Meeresumweltsymposium Das Meeresumweltsymposium (MUS) wird jährlich im Auftrag des Bundesministeriums für Umwelt, Naturschutz, nukleare Sicherheit und Verbraucherschutz (BMUV) vom Bundesamt für Seeschifffahrt und Hydrographie (BSH) unter Mitwirkung vom Umweltbundesamt und Bundesamt für Naturschutz organisiert. Die hybride Veranstaltung informiert Wissenschaftler*innen und Behördenvertreter*innen über ak… weiterlesen Meeresumweltsymposium Das Meeresumweltsymposium (MUS) wird jährlich im Auftrag des Bundesministeriums für Umwelt, Naturschutz, nukleare Sicherheit und Verbraucherschutz (BMUV) vom Bundesamt für Seeschifffahrt und Hydrographie (BSH) unter Mitwirkung vom Umweltbundesamt und Bundesamt für Naturschutz organisiert. Die hybride Veranstaltung informiert Wissenschaftler*innen und Behördenvertreter*innen über ak… weiterlesen Das UBA setzt sich für intakte Meere ein; sie sind heute wichtiger denn je. Sie wirken global als "Puffer" für Klimaveränderungen, beherbergen eine faszinierende Artenvielfalt, sind Nahrungs- und Rohstoffquellen, Siedlungs- und Erholungsräume sowie Transportwege. Gleichzeitig ist die Meeresumwelt von Nord- und Ostsee zu vielen menschlichen Aktivitäten ausgesetzt und daher in keinem guten Zustand. Die Meere und Ozeane sind für alles Leben auf der Erde entscheidend. Sie produzieren die Hälfte des globalen Sauerstoffs, beheimaten etwa 80 Prozent aller Tierarten und bedecken fast Dreiviertel der Erdoberfläche. Die Meere spielen eine Schlüsselrolle im Klimasystem , da sie über den natürlichen Gasaustausch etwa ein Drittel des vom Menschen verursachten Kohlendioxids ( CO2 ) aus der Atmosphäre aufnehmen. Gleichzeitig sind sie wichtige Komponenten des weltweiten Wasserkreislaufs und verteilen Wärme über ihre Strömungen. Aus der Ferne erscheinen die Meere endlos und unberührt. Doch bei näherer Betrachtung wird klar, dass gerade in Küstennähe Pflanzen und Tiere und ihre Lebensräume durch menschliche Nutzungen erheblich beeinträchtigt sind. Viele Schadstoffe und zu viele Nährstoffe aus Kommunen, Industrie und der Landwirtschaft gelangen über die Flüsse, direkte Einleitungen und den Luftweg in die Meere und haben schädliche Auswirkungen auf das Meeresökosystem. Aber auch auf der hohen See wirken sich menschliche Aktivitäten, wie der globale Schiffsverkehr , die industrielle Aquakultur, der Tiefseebergbau oder der Ausbau der Offshore-Energiegewinnung negativ auf die Meeresumwelt aus. Abfälle, vor allem aus Kunststoffen einschließlich Mikroplastik, sind allgegenwärtig. Unterwasserlärm stört und schädigt insbesondere Wale, Delfine und Fische. In der Vergangenheit wurden unsere heimischen Meere auch als Halde für Altmunition genutzt, deren giftige Sprengstoffe und chemischen Kampfstoffe inzwischen im Meerwasser, Sediment und in den Lebewesen nachweisbar sind. Hinzu kommt der fortschreitende Klimawandel und die damit einhergehende zunehmende Erwärmung und Versauerung , die als zusätzliche globale Effekte auf die Meeresökosysteme wirken, genauso wie technologische Eingriffe durch marines Geo-Engineering mit ungewissen Folgen für die Meeresumwelt. Seit Jahrzehnten werden Veränderungen regelmäßig dokumentiert , was zu einem umfassenden Wissen über menschliche Aktivitäten und deren Auswirkungen auf die Meere geführt hat. Auf Basis der erhobenen Daten wird der biologische , chemische und physikalische Zustand der Meeresumwelt auf lokaler, nationaler, regionaler und globaler Ebene bewertet. Es hat sich dabei gezeigt, dass ein schlechter Zustand der Meere und Küsten auch negative Auswirkungen auf deren Produktivität und andere, für die Menschheit wichtige, Funktionen hat. Dabei können intakte Meeres- und Küstenökosysteme eine wichtige Rolle sowohl beim Klimaschutz als auch für die Klimaanpassung spielen und wichtige Beiträge zum Wohlergehen der Menschen leisten, unter anderem im Sinne der Nahrungsversorgung, des Transports und der Erholung. Das trifft auch auf die Polarmeere zu, denen eine besondere Rolle im Klimasystem zukommt und die für die globale Meeresströmungen ein wichtiger „Motor“ sind. Das Umweltbundesamt arbeitet seit Jahrzehnten daran mit, den Zustand der Meere zu bestimmen und die Belastungen der Meere zu reduzieren und ist unter anderem auch Genehmigungs- und Überwachungsbehörde für wissenschaftliche Projekte des marinen Geo-Engineerings. Besonders relevant sind Konzepte und Maßnahmen für den Schutz der Meere im Rahmen der regionalen Meeresschutzübereinkommen für die Ostsee ( HELCOM ) und den Nordostatlantik einschließlich der Nordsee ( OSPAR ). Auf europäischer Ebene zielt zudem die Meeresstrategie-Rahmenrichtlinie (MSRL) auf die Erreichung eines guten Umweltzustands ab. Dafür stellen sich die Behörden des Bundes und der Küstenbundesländer gemeinsam den unterschiedlichen Herausforderungen und Regelungen („ Meeresgovernance “), um den Schutz der Meere zu verbessern und Nutzungen nachhaltiger zu gestalten. Eine besondere Herausforderung wird es zukünftig sein, die stetig wachsende "blaue Wirtschaft" mit dem Schutz der Meere in Einklang zu bringen, um das Gleichgewicht zwischen Nutzung und Schutz unter dem Einfluss des fortschreitenden Klimawandels zu wahren oder wiederherzustellen. Nachhaltigkeit , Vorsorgeprinzip und ein ganzheitlicher, ökosystemarer Ansatz müssen die Grundlage unseres Handelns sein, und die verschiedenen Nutzungen müssen kumulativ, also gesamtheitlich, bewertet und reguliert werden. Der Schutz der Meeresumwelt ist nicht zuletzt auch für die Menschheit lebensnotwendig und jede Anstrengung wert.
Sammlung statistischer Stroemungsdaten in der westlichen Ostsee fuer Umweltfragen (Schadstoffausbreitung u.ae.)
Die Ozeane sind allein schon durch ihre Masse ein zentrales Element des Klimasystems und des Kohlenstoffkreislaufes. Sie nehmen sehr hohe Mengen an Wärme und CO2 auf, verteilen sie über die Ozeanströmungen und puffern so unter anderem auch die anthropogenen Treibhausgase und Temperaturerhöhungen ab. Insbesondere die polaren Ozeane sind aufgrund der Bildung von Tiefenwasser wichtige CO2-Senken, die durch die zunehmende Erwärmung, den verstärkten Süßwassereintrag auf Grund der Land- und Meereisschmelze und auch durch die veränderte Meereschemie (z.B. Versauerung) gefährdet sind. Gleichzeitig nehmen Anzeichen zu, dass die globalen Meeresströmungen sich verändern und somit auch die Umverteilung von Wärme und Gasen beeinflusst wird. Das Vorhaben soll analysieren, welche Kipppunkte des Erd-Klimasystems in den Polargebieten verortet sind und welche Wissenslücken zur CO2-Aufnahmekapazität, insbesondere im Zusammenhang mit der biologischen Kohlenstoffpumpe, bestehen. Auf dieser Basis sollen die arktischen CO2-Senken definiert und quantifiziert sowie ihre zukünftige Rolle im sich veränderten globalen Klimasystem entsprechend aktueller IPCC-Klimaszenarien, bewertet werden. Dafür sollen im Vorhaben (Teil 1, Fokus Arktis) alle verfügbaren Daten für die Arktis gezielt weiterverarbeitet, ausgewertet und aufbereitet werden. Das übergeordnete Ziel ist, die politische Entscheidungsebene besser zu informieren und so die verstärkt benötigten Schutzambitionen in den Polarregionen zu unterstützen. Antarktisspezifische Analysen sind in einem zweiten Teilvorhaben geplant (vsl. 02/2025 bis 02/2026) und sollen - soweit möglich - in das Gesamtergebnis einfließen. Die vorläufigen Ergebnisse des Vorhabens sollen im Frühjahr 2025 in einer internationalen Fachveranstaltung (Fachkonferenz/Workshop) diskutiert und - soweit möglich - peer-reviewed publiziert werden.
Der Western Boundary Undercurrent (WBUC) ist eine kritische Komponente der globalen Umwälzzirkulation und wird durch Tiefenwasserbildung in der Grönland-, Labrador-, Island- und Norwegischen See angetrieben. Seismische Profile der Eirik Drift weisen auf eine hohe Variabilität der Geschwindigkeiten und Strömungspfade des WBUC seit dem frühen Miozän hin und geben Hinweise auf das Gebiet der Tiefenwasserbildung vom Miozän bis heute. Wir beabsichtigen die Mechanismen, welche in der Verschiebung der Gebiete der Tiefenwasserbildung und der Verschiebung der Strömungspfade des WBUC involviert sind, zu identifizieren. Korngrößen sind für ODP Leg 105 und die IODP Expedition 303 Sites U2305-2307 in der Eirik Drift verfügbar (iodp.tamu.edu). Die Unterscheidung in Ton (kleiner als 0.004 mm), Schlamm (0.004-0.063 mm) und Sand (mehr als 0.063 mm) ist ausreichend um Geschwindigkeiten des WBUC für verschiedene Zeitscheiben abzuleiten. Dreidimensionale Geschwindigkeiten und Sedimenttransporte werden mit dem Regional Ocean Modelling System (ROMS) simuliert. ROMS wird auf den Nordatlantik regionalisiert werden und dabei detaillierte Informationen über Gebiete der Tiefenwasserbildung und Ozeanzirkulation liefern. Seismische Profile aus der Eirik Drift (Uenzelmann-Neben (2013)) stellen Horizonttiefen, Schichtdicken und Position und Orientierung von Depozentren zur Verfügung. Diese sind in Kombination mit Korngrößen eine Validierungsmöglichkeit für den in ROMS modellierten Sedimenttransport. Durch den numerischen Ansatz ist es möglich, Prozesse hervorzuheben oder zu vernachlässigen. Hierdurch können Sensitivitätsstudien bezüglich des Einflusses sich verändernden Klimas und tektonischer Zustände auf die tiefe Ozeanzirkulation und den Sedimenttransport durchgeführt werden. Müller-Michaelis und Uenzelmann-Neben (2014) führten Variabilität im Sedimenttransport in der Eirik Drift auf Veränderungen in der Stärke und des Strömungspfades des WBUC zurück, welche durch unterschiedliche Gebiete der Tiefenwasserbildung hervorgerufen wurden. Diese Hypothese kann mit dem regionalen Model getestet werden und die klimatologischen Ursachen für die Veränderung der Gebiete der Tiefenwasserbildung können identifiziert werden. Der Strömungspfad des WBUC ist zusätzlich durch tektonische Veränderungen beeinflusst, z.B. die Subsidenz des Grönland-Schottland-Rückens oder der Schließung des Zentralamerikanischen Durchflusses. Der Einfluss tektonischer Veränderungen auf die Stärke und Strömungspfade des WBUC als auch auf Sedimentationsraten und Korngrößen wird in diesem Projekt betrachtet. Wir werden daher eine Verbindung zwischen Sedimentationsraten und Korngrößen, wie sie in den Bohrkernen von Sites 646 und U1305-1307 gemessen wurden, und klimatologisch und tektonisch hervorgerufener Änderungen der Geschwindigkeiten und Strömungspfade des WBUC herstellen.
Nach Pena und Goldstein (2014) und Dausmann et al. (2017) ist die grundlegende Änderung der glazial-interglazialen Periodizität nach der Mittelpleistozänen - Klimakrise (MPT) durch eine erhebliche Abnahme der thermohalinen Zirkulation gekennzeichnet. Diese wurde mittels Nd-Isotopen Analysen mariner Sedimente nachgewiesen. Darauffolgend tritt die Reduktion der Tiefenwasserbildung während der Eiszeiten stetig wieder auf. Die MPT markiert eindeutig einen Wechsel von geringen Unterschieden im Tiefenwasser EpsilonNd (143Nd/144Nd - Verhältnis) zwischen Kaltzeiten und Warmzeiten. In den untersuchten ODP Kernen 1088/90 tritt diese Änderung in Wassertiefen von 2082 m und 3702 m auf. Weitere Studien im Nordatlantik bestätigen eine systematische Warmzeit - Kaltzeit Zyklizität der Nd-Isotopie, die einen Wettbewerb zwischen stärker radiogenen südlichen Wassermassen und weniger radiogenen nördlichen Wassermassen widerspiegelt. Hier definieren wir delta Epsilon als die Sensitivität von Wassermassen gegenüber der Veränderung der Nd-Isotopie entlang der Fließstrecke, d. h. den interhemisphärischen Gradienten pro Breitengrad. Die Nord-Süd-EpsilonNd-Differenz pro 10 Grad Breitengrad (delta Epsilon) ändert sich im Laufe der Zeit mit einer höheren Sensitivität in den Warmzeiten im Vergleich zu den Kaltzeiten. Bei bekannten Störungen der Nordatlantik-Zirkulation während des Heinrich Event 1 halbiert sich gar die Nd-Sensitivität im Vergleich zu Phasen starker Tiefenwasserbildung. Folglich verschwindet die Fähigkeit von EpsilonNd, die Wassermassenmischung zu verfolgen. Die Sensitivität nimmt dagegen in warmen Klimaphasen mit starker Tiefenzirkulation zu. Um Änderungen in der Wassermassenherkunft und der Stärke des Tiefenzirkulation durch kombinierte Untersuchungen von EpsilonNd und zum Beispiel delta 13C vollständig erfassen zu können, sind sowohl der ortsspezifische EpsilonNd Wert als auch der interhemisphärische Gradient oder die Nd-Sensitivität (delta Epsilon) erforderlich. Erste hochauflösende und bis zu 800 ka lange Nd-Isotopendatensätze zeigen die Dynamik der interhemisphärischen Nd-Sensitivitätsänderungen, für die es derzeit keine vergleichbaren Analysen im Südatlantik gibt. Ziel ist es daher, einerseits die Analysetechnik zu verbessern, um dann eine 1 Ma überspannende Zeitreihe der Nd-Isotopie im Südatlantik, südlich der Polarfront, zu generieren. Dies ermöglicht die Einflüsse von Wassermassen südlicher Herkunft zu quantifizieren. Wir haben ODP 1094 für diese Studie ausgewählt, da es eine direkte Verbindung zu Zirkumpolaren Wassermassen gibt und hohe Sedimentationsraten bestehen, die eine zeitliche Auflösung von Jahrtausenden ermöglicht. Alternativ werden wir den ODP-Kern 1090 weiter nördlich ergänzen. Wir planen eine große Anzahl von Nd-Analysen über die Projektdauer von zwei Jahren. Im dritten Jahr (Folgeantrag) sollen die Beobachtungen verfeinert werden, um die Auswirkungen der sich ändernden Sensitivität für die Entkopplung von Ozeanzirkulation und globalem
Beobachtungen zeigen drastische Veränderungen in der Arktis bedingt durch den Klimawandel. In den Regionen, in denen der Anteil des mehrjährigen Eises an der Eisdecke abnimmt, weist das Meereis erhöhte Driftgeschwindigkeiten auf, da das dünnere und mechanisch schwächere einjährige Eis stärker auf den Windantrieb reagiert.Ein besseres Verständnis der Meereisdynamik ist daher notwendig um dessen Entwicklung und Variabilität im Zuge des Klimawandels besser vorhersagen zu können. Insbesondere auf lokaler Skala hängt die dynamische Entwicklung des Meereises von seiner Belastung und Deformation ab, welche umgekehrt wieder für die Veränderung des Eises, beispielsweise für das Aufbrechen der Eisdecke und für die Dispersion des Eises verantwortlich sind.In dieser Studie planen wir die Kinematik des Meereises anhand der Finite Scale Lyapunov Exponents (FSLEs) durch Beobachtungen von auf dem Meereis ausgebrachten Bojen zu untersuchen. Zunächst werden statistische Methoden zur Ausbreitung von Partikeln, wie Wahrscheinlichkeitsdichtefunktionen und Frequenzspektren, analysiert. Die FSLEs können beispielsweise für eine Charakterisierung von Dynamiken, welche eine vielskalige Natur besitzen, wie es bei Meereis der Fall ist, genutzt werden. Die Tatsache, dass die FSLEs die Einheit Hertz haben, lässt den Rückschluss zu, dass diese als Indikator für die Vorhersagbarkeit der Strömung genutzt werden können: Das Inverse stellt eine typische Zeitskala für die Separation von Teilchen und daher auch für die Deformierung von Meereis dar. FSLEs stehen außerdem in direktem Zusammenhang mit der horizontalen Dispersion von Teilchen (Bojen) und können anzeigen, ob die Separation der Bojen im Laufe der Zeit exponentiell (chaotisch) oder linear (diffusiv) verläuft oder ob sie einer anomalen Diffusion unterliegt. Die Wiederholung der Berechnungen für unterschiedliche Regionen und Jahre wird hoffentlich die Abhängigkeit der dynamischen Merkmale von unterschiedlichen klimatischen Bedingungen aufzeigen.
Die 4D-Var Datenassimilation (4D-var DA) ist eine spezielle Methode, die zur Initialisierung von Klima- und Wettervorsagen durch die Schätzung von Klimamodellparametern benutzt wird, in dem Modelle an beobachtende Daten angepasst werden. Aus verschiedenen Gründen führen DA unvermeidliche methodische Fehler ein, die sich auf die Genauigkeit der Modellvorhersagen auswirken. Aktuelle Methoden zur Fehlerkorrektur brauchen erhebliche Computerressourcen. Dies ist ein Grund, warum die Verwendung dieser Methoden in der Klimamodellierung begrenzt ist und sie nur in vereinfachten Versionen angewandt werden. Die Entwicklung einer konzeptuell neuartigen, robusten und effizienten, nichtlinear-variationellen Fehlerschätzungsmethode (NOVFEM) ist Ziel dieses Projekts. Diese Methode wird Fehler von DA Methoden schätzen und die notwendigen Korrekturen bestimmen. Im Besonderen ist es geplant, VOVFEM im Rahmen einer Anwendung in Klimavorhersagesystemen zu entwickeln. Der Vorteil der vorgeschlagenen Methode ist, dass der Algorithmus auf einer abstrakten mathematischen Formulierung basiert und deshalb in vielen geophysikalischen Bereichen angewandt werden kann. Eine weitere Innovation dieses Projekts ist die Entwicklung einer Methode zur schnellen und einfachen Berechnung von inversen Kovarianzmatrizen, die z. B. Anwendung in DA finden. Die vorgeschlagenen Methode ist im Vergleich mit existieren Methoden effizienter. Es wird erwartet, dass die theoretischen Ergebnisse dieses Projekt national und international veröffentlicht werden und ein freier Zugang zur NOVFEM Software wird bereitgestellt werden.
Als Teil der globalen thermohalinen Zirkulation transportiert das Antarktische Zwischenwasser (AAIW) Wärme und Salz, es belüftet die intermediären Tiefen des Ozeans, und verteilt Nährstoffe aus dem Südozean (SO) in die nährstoffarmen Tropen. AAIW ist daher von globaler Bedeutung für die marine Biogeochemie und den Kohlenstoffkreislauf. Die Bildung des AAIW ist direkt an die Intensität des Auftriebs von Zirkumpolarem Tiefenwasser im SO gekoppelt und wird moduliert von den Westwinden und saisonaler Aussüßung durch Meereisexport und -abschmelzen. Obwohl es unbestritten ist, dass Transport und Zusammensetzung von AAIW eine wichtige Rolle für die ozeanischen und klimatischen Änderungen der letzten Deglaziation spielten, gibt es bisher nur wenige längere Aufzeichnungen der AAIW-Variabilität. Obwohl noch immer kontrovers, gibt es basierend auf Proxy-Daten zunehmende Einigkeit über einen anhaltenden oder nur leicht abgeschwächten AAIW-Export im Atlantik während des letzten glazialen Maximums. Neodym(Nd)-Isotopendaten, die eine größere und schnelle Variabilität nahelegten, wurden inzwischen sedimentären Überprägungen identifiziert, ein Problem, das auf den kontinentalen Schelfen, von denen diese Daten überwiegend stammen, kaum vermeidbar ist. Um diese Effekte zu umgehen und ein Verständnis der AAIW-Variabilität auf langen Zeitskalen zu erlangen, schlagen wir eine neue Studie vor, die nur Bohrkerne von Lokationen im offenen Ozean im Südatlantik (DSDP Site 516), dem Südostpazifik (ODP Site 1236) und der Tasmansee (DSDP Site 592 und IODP Site U1510) nutzt. Diese Sedimente weisen zwar niedrige Sedimentationsraten auf, vorläufige Daten zeigen aber die erwartete Amplitude benthischer O- und C-Isotopen im Zwischenwasser. Die Sedimente waren durchweg oxisch, was die verlässliche Anwendung von Nd-Isotopen und Seltenerdelement-Proxies für die Wassermassenrekonstruktion erlaubt. Diese Daten werden O- und C- Isotopendate benthischer Foraminiferen und von Spurenmetallproxies für Temperatur (Mg/Ca, Li/Mg) und Nährstoffgehalt (Cd/Ca) vervollständigen. Nach Etablierung einer benthischen Isotopenstratigraphie für jeden Bohrkern sollen glazial-interglaziale Schlüsselintervalle vor, während und nach dem Mittelpleistozänen Übergang (MPT) auf alle Proxies analysiert werden. Diese Aufzeichnungen der Variabilität der Quellen des AAIW, des Nährstoffgehalts und der Temperatur werden die letzten 1,5 Millionen Jahre in verschiedenen Becken abdecken. Dies wird neue Einsichten in die Rolle liefern, die die AAIW-Variabilität für die globale Umwälzzirkulation gespielt hat, die den SO mit den niedrigen Breiten verbindet, wie die Ozeanzirkulation auf Änderungen orbitaler Parameter der Eisschilde reagierte, und welchen Einfluss dies auf den Kohlenstoffkreislauf an glazialen Terminationen des Pleistozäns hatte.
Es sollen Techniken entwickelt werden um die Kopplung zwischen Atmosphäre und Ozean durch die Formation und das Brechen von Oberflächenwellen im Ozean zu quantifizieren. Diese Techniken beinhalten eine numerische Implementierung von diffusen Grenzflächenmethoden für eine thermodynamisch konsistente und voll gekoppelte Simulationen der Grenzfläche zwischen Luft und Wasser, sowie Feldexperimente zur gleichzeitigen Messung von Luftstrom, der Ozeanwellenkopplung, und der turbulenten Energiedissipation im oberen Ozean.
| Origin | Count |
|---|---|
| Bund | 482 |
| Land | 7 |
| Wissenschaft | 82 |
| Type | Count |
|---|---|
| Ereignis | 3 |
| Förderprogramm | 468 |
| Kartendienst | 3 |
| Messwerte | 27 |
| Strukturierter Datensatz | 36 |
| Taxon | 4 |
| Text | 11 |
| unbekannt | 6 |
| License | Count |
|---|---|
| geschlossen | 17 |
| offen | 510 |
| Language | Count |
|---|---|
| Deutsch | 385 |
| Englisch | 216 |
| Resource type | Count |
|---|---|
| Archiv | 5 |
| Bild | 4 |
| Datei | 31 |
| Dokument | 9 |
| Keine | 252 |
| Unbekannt | 5 |
| Webdienst | 3 |
| Webseite | 232 |
| Topic | Count |
|---|---|
| Boden | 417 |
| Lebewesen & Lebensräume | 422 |
| Luft | 397 |
| Mensch & Umwelt | 527 |
| Wasser | 508 |
| Weitere | 518 |