Der Süßwassereintrag in den Arktischen Ozean stellt einen wichtigen Antriebsmechanismus für regionale Meeresspiegeldynamik in der Arktis dar. Salzarmes Oberflächenwasser erzeugt und unterhält eine starke Schichtung im Arktischen Ozean. Diese Halokline schirmt größtenteils das kalte polare Oberflächenwasser und das Meereis von wärmerem Tiefenwasser atlantischen Ursprungs ab und verhindert so vertikale Wärmeflüsse. Veränderungen des Süßwassergehalts werden wahrscheinlich den regionalen Meeresspiegel direkt beeinflussen, aber ebenso wird eine modifizierte Ozeandynamik durch Massentransporte innerhalb der Arktis den Meeresspiegel verändern. Das hydrologische Regime des kontinentalen Abflusses unterliegt Schwankungen. Leider sind kontinuierliche Aufzeichnungen von kontinentalem Abfluss in den Arktischen Ozean zu selten, um wichtige wissenschaftliche Fragen über das Langzeitverhalten und die Entwicklung von arktischem Meeresspiegel und Klima zu bearbeiten. Neben in-situ Beobachtungen und hydrologischen Modellen eröffnen Satellitengravimetrie (GRACE) und Satellitenaltimetrie neue Möglichkeiten, die Hydrologie von großen Einzugsgebieten zu beobachten. Dies geschieht, im dem man mit diesen Fernerkundungsmethoden die Größe von Wasserspeichern in den Einzugsgebieten und Pegelstände entlang von Flüssen misst, die dann auf verschieden Arten in Abfluss umgerechnet werden können. Für Meereis-Ozeanmodelle bedeutet die Seltenheit von Abflussinformationen in der Arktis, dass der Jahresgang des Abflusses als stationär angenommen wird. In unserem Projekt werden wir diese Annahme aufheben und ein Meereis-Ozeanmodell benutzen, um den Einfluss von zeitlich variablem Abfluss auf die arktische Ozeanzirkulation und das Süßwasserbudget zu untersuchen. Das Hauptziel der Projektes ist es, die Reaktion von Meeresspiegel und Hydrographie in der Arktis auf Veränderungen des hydrologischen Regimes über borealen Einzugsgebieten abzuschätzen und zu quantifizieren. Die Projektziele tragen zur Strategie des Schwerpunktprogramms 1889 bei, indem 1)die Datensätze und Zeitreihen von hydrologischen Parametern über borealen Einzugsgebieten durch den Einsatz von geodätischen satellitengestützten Fernerkundungsmethoden (zeitliche auflösenden Gravimetrie, Satellitenaltimetrie) verbessert werden und lange und hochauflösende Zeitserien für alle großen Einzugsgebiete, die in den Arktische Ozean entleeren, erstellt werden. 2) Sensitivität von Meereis- und Ozeandynamik auf Veränderungen des Süßwasserantriebs (u.a. Abfluss) analysiert wird. 3) Modellergebnisse über Veränderungen des kontinentalen Abflusses verglichen werden mit seit 1990 beobachteter Variabilität von flüssigen Süßwassergehalt (und damit verbundenen sterischen Meeresspiegeländerungen) im Arktischen Ozean und im Nordatlantik. Nicht nur dienen diese Vergleiche der Modellbewertung, sondern sie unterstützen auch die Interpretation relativ seltener ozeangraphischer in-situ Beobachtungen.
In der Mongolei herrscht ein extrem kontinentales Klima, das durch eine große zeitliche und räumliche Variabilität gekennzeichnet ist. Diese Variabilität ergibt sich daraus, dass die Mongolei im Rand bzw. Überschneidungsbereich verschiedener Zirkulationssysteme liegt. Mit dem spärlichen meteorologischen Stationsnetz und Messreihen von maximal 40-60 Jahren kann die raum-zeitliche Klimavariabilität kaum erfasst werden. Ausgehend von dendrochronologischen Untersuchungen im Nordwesten der Mongolei sollen im Verbreitungsgebiet der Lärchenwälder in der Gebirgswaldsteppe der Mongolei mit einem weitgespannten Netzwerk von Probenstandorten an der oberen und unteren Waldgrenze in sechs Teilgebieten die regionalen Disparitäten des Klimaeinflusses erfasst und charakterisiert werden. Dafür sollen Chronologien der Jahrringbreite, maximalen Spätholzdichte, Isotopenverhältnisse und der Häufigkeit von Extremwerten berücksichtigt werden. Lange Chronologien der Jahrringbreite, der maximalen Spätholzdichte und der Isotopenverhältnisse dienen der Ermittlung der zeitlichen Variabilität der allgemeinen Wachstumsbedingungen und der Rekonstruktion der Sommertemperaturen und Niederschlagsverhältnisse. Diese Chronologien sollen auch für den überregionalen Vergleich mit angrenzenden Gebieten zur Verfügung stehen. Die räumlichen Disparitäten des Baumwachstums als Ausdruck der lokalen und regionalen Klimaeinflüsse sollen vor allem anhand von Altersklassen-Chronologien sowie mit Hilfe von Einzeljahranalysen charakterisiert werden. Mit diesem synoptischen Untersuchungsansatz wird es erstmals möglich, die raum-zeitliche Klimavariabilität im Bereich der Gebirgswaldsteppe der Mongolei zu beschreiben. Damit werden gleichzeitig bessere Voraussetzungen für die Interpretation der Chronologien von Einzelstandorten geschaffen.
Der Petén-Itzá-See, gelegen in den nördlichen Neotropen Zentralamerikas, ist ein einzigartiger Ort, um den Klima- und Umweltwandel in der Vergangenheit und Gegenwart zu verstehen. Aufgrund seiner Anfälligkeit für bedeutende Klimatreiber wie die Innertropische Konvergenzzone (ITCZ) und die Atlantische Meridionale Umwälzzirkulation (AMOC) bietet der See eine ideale Umgebung zur Untersuchung der Auswirkungen klimatischer und vulkanischer Ereignisse auf die Landschaft und die Reaktion der Ökosysteme. Seine Nähe zu großen vulkanischen Zentren in West-Zentralamerika macht ihn zu einem besonderen Standort, um die Wechselwirkung von Klima und Vulkanismus im Laufe der Zeit zu erforschen und die kombinierten Auswirkungen auf terrestrische und aquatische Ökosysteme zu bewerten. Im Jahr 2006 wurden vom International Continental Scientific Drilling Program (ICDP) Sedimentkerne aus dem Petén-Itzá-See gewonnen, die eine der längsten und ältesten kontinentalen Sedimentabfolgen in den nördlichen Neotropen darstellen und etwa 400.000 Jahre umfassen. Durch jüngste Fortschritte in der Chronologie dieses Archivs ist es nun möglich, Klimasignale zu untersuchen, die älter als 80.000 Jahre sind, einschließlich des MIS5-Interglazials (Marines Isotopenstadium 5; 130-70 ka BP). Diese Periode, die als Analogon zur heutigen globalen Erwärmung betrachtet wird, ist besonders wertvoll, um die Reaktionen von Ökosystemen in einer biodiversen und dicht besiedelten Region wie den Tiefländern Zentralamerikas zu verstehen und mögliche Anwendungen für zukünftige Klimaszenarien abzuleiten. Dieses Projekt zielt darauf ab, die Auswirkungen des früheren Klimas auf terrestrische und aquatische Ökosysteme in den Tiefländern Zentralamerikas während MIS5 zu analysieren. Wir werden innovative Biomarker, darunter n-Alkane und GDGTs, anwenden, um Veränderungen in der Produktivität des Sees, der Vegetationsdecke, den Wasserspiegeln, der Sauerstoffversorgung am Grund und der atmosphärischen Temperatur zu rekonstruieren. Durch die Analyse dieser Proxys möchten wir klimatische Unterschiede und mögliche Umweltunterschiede in den Neotropen identifizieren. Das Projekt wird auch die Reaktion der Ökosysteme auf zwei bedeutende quartäre Eruptionen untersuchen, die in den Sedimenten des Petén-Itzá-Sees dokumentiert sind: L-Tephra (124 ka BP) und Los Chocoyos (75 ka BP), die in verschiedenen Klimakontexten auftraten. Wir werden dabei speziell untersuchen, ob diesen Ereignissen ein vulkanischer Winter folgte, und die Erholungszeiten von See und Landschaft analysieren. Diese Forschung wird wertvolle Erkenntnisse für die Paläoklimatologie und Vulkanologie sowie für die Untersuchung des quartären Klimas in den globalen Tropen liefern und gleichzeitig relevante Daten für die Planung der Resilienz von Ökosystemen in den Tiefländern Zentralamerikas bereitstellen.
Neuere Untersuchungen (Kalyabina-Hauf & Ananjeva 2004, Andres et al. 2014) weisen darauf hin, dass die Unterarten Lacerta agilis agilis und Lacerta agilis argus möglicherweise nur schwach differenziert sind. Untersuchungen auf der Grundlage einer größeren Stichprobe liegen aber noch nicht vor. Der bekannte deutsche Arealanteil der Unterart L. a. agilis ist nach Bischoff (1988) größer als 1/10 des Weltbestandes, zudem liegt er im Arealzentrum. Somit ist Deutschland für die weltweite Erhaltung der Nominatunterart L. a. agilis in hohem Maße verantwortlich. Für die Art insgesamt hat Deutschland eine allgemeine Verantwortlichkeit. Die Zauneidechse kommt in allen Bundesländern autochthon vor. Im durch atlantisches Klima geprägten Nordwesten ist die Dichte deutlich geringer als in den kontinentalen Regionen. Die Höhenverbreitung erstreckt sich von den Küstendünen bis auf circa 1.700 m über NHN, Schwerpunkte bestehen aber in den planaren und kollinen Lagen (Blanke 2010). Für den Zeitraum 2000 bis 2018 beträgt die TK25-Q-Rasterfrequenz 50,01 %, die Art ist somit als häufig einzustufen. Für den langfristigen Bestandstrend wird ein starker Rückgang eingeschätzt. Beim Kulturfolger Zauneidechse lässt sich dieser auf den gravierenden Landschaftswandel im vergangenen Jahrhundert zurückführen (Industrialisierung der Landwirtschaft, Verlust von Saum- und Übergangsbereichen durch Flurbereinigungen, zunehmende Versiegelung und Isolation u. v. m.). Anscheinend ist die Art von der zunehmenden Monotonisierung der Landschaft besonders stark betroffen. Eine wesentliche Gefährdung von Zauneidechsen liegt in unzureichenden oder gar ungeeigneten Schutzmaßnahmen. Im kurzfristigen Bestandstrend wird eine starke Abnahme beobachtet, die sich in einer geringeren Rasterfrequenz widerspiegelt. Da die Zauneidechse als Art des Anhangs IV der FFH-Richtlinie bei vielen Eingriffen erfasst werden muss und seit der Novelle des BNatSchG im Jahr 2010 von einem deutlich erhöhten Erfassungsgrad auszugehen ist, scheiden Erfassungsdefizite als Grund für die abnehmende Rasterfrequenz aus. Die merklichen Rückgänge in der Vergangenheit und die aktuell noch häufigen Vorkommen führen zu einer Einstufung der Zauneidechse als Art der „Vorwarnliste“. Der kurzfristige Bestandstrend hat sich zu einer starken Abnahme verschärft. Der langfristig starke Rückgang und die Rote-Liste-Kategorie bleiben unverändert. Die Zauneidechse ist vor allem aufgrund folgender Ursachen gefährdet: Direkte Verluste von Habitaten durch Eingriffe (z. B. Bau von Siedlungen, Neu- und Ausbau von Verkehrswegen, Photovoltaik-Anlagen) und/oder deren Folgemaßnahmen (Verfüllung von Abgrabungen, Ersatzaufforstungen in bestehenden Lebensräumen etc.); Verkleinerung und Isolation von Habitaten; kürzere Intervalle bei der Instandhaltung von Verkehrswegen (v. a. Maßnahmen im Gleisbett der Eisenbahn); Zerschneidung von Teilhabitaten (z. B. durch Lärmschutzwände an Verkehrswegen); unwirksame oder kontraproduktive „Schutzmaßnahmen“ in Folge von Eingriffen: Umsiedlungen in ungeeignete oder bereits besiedelte Flächen (meist kombiniert mit viel zu kurzen Fangzeiträumen), Ersatzlebensräume in geringerer Qualität und Größe, nicht funktionsfähige Artenschutzmaßnahmen (für die ortstreue Zauneidechse nicht erreichbar, ihren Habitatansprüchen nicht genügend); Änderungen in Waldbewirtschaftung und -struktur: Abkehr von Kahlschlägen, Aufforstung von Lichtungen in Wäldern und Begradigung von Waldrändern, Änderungen der Pflanzenartenzusammensetzung, Aus- und Neubau von Forstwegen; Änderungen in der Landwirtschaft: Flurbereinigungsverfahren ohne oder mit unzureichender Berücksichtigung naturschutzfachlicher Anforderungen, Verlust oder Verschmälerung von Säumen, Randstreifen, Brachen, Wiesen; Anbau von Wintergetreide und hochwüchsigen Energiepflanzen statt Hackfrüchten und Sommergetreide; Ausbau von Wirtschaftswegen; Verbrachung und Verbuschung von Habitaten aufgrund fehlender oder nicht angepasster Pflege (zu großflächige, zu häufige und tiefe Mahd; zunehmende extensive Beweidung in Schutzgebieten u.a.); Qualitätsminderung von Habitaten durch hochwüchsige und dichte Vegetation infolge von Eutrophierung oder der Ausbreitung invasiver Neophyten; Verlust von Kleinstrukturen und Beschattung. Entscheidend für den Erhalt bestehender Populationen und ihrer Lebensräume ist die konsequente Anwendung des geltenden Artenschutzrechtes bei Eingriffen, aber auch bei der land- und forstwirtschaftlichen Flächennutzung. Besondere Rücksicht ist auch bei Maßnahmen an den Böschungen und Rändern von Straßen, Feld- und Waldwegen sowie in Abgrabungen notwendig. Der zunehmenden Monotonisierung der Landschaft sollte im Rahmen der Raumplanung entgegengewirkt werden. An Bahnstrecken finden sich oft die letzten Populationen; insbesondere hier müssen Instandhaltungsmaßnahmen im Gleisbett der Eisenbahn verträglich gestaltet werden. Im Schutzgebietsmanagement müssen die Ansprüche der Zauneidechse in für die Art bedeutsamen Bereichen berücksichtigt werden; das beinhaltet auch die Tolerierung bestimmter, aus Sicht des Biotop- und Pflanzenartenschutzes häufig unerwünschter Biotopausprägungen (oft ruderalisiert oder mit sogenannten „Problemgräsern“ wie Drahtschmiele oder Pfeifengras). Bei der Offenhaltung von Lebensräumen der Zauneidechse sind verschiedene mechanische Verfahren gut geeignet, so z. B. nicht-bodennahe Streifenmahd. Dagegen gibt es deutliche Hinweise auf Gefährdungen bei schon sehr behutsamer Beweidung (Blanke 2019). Entwicklungsziel sollten jeweils möglichst kleinteilige Vegetationsmosaike sein. Wichtig ist dabei eine strukturreiche und eher dichte, aber nicht völlig geschlossene Krautschicht. Angrenzende Wälder und Hecken oder eingestreute Gehölze sind günstig.
Berlin ist auch bekannt als grüne Stadt am Wasser, denn die ausgedehnten Gewässerlandschaften tragen wesentlich zum Charme der Stadt bei. Spree und Dahme durchfließen das Berliner Urstromtal von Südosten kommend und münden in die westlich gelegene Havel. Die Flüsse mäandrieren zum Teil stark und bilden vielerorts Flussseen aus (z.B. Zeuthener See, Langer See). Dieser wechselhafte Verlauf macht den Reiz des Berliner Gewässersystems aus. In den letzten 1.000 Jahren der Besiedlungsgeschichte unserer Stadt hatten die großflächigen Rodungen der Hainbuchen-Eichen-Mischwälder, die Trockenlegung von Erlenbrüchen, die Anlage von Wehren und Mühlenstauen und die Begradigungen der Fließgewässer sowie Klimaschwankungen maßgeblichen Einfluss auf die Gewässer. Heute gibt es kaum noch Abschnitte, die nicht von Menschenhand beeinflusst wurden. Berlin liegt im Übergangsbereich zwischen dem maritimen und dem kontinentalen Klima. Das bedeutet deutlich geringere Niederschläge als im westlichen Teil Deutschlands. Die Tendenz zu trockenen Sommermonaten und einer größeren Verdunstung aufgrund durchschnittlich höherer Temperaturen verstärkt sich in den letzten Jahren nachweisbar (vergleiche z.B. Studie “Klimawandel und Kulturlandschaft Berlin” ). Diese klimatischen und morphologischen Verhältnisse führen im Havelgebiet zu geringen natürlichen Abflussspenden und relativ geringen Hochwasserabflüssen. Als größte deutsche Stadt nimmt Berlin unter den deutschen Ballungsräumen und europäischen Metropolen in vielerlei Hinsicht eine Sonderstellung ein. So ist sie die einzige Großstadt, die als Stadtstaat innerhalb ihrer Grenzen gleichzeitig die Trinkwasserversorgung und Abwasserbeseitigung bewältigt. Das heißt, dass die Qualität der Berliner Gewässer maßgeblich von der Abwasserentsorgung mit ihren Stofffrachten beeinflusst wird. Die Belastungen des äußerst sensiblen Gewässersystems stehen dementsprechend in engem Zusammenhang mit der Einwohnerzahl. Zudem sorgt der hohe Anteil versiegelter Flächen im urbanen Raum für entsprechend hohen Regenabfluss, der ebenso wie die Abwasserableitung die Gewässer erheblich mit Stofffrachten belastet. Andererseits gewinnt Berlin sein Trinkwasser zu hohen Anteilen aus Uferfiltrat und ist somit von einer guten Qualität der Oberflächengewässer abhängig. Doch nicht nur die Trinkwasserversorgung und Abwasserentsorgung fordern die Berliner Gewässer – im hochurbanen Raum existieren vielfältigste Nutzungsansprüche eng nebeneinander; so z.B. Schifffahrt, Fischerei, Erholungsnutzung, Badespaß, Grundwasserförderung und Abwassereinleitung. Diese vielfältigen Belange sind mit ihren unterschiedlichen Anforderungen sensibel zu vereinbaren. Bild: LP + B Wasseradern unserer Stadt Hier finden Sie eine Auflistung der bekanntesten und größten Berliner Gewässer. Die kleineren Fließgewässer wurden zusätzlich mit einer kurzen Beschreibung versehen. Weitere Informationen Bild: yupiramos / Depositphotos Bürgerbeteiligung Die Beteiligung aller Interessierter bei der Umsetzung der Wasserrahmenrichtlinie ist ein wichtiger Grundgedanke (Art. 14 der WRRL), der den gesamten Prozess prägt und trägt. Um sich einzubringen, gibt es verschiedenste Möglichkeiten und Ebenen. Weitere Informationen Bild: BIUW Ingenieur GmbH Maßnahmen in Berlin Entsprechend der Bestandsaufnahme sind vor allem strukturelle Defizite der Gewässer sowie die Einflüsse der Stadtentwässerung verantwortlich für den schlechten Zustand der Berliner Oberflächengewässer. Weitere Informationen Bild: Berliner Wasserbetriebe / Joachim Donath Maßnahmen: Mischwassersystem Die Berliner Gewässer werden bei starken Regenfällen im Innenstadtbereich durch Überläufe aus der Mischwasserkanalisation belastet. Die Schäden reichen von langfristigen Wirkungen, wie Nährstoff- und Schadstoffbelastung, bis hin zu akuten Wirkungen wie Fischsterben verursacht durch Sauerstoffmangel. Weitere Informationen Bild: Georg Lamberty, Planungsbüro Zumbroich Maßnahmen: Spree- und Havel-Wasserstraßen Spree und Havel sowie die Kanäle Teltowkanal, Landwehrkanal, Neuköllner Schifffahrtskanal, Spreekanal, Berlin-Spandauer-Schifffahrtskanal, Charlottenburger Verbindungskanal und Westhafenkanal sind Wasserstraßen. Sie werden für den Gütertransport und die Fahrgast- und Freizeitschifffahrt genutzt. Weitere Informationen Bild: SenMVKU Maßnahmen: Erpe Die Erpe oder - wie sie oberhalb von Hoppegarten heißt - das Neuenhagener Mühlenfließ windet sich auf 31 km durch Brandenburg und Berlin. Brandenburg und Berlin haben mit der Erpe / dem Neuenhagener Mühlenfließ das 3. gemeinsame Projekt zur ökologischen Gewässerentwicklung in Angriff genommen. Weitere Informationen Bild: INFORMUS Maßnahmen: Panke Als erstes gemeinsames Pilotprojekt mit dem Land Brandenburg (Ministerium für ländliche Entwicklung, Umwelt und Verbraucherschutz und dem Landesumweltamt) begannen 2007 die Vorarbeiten für die Entwicklung der Panke von der Quelle bis zur Mündung. Weitere Informationen Bild: Pflanzenschutzamt Berlin Maßnahmen: Tegeler Fließ Weitgehend natürlich anmutend windet sich das Tegeler Fließ auf 27 km durch Brandenburg und Berlin. Das Fließ zählt zu den naturnäheren Fließgewässern Berlins. Das Tegeler Fließ ist gemeinsam mit Brandenburg als 2. Gewässerentwicklungsprojekt ausgewählt worden. Weitere Informationen Bild: SenMVKU Maßnahmen: Wuhle An der Wuhle sind in der Vergangenheit vielfach einzelne Renaturierungsmaßnahmen durchgeführt worden. Die größte zusammenhängende Maßnahme wurde oberhalb der Bundesstraße B 1/5 ab 2003 geplant und von 2006 bis 2008 realisiert. Weitere Informationen
Im Miozän, der erdgeschichtlichen Zeit von 5.33 bis 23.03 Millionen Jahren, entwickelte sich die moderne thermohaline Zirkulation in den Ozeanen. Damit einher gingen fundamentale Veränderungen in der globalen Ozeangeochemie und des kontinentalen Klimas. Wiederholte, drastische Verringerungen des Karbonatgehaltes in pelagischen Sedimenten waren die Folge, die im Bereich des äquatorialen Pazifik und westlichen äquatorialen Atlantik beschrieben wurden. Die Konzentration an Kohlendioxid in der Atmosphäre war der heutige ähnlich. Zeitweise, während des miozänen Klimaoptimum (13.9 bis 17 Ma), war diese so hoch wie es für das Jahr 2100 prognostiziert wird, vorausgesetzt die jetzigen Treibhausgasemissionen werden nicht weiter reduziert.Trotz vieler Studien zu diesem Thema ist der genaue zeitliche Ablauf der Ereignisse im Miozän zwischen äquatorialem Pazifik und Atlantik und ihre kausalen Zusammenhänge wenig verstanden. Hauptgrund für dieses Dilemma liegt darin, dass bis heute keine synchronisierten und sehr akkuraten astronomischen Altersmodelle für den äquatorialen Pazifik und Atlantik vorliegen. In diesem Projekt wollen wir dies ändern, indem wir eine hochauflösende stabile Isotopenreferenzkurve an benthischen Foraminiferenschalen mit einem hochgenauen astronomischen Altersmodell kombinieren. Für den Zeitraum von 5 bis 23 Ma soll dies an Material aus dem äquatorialen Atlantik durchgeführt werden, erbohrt auf der Ocean Drilling Program (ODP) Ausfahrt Leg 154 Ceara Rise. Danach soll eine komplementäre benthische stabile Isotopenkurve für den äquatorialen Pazifik (IODP Exp. 320/321), nachdem Datenlücken geschlossen worden sind, kompiliert und mit der Ceara Rise Kurve synchronisiert werden. Die synchronisierten Isotopenkurven in Kombination mit Röntgen-Fluoreszenz Kernscanner Daten, die für den Ceara Rise in diesem Projekt auch erstellt werden, bieten bisher unerreichte Einblicke und Details über Veränderungen in der Karbonat-Akkumulation während des gesamten Miozän im Bereich des äquatorialen Pazifik und Atlantik. Im Besonderen können die in diesem Projekt erhobenen Daten sehr dazu beitragen folgende Fragen zu lösen: Setzen drastische Veränderungen in der Karbonat-Akkumulation im äquatorialen Pazifik und Atlantik synchron ein oder gibt es zeitliche Verzögerungen zwischen äquatorialem Atlantik und Pazifik? Werden beide Regionen im Miozän gleichermaßen von orbitalen Zyklen dominiert? Gibt es einen Zusammenhang zwischen Veränderungen in der Karbonat-Akkumulationsgeschichte der beiden Regionen? Verlaufen Veränderungen in der Karbonat Kompensationstiefe im äquatorialem Pazifik und Atlantik auf Milankovitch-Zeitskalen synchron oder sind diese entgegengesetzt?
Die Klimakrise verändert zunehmend die räumliche und zeitliche Verfügbarkeit von Grundwasser, der wichtigsten globalen Süßwasserressource. Das quantitative Verständnis der Interaktion von Grundwasser und Klima, vor allem auf nationaler und kontinentaler Skala, ist wichtig für ein optimal angepasstes Grundwassermanagement. Bisher ist das Wissen über die großskalige Sensitivität der Grundwasserressourcen auf den Klimawandel jedoch sehr limitiert. Das Ziel des hier vorgestellten Projektes ist die Erforschung der Auswirkungen des Klimawandels und der damit einhergehenden Umweltveränderungen auf den quantitativen Zustand von Grundwasserressourcen auf national-kontinentaler Skala. Etablierte prozessbasierte Modelle (PBMs) zur hydro(geo)logischen Modellierung auf großer Skala (meist „Global Hydrological Models“ - GHMs) sind starke Vereinfachungen der Realität und unterliegen daher deutlichen Limitationen und Unsicherheiten. Im Gegensatz zu anderen PBMs, weisen GHMs daher begrenzte physikalische Konsistenz und Interpretierbarkeit auf und ihre Anwendung kann zu irreführenden Schlussfolgerungen über die Verfügbarkeit von Grundwasser vor dem Hintergrund des Klimawandels führen. Vor allem die Übertragbarkeit auf datenarme Regionen ist nur eingeschränkt möglich. In den letzten Jahren haben sich Deep Learning (DL) Modelle als präziser und leicht übertragbarer alternativer Ansatz in der Modellierung von Wasserressourcen etabliert. Für die Modellierung von Oberflächengewässern wurde zudem gezeigt, dass DL auch spezialisierte PBMs übertreffen kann. Das vorgeschlagene Projekt möchte sich die gewonnenen Erkenntnisse zunutze machen und ein DL-Modell zur Untersuchung der Sensitivität von Grundwasser auf den Klimawandel auf kontinentaler Skala aufbauen. Hierfür wird ein „big data“ Ansatz gewählt, der Daten von >2200 Einzugsgebieten in Nordamerika nutzt (Erweiterung denkbar). Ein solches Modell kann lernen, Wissen über verschiedene Regionen zu transferieren, gewinnt somit stark an Generalisierungsfähigkeit (z.B. auf datenarme Regionen) und schlussendlich an Vertrauenswürdigkeit. Weiterhin soll das Problem von fehlenden, interpretierbaren und physikalisch konsistenten Modellen im nationalen Maßstab angegangen werden, indem physikalisches Wissen und Prozesse in die DL-Modelle eingebaut werden. Durch diese Ansätze soll ein plausibles, interpretierbares und vor allem vertrauenswürdiges Modell entstehen, welches sich zur Untersuchung von Klimawandelszenarien eignet. Die genannten Aspekte sind hierbei besonders kritisch, da für Zeiträume in der Zukunft keine Validierung möglich ist. Das entwickelte Modell dient anschließend der Beantwortung der übergeordneten Fragestellung, und die Auswirkungen des Klimawandels auf die Grundwasserressourcen werden anhand der Daten von Klimamodellen auf Basis von RCP bzw. SSP Szenarien untersucht. Weiterhin werden spezialisierte Untersuchungen (Szenarien) zum Einfluss einzelner Einflussfaktoren (z.B. Landnutzung) durchgeführt.
Die lakustrinen Ablagerungen an den beiden ICDP Sites Chalco (Zentralmexiko) und Petén Itzá (nördliches Guatemala) eröffnen die Gelegenheit Ursachen und Folgen eines sich veränderten kontinentalen Klimas in den nördlichen Neotropen während des letzten Glazial-/Interglazialzyklus zu rekonstruieren. Trotz ihrer vergleichsweise nahen geographischen Lage, zeigen beide Archive deutliche Unterschiede hinsichtlich ihrer klimatischen Entwicklung, insbesondere während des Zeitintervalls zwischen 85 und 50 tausend Jahren, der letzten Vereisungsphase und der Kältephase des Heinrich Stadials (HS) 1. Um die zeitliche und räumliche Entwicklung des Klimas und dessen Effekt auf aquatische und terrestrische Ökosysteme in den nördlichen Neotropen, einer Region von zentraler Bedeutung für globale Klimadynamiken zu rekonstruieren, planen wir beide ICDP Sites mit einem Multiproxyansatz zusammen mit Paläoklimamodellierung in hoher Auflösung zu untersuchen.Unser Ansatz umfasst Untersuchungen beider sedimentärer Archive mit Hilfe von bulk-geochemischen Methoden, Biomarkern und organischen Temperaturproxies mit Paläobioindikatoren und Paläoklimasimulationen über den Zeitraum des letzten Glazial-/Interglazialzyklus (ca. 135 Tausend Jahre) um den (1) Effekt von Klimaveränderungen auf aquatische und terrestrische Ökosysteme (z.B. während der HS 1 bis 6) zu bestimmen und (2) den Einfluss von sich veränderten Ozeanströmungsmustern, wie der Atlantic Meridional Overturning Circulation und der Pacific Ocean Circulation, insbesondere während ausgezeichneter Kalt- und Warmphasen, auf das regionale Klima und das Ökosystem der nördlichen Neotropen festzulegen. Um die proxybasierten Klimarekonstruktionen der Chalco und Petén Itzá Ablagerungen in einen transregionalen Kontext zu stellen, werden wir unsere Ergebnisse mit denen von anderen kontinentalen und marinen Klimaarchiven aus den Neotropen vergleichen. Potentielle 'climate forcing mechanisms' werden mit Hilfe von hoch-aufgelösten Paläoklimasimulationen unter der Verwendung des 'Community Earth System Model (CESM 1)' für Zeitintervalle, die durch kontrastierenden Klimabedingungen zwischen beiden Lokationen ausgezeichnet sind, bestimmt. Ziel der Untersuchungen ist die detaillierte Rekonstruktion der räumlichen und zeitlichen Entwicklung der Klimageschichte der nördlichen Neotropen in Abhängigkeit von sich verändernden Ozeanzirkulationsmustern über die letzten 135 tausend Jahre zu verstehen und zu untersuchen wie und in welcher Geschwindigkeit sich aquatische und terrestrische Ökosysteme an beiden ICDP Lokationen an sich ändernde Umweltbedingungen angepasst haben. Dies ist von entscheidender Bedeutung um vorherzusagen, wie sich die sensiblen Ökosysteme der Neotropen unter einem sich zu erwartendem trockeneren und wärmeren Klima entwickeln werden.
Die deutschen Vorkommen machen schätzungsweise etwa 15% des Weltbestandes aus und decken sowohl den Arealrand als auch das Arealzentrum mit ab (vgl. GBIF.org 2021). Das Arealzentrum liegt zu deutlich mehr als 10% in Deutschland. Dies entspricht den Kriterienklassen „A1“ bzw. „Lz“. In Kombination mit dem Kriterium 3 (G*) (vgl. Hochkirch et al. 2016) ergibt dies die Kategorie „!“. Deutschland ist somit in hohem Maße für die weltweite Erhaltung der Waldgrille verantwortlich. Nemobius sylvestris ist ein westmediterranes Faunenelement, das seinen Verbreitungsschwerpunkt in Frankreich, Spanien und Portugal hat (Bellmann et al. 2019). In Deutschland dünnen die Vorkommen von Südwesten nach Nordosten aus – also mit zunehmend kontinentalem Klima (vgl. Fartmann 1997, Maas et al. 2002). Es liegt nahe, dass sich das Großklima im Zuge des Klimawandels für N. sylvestris verbessert hat (vgl. Detzel et al. 2022). In weiten Teilen Deutschlands sind die Sommer inzwischen wärmer und die Winter milder (Brasseur et al. 2017). In Rheinland-Pfalz (Ogan et al. 2022) und im Münsterland (T. Fartmann, eigene Beobachtung 2022) konnte bereits eine Ausbreitung beobachtet werden. Auf Bundesebene lässt sich diese regionale Bestandsentwicklung aber noch nicht nachvollziehen. Laut der Berechnung ist der kurzfristige Bestandstrend stabil. Dementsprechend wird der langfristige Bestandstrend ebenfalls als stabil eingestuft (vgl. Maas et al. 2011). In den nächsten Jahren sollte die Bestandsentwicklung von N. sylvestris genau dokumentiert werden. Weitere Zunahmen – insbesondere am Arealrand – sind wahrscheinlich. Möglicherweise ist bei der nächsten Revision der Roten Liste eine Anpassung des Bestandstrends erforderlich.
Die mittlere Niederschlagsverteilung liefert wesentliche Grundaussagen für das Niederschlagsgeschehen in einem Gebiet. Für einzelne Ereignisse können die Niederschlagsverteilungen jedoch erheblich von den mittleren Niederschlagsverteilungen abweichen. Dies gilt insbesondere für Starkregenereignisse, da diese in der Regel räumlich begrenzt und sehr inhomogen verteilt sind (vgl. Spektrum.de online 2016 ). Sie entstehen während der Sommermonate durch konvektive Luftströmungen, die sich selber verstärken. Wenngleich naturräumliche Eigenschaften die Entstehung von Starkregenzellen begünstigen können, unterliegt deren Entstehung einer starken Zufallskomponente. Starkregenereignisse können somit zu einer kleinräumigen Veränderung der jeweiligen Jahres- oder Halbjahresmittelwerte beitragen. Aufgrund der relativ seltenen und räumlich zufällig verteilten Starkregen ist der Effekt einzelner Ereignisse für den hier betrachteten langen Zeitraum von 30 Jahren jedoch relativ gering. Einen bedeutenden Einfluss auf die Witterungsverhältnisse in einem Gebiet hat die Oberflächengestalt der Erde. Gebirgs- und kleinere Hügelzüge, aber auch bereits niedrige Landrücken haben einen Einfluss auf die Niederschlagshöhe. Andere Einflussfaktoren stellen Wälder, Seen, Felder u. ä. dar (vgl. Flohn 1954). Auch Städte haben mit ihren Häuseransammlungen ab einer gewissen Flächengröße einen Einfluss auf die Höhe und Verteilung der Niederschläge. Die Erhöhung von Niederschlägen innerhalb eines begrenzten Gebietes, z. B. durch Steigungsregen, ist vor allem auf den Einfluss der Bodenreibung, den sogenannten Rauhigkeitsparameter, zurückzuführen. Die unteren Luftschichten werden durch Bodenreibung gebremst, sodass sich die nachfolgenden Luftmassen stauen und aufsteigen. Durch die adiabatische Abkühlung können Wolken und Niederschläge entstehen. Über Stadtgebieten treten zudem oft vermehrt Aerosole auf, welche als Kondensationskerne Einfluss auf die Wolken- und die Niederschlagsbildung haben. Ergänzend kann die durch ein Stadtgebiet bedingte Erwärmung unter speziellen Randbedingungen zu Konvektionsniederschlägen beitragen. Die vorliegenden Auswertungen basieren auf Rasterdaten des Deutschen Wetterdienstes (DWD). Für die Auswertung zur Referenzperiode 1981-2010 wurden die REGNIE-Daten des DWD genutzt. Dieses Produkt wurde jedoch eingestellt und wird nicht fortgeschrieben. Für die aktuelle Fortschreibung wurden daher die Niederschlagsdaten des HYRAS-DE-PRE Produktes verwendet. HYDRAS-DE-PRE ist das fachlich verbesserte Nachfolgeprodukt des DWD und ersetzt REGNIE vollständig. Aufgrund der geänderten Datenbasis sind die Ergebnisse nur eingeschränkt mit dem langjährigen Mittel der Niederschlagsverteilung 1981-2010 im Umweltatlas Berlin vergleichbar. Niederschläge sind ein essenzieller Bestandteil der Natur und für Tiere, Pflanzen und den Menschen überlebenswichtig. Die Auswirkungen von Niederschlägen müssen aber differenziert betrachtet werden. So bewirken Niederschläge eine Reinigung der Luft, führen aber aufgrund der starken Oberflächenversiegelungen und damit verbundenen Nutzungen gleichzeitig zu einem Ausspülen einer Reihe von Schadstoffen, welche in die Regen- und Mischwasserkanäle und damit mittelbar auch in die Gewässer gelangen. Das Ausbleiben von Niederschlägen beeinträchtigt Tiere und Pflanzen und führt vor allem bei einer in den letzten Jahren beobachteten Häufung der Trockenperioden zu dauerhaften Schäden. Die gleichzeitige Zunahme von Starkniederschlägen stellt in Bezug auf den Wasserhaushalt dabei keinen Ausgleich her. Die Böden können, insbesondere wenn diese trocken sind, die großen Niederschlagsmengen nicht oder nur in geringem Umfang aufnehmen, sodass das Niederschlagswasser zum Großteil oberflächig abfließt und nicht zu einer Regeneration des Bodenwasserspeichers beiträgt. Darüber hinaus kann Starkregen auch Bodenerosion verursachen. Die aus Starkregen resultierenden Sturzfluten bergen zudem eine Gefahr für Menschen, Tiere und Sachwerte. Im regionalen Maßstab werden die Niederschlagsverhältnisse Berlins durch die Lage im Übergangsbereich zwischen kontinental und überwiegend ozeanisch geprägtem Klima bestimmt. Berlin gehört im deutschlandweiten Vergleich zu den trockeneren Gebieten. So liegt in der internationalen Standard-Referenzperiode 1991-2020 die jährliche Durchschnittsniederschlagsmenge für Deutschland bei 782 mm pro Quadratmeter und in Berlin bei 579 mm pro Quadratmeter (vieljähriger Mittelwert der Kalenderjahre, vgl. Abbildung 1). Zusätzlich zu den oben genannten Einflussgrößen muss zukünftig auch verstärkt mit Auswirkungen der globalen Klimaänderungen auf das regionale Wasserdargebot gerechnet werden. Während der vergangenen 10.000 Jahre haben Klimaänderungen die geographische Verteilung der Niederschläge deutlich verändert. Prognosen über mögliche Entwicklungen hängen in großem Maße von den zukünftigen Treibhausgasemissionen ab und werden u. a. vom DWD untersucht (vgl. DWD 2022a ). Bis zum Ende des Jahrhunderts ist hiernach in Deutschland mit einer geringen Zunahme (+6 %) der Jahresniederschlagssummen zu rechnen. Für den Winter und die Übergangsmonate wird ein Anstieg der Niederschlagssummen prognostiziert, im Sommer reicht die Spannbreite je nach Szenario von geringen Zunahmen bis hin zu einer Abnahme des Niederschlags.
| Organisation | Count |
|---|---|
| Bund | 44 |
| Land | 18 |
| Weitere | 4 |
| Wissenschaft | 28 |
| Zivilgesellschaft | 2 |
| Type | Count |
|---|---|
| Ereignis | 1 |
| Förderprogramm | 40 |
| Taxon | 2 |
| Text | 20 |
| unbekannt | 3 |
| License | Count |
|---|---|
| Geschlossen | 21 |
| Offen | 45 |
| Language | Count |
|---|---|
| Deutsch | 52 |
| Englisch | 25 |
| Resource type | Count |
|---|---|
| Bild | 2 |
| Datei | 1 |
| Dokument | 14 |
| Keine | 18 |
| Unbekannt | 2 |
| Webseite | 39 |
| Topic | Count |
|---|---|
| Boden | 60 |
| Lebewesen und Lebensräume | 65 |
| Luft | 66 |
| Mensch und Umwelt | 65 |
| Wasser | 56 |
| Weitere | 66 |