion von zwei Zufluchtsorten auf der Balkanhalbinsel (Ohrid/ICDP im Norden und Korinth/IODP im Süden) im letzten Klimazyklus auf hundertjähriger Skala zu verbinden, (b) die Lead-Lag-Beziehungen zwischen terrestrischen und marinen Ökosystemen auf globale Klimaschwankungen auf lokaler und regionaler Ebene in bestimmten stratigraphischen Horizonten seit der letzten Zwischeneiszeit zu untersuchen. Die beiden Untersuchungsgebiete liegen in Schlüsselpositionenen im östlichen Mittelmeerraum, der sehr empfindlich auf abrupte Klimaschwankungen reagiert und es erlaubt, Einflüsse sowohl aus höheren (z. B. Nordatlantik) als auch aus niedrigeren Breitengraden (z. B. afrikanischer Monsun) nachzuweisen. Die Bestimmung der Zusammensetzung, Fülle und der Abfolge der Vegetation in den nördlichsten und südlichsten Refugialstandorten des Pindus-Gebirges wird es uns ermöglichen, bioklimatische Schwellenwerte und die Vegetationsdynamik während einer Zeit abrupter Klimaschwankungen mit hoher Amplitude zu rekonstruieren. Neben Vegetationsverschiebungen erfassen Sedimente aus dem Golf von Korinth auch Veränderungen in marinen Ökosystemen. Somit können Lead-Lag-Beziehungen im lokalen Ausdruck der Klimaschwankungen zwischen dem terrestrischen und dem marinen Bereich unter Umgehung chronologischer Unsicherheiten bestimmt werden. Das Verständnis des Zusammenspiels zwischen klimatischen, ökologischen und tektonischen Faktoren auf suborbitaler Ebene innerhalb des Grabensystems wird es uns folglich ermöglichen, das Hauptziel der IODP Exp. 381 zu erreichen. Durch die Untersuchung der Vielfalt und Fülle der gemäßigten Baumarten während der letzten Eiszeit greift dieses Projekt eines der wichtigsten wissenschaftlichen Ziele des SCOPSCO ICDP-Projekts auf, das sich mit Pflanzenresilienz und Schutzstrategien in Südosteuropa befasst.

Sonderforschungsbereich (SFB) 1211: Evolution der Erde und des Lebens unter extremer Trockenheit, Teilprojekt B01: Biogeographische Geschichte von Pflanzengesellschaften

Vier Fragestellungen stehen hierbei im Mittelpunkt: 1) Wie setzt sich die Vegetation im extrem trockenen Kernbereich der Atacama zusammen und welchen räumlichen und zeitlichen Schwankungen ist sie unterlegen? 2) Erfolgte die Besiedlung und Diversifizierung korreliert mit klimatischen und geologischen Ereignissen, welche als Ursache für die Aridität der Atacama zu sehen sind? 3) Sind diversifizierte Pflanzengruppen in der Atacama das Produkt einer einmaligen oder mehrmaligen Kolonisierung? 4) Spiegelt sich die Fragmentierung ausgewählter Arten in der Atacama in der genetischen Diversität wider oder wird diese positiv durch die Samenbank bzw. Ausbreitungsereignisse beeinflusst. Um diese Fragen zu beantworten, schlagen wir eine Kombination floristischer und molekularbiologischer Methoden vor: floristische Aufnahmen, ex-situ Kultivierung, molekulare Phylogenien ausgewählter und artenreicher Atacama Gruppen, sowie Populationsgenetik von Modelarten.

Lokale stochastische Subgitterskalenmodellierung in der effizienten Simulation der geophysikalischen Strömungsdynamik

Es gibt konzeptionelle Gründe, Interesse an effizienten Atmosphärenmodellen zu haben, weil diese tiefere Einblicke in der Atmosphärendynamik erlauben, z.B. in Hinsicht auf Klimavariabilität. Solche Modelle sind aber auch ein nützliches Werkzeug bei Untersuchungen der Klimasensitivität oder des Paläoklimas, wo sehr viele oder sehr lange Integrationen benötigt werden und somit die Recheneffizienz eine wichtige Rolle spielt. Besonders bei diesen Anwendungen muss darauf Wert gelegt werden, dass die unvermeidlichen Subgitterskalenparametrisierungen möglichst viel auf ersten Prinzipien basieren. Die stochastische Modenreduktion (SMR) bietet hier eine Strategie, bei der ein großer Teil der Parametrisierung auf Papier hergeleitet wird, wenn bestimmte Terme, die Wechselwirkungen zwischen nichtaufgelösten Moden beschreiben, durch einen einfachen stochastischen Prozess modelliert werden können. In früheren Anwendungen der SMR wurden die reduzierten Atmosphärenmodelle immer im Spektralraum formuliert. Somit koppelt die dazugehörige globale subgitterskalige Parametrisierung alle aufgelösten Moden miteinander. Letztes begrenzt die Anwendbarkeit der Methode auf niedrigdimensionale Systeme. Um dieses Problem zu umgehen, ist unlängst eine Implementierung der SMR für gitterbasierte Raumdiskretisierungen entwickelt worden, die in einer lokalen Parametrisierung resultiert. Diese Strategie wurde bis jetzt nur im Rahmen der Burgersgleichung getestet. Das vorgeschlagene Projekt soll signifikant dazu beitragen, die lokale SMR auf realistische Modelle der Atmosphärendynamik anzuwenden. Dabei sollen subgitterskalige Parametrisierungen für die barotrope Vorticitygleichung und für die Flachwassergleichungen auf der f-Ebene konstruiert werden. Beide Modelle beinhalten wesentliche Eigenschaften, die berücksichtigt werden müssen, wenn man die lokale SMR auf die allgemeinen Gleichungen für die Beschreibung der Atmosphärendynamik anwenden will. Die neuen subgitterskaligen Parametrisierungen sollen folgende Kriterien erfüllen: i) sie sollen systematisch aus den Modellgleichungen unter einer relativ kleinen Anzahl von Grundannahmen hergeleitet werden ii) sie sollen so konsistent wie möglich mit den Erhaltungseigenschaften der Gleichungen sein und iii) sie sollen eine minimale (falls möglich gar keine) Anpassung an Daten der aufgelösten Skalen verwenden. In der Klimamodellierung existiert ein großer Bedarf an physikalisch basierten und auflösungsunabhängig formulierten stochastischen Parametrisierungen. Die Entwicklung von subgitterskaligen Parametrisierungen mittels der SMR, wie in diesem Projekt vorgeschlagen, wird zu solchen Verfahren beitragen. Die Turbulenzparametrisierung in grob auflösenden Simulationen ist ein anderes Feld, das von einer solchen Entwicklung profitieren kann.

Instabilitäten der Eisschilde, TP 1: Quantifizierung der Feste-Erde-Komponente in der Klimadynamik Erde

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