Um aktuelle Umwelt- und Klimaveränderungen in einem längeren zeitlichen Kontext bewerten zu können, insbesondere anthropogene und natürliche Einflüsse auf den atmosphärischen Aerosoleintrag in die Atmosphäre zu verstehen, werden Informationen über die Zusammensetzung der Atmosphäre in der Vergangenheit benötigt. Eisbohrkerne aus den Polarregionen oder Gletschern sind wertvolle Umwelt- und Klimaarchive, da sie unter anderem das mit dem Schnellfall deponierte Aerosol enthalten. Daher kann die Analyse von partikel-gebundenen Spurenstoffen in Eisbohrkernen stoffliche Informationen über zurückliegende Umwelt- und Klimabedingungen liefern. Bis heute konzentrieren sich diese Bemühungen auf anorganische Substanzen und nur wenige organische Analyten. Ein Großteil der in diesen Bohrkernen enthaltenen Informationen geht dadurch verloren. Dies charakterisiert das Hauptziel des Vorhabens, durch Erarbeitung organischer spurenanalytischer Methoden basierend auf LC-HRMS (Flüssigchromatographie in Kombination mit hochauflösender Massenspektrometrie) eine ausgewählte Palette von Markersubstanzen zu quantifizieren. Zielmoleküle sind insbesondere neue Marker für biogene sekundäre organische Aerosole (biogenic SOA) und Biomasseverbrennungs-Marker. Die Auswahl dieser Verbindungen basiert einerseits auf dem zu erwartenden Informationsgewinn über die Quellen und deren Zusammensetzung (terrestrische Vegetation/Waldbrände), andererseits auf der atmosphärischen Lebensdauer der Marker, da nur langlebige Marker weit entfernt liegende Regionen erreichen können. Zusätzlich zur Analyse dieser Zielanalyten sollen auch ââ‚ Ìnon-target screening-Methoden zum Einsatz kommen. In enger Zusammenarbeit mit einem etablierten Eisbohrkernlabor am PSI in der Schweiz werden die entwickelten Analysetechniken auf einen Eisbohrkern aus dem Belukha-Gletscher im Sibirischen Altai Gebirge angewendet.
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.
Klimaänderungen sind als natürliche Phänomene in allen Epochen der Erdgeschichte zu finden. Neben diesen natürlichen Variationen stehen heute zunehmend die anthropogen Änderungen im Fokus der Aufmerksamkeit. Dabei kommt dem Anstieg des Meeresspiegels in der Öffentlichkeit eine herausragende Bedeutung zu, da die gesellschaftlichen und ökonomischen Konsequenzen bereits allgemein sichtbar und spürbar sind. Viele Megastädte der Welt liegen in Küstenregionen und nehmen insgesamt fast ein Drittel der Weltbevölkerung auf. Die durch den Meeresspiegelanstieg verursachte Bedrohung wird zudem durch eine natürliche oder anthropogen verursachte Subsidenz in vielen Fällen noch vergrößert. Somit ist eine umfassende und genaue Bestimmung von Meeresspiegelanstieg und die Bestimmung von Subsidenzraten die Voraussetzung für eine sinnvolle Küstenplanung, Landnutzung und den Erhalt der ökonomischen und ökologischen Lebensgrundlagen. Seit 1991 wird der Meeresspiegel durch Radaraltimeter kontinuierlich und hochgenau erfasst. Ungeachtet dieser langen Zeitspanne fällt es heute immer noch schwer, konsistente Beschreibungen des globalen Meeresspiegels zu liefern. Das Projekt wird die Ursachen in einer fokussierten Region (Südostasien) untersuchen und Lösungsstrategien erarbeiten. Meeresspiegeländerungen werden mittelfristig durch saisonale und jährliche Variationen beeinflusst. Diese Prozesse überlagern die globale Änderung des Meeresspiegels als Rauschen und erschweren somit die Bestimmung von Langzeittrends. Gezeitenpegel, die teilweise seit über 100 Jahren Messungen liefern, sind ein probates Mittel, langfristige Änderungen zu untersuchen und Extremereignisse zu detektieren. GNSS-Sensoren an oder der Nähe von Pegeln erlauben die Ableitung geozentrische Meeresspiegeländerungen und die Trennung von Landdriften (GIA, Subsidenz). Die genaue Bestimmung des Zustandes des Meeresspiegels, die Analyse von GNSS-korrigierten Pegelmessungen und die Erfassung der Subsidenz in Megastädten sind zentrale Forschungsgegenstände und unentbehrlich für die vorausschauende Planung und Entwicklung von Küstensiedlungen. In dem Projekt planen wir (1) die Nutzung und Verbesserung der Datenbasis, bestehend aus Radaraltimetrie, GNSS-Sensoren, Gezeitenpegeln und dem zeitvariablen Schwerefeld, mit dem Ziel, regionale Änderungen des Meeresspiegels und der Subsidenz möglichst präzise zu erfassen; (2) die Variabilität des Meeresspiegels in Südostasien und vor Java/Indonesien zu analysieren und Ursachen dafür zu identifizieren; (3) lokale Änderungen des Meersspiegels aus Pegeln in Südostasien zu untersuchen, und Extremereignissen zu identifizieren, zu analysieren und zu beschreiben; (4) die Informationen mit den Ergebnissen anderer Projekte desselben Zielgebietes zu kombinieren und zu einer konsistenten Beschreibung der Gefährdung durch Meeresspiegelanstieg und Subsidenz von der Messung bis hin zur Auswirkung auf die Gesellschaft für einzelne Städte zu gelangen.
Untersuchungen zu den Auswirkungen von natürlicher Klimavariabilität und anthropogen verursachten Klimaänderungen auf den Wasserhaushalt und das Abflussregime der Bundeswasserstraßen.
Das Schwerpunktprogramm setzt sich zum Ziel, das Verständnis der Klimadynamik anhand quantitativer Untersuchungen des Paläoklimas im Hinblick auf zukünftige Klimaprognosen zu verbessern. INTERDYNAMIK verfolgt einen integrativen Ansatz der Paläoklimaforschung, in dem alle verfügbaren Paläoklimaarchive (terrestrische und marine sowie Eisbohrkerne) miteinander verknüpft werden sollen, um zu einer möglichst umfassenden, quantitativen Analyse globaler Umweltvariationen zu gelangen. Darüber hinaus wird eine enge Verzahnung von Paläoklimarekonstruktionen mit Ergebnissen aus der Erdsystemmodellierung weitreichende Einblicke in die Dynamik von Klimavariationen liefern, die von großer Relevanz für eine Abschätzung zukünftiger Klimaveränderungen sind. Die Untersuchungen sollen auf spätpleistozäne Warmzeiten (inklusive deren Beginn und Ende) im vorindustriellen Zeitraum bis circa eine Million Jahre vor heute beschränkt sein. Im Hinblick auf die globalen Aspekte des Klimawandels wird der Schwerpunkt der Untersuchungen in INTERDYNAMIK auf globalen und überregionalen (z. B. kontinent- und beckenweiten) Skalen liegen. Die folgenden Schlüsselfragen werden im Zentrum der Untersuchungen stehen: (1) Welche Amplitude haben natürliche Klimavariationen auf Zeitskalen von einigen Jahren bis Jahrtausenden? (2) Wie verändern sich Klimavariabilitätsmuster in Zeit und Raum? (3) Treten abrupte Änderungen der großskaligen Ozeanzirkulation im Atlantik in Interglazialen auf? (4) Welche biogeochemischen Rückkopplungsmechanismen bestimmen die natürlichen Grenzen der atmosphärischen Treibhausgas- und Aerosolkonzentration? (5) Welche Wechselwirkungen existieren zwischen Klima und vorindustriellen Kulturen?. Grundlage für die Bearbeitung dieser Fragestellungen bildet die Kombination zeitlich hochauflösender Klimainformationen aus Eisbohrkernen, marinen und terrestrischen Archiven mit einer modernen Erdsystemmodellierung. INTERDYNAMIK sieht ausschließlich sogenannte Dual+-Verbundprojekte vor, in denen mindestens zwei der Forschungsfelder Eisbohrkerne, marine Archive, terrestrische Archive und Erdsystemmodellierung vertreten sein müssen. Über die Dual+-Projekte wird eine enge disziplinen- und ortsübergreifende Zusammenarbeit von universitären und außeruniversitären Arbeitsgruppen angestrebt.
Über dem Antarktischen Ozean findet man das am wenigsten vom Menschen beeinflusste Aerosol der Erde, aber es gibt so gut wie keine Aerosol bezogenen Messdaten aus dieser interessanten Region. Als Partner des Projekts -Study of Preindustrial-like-Aerosol Climate Effects- (SPACE) beteiligen wir uns an der beispiellosen Antarctic Circumnavigation Expedition (ACE), die uns die einmalige Gelegenheit bietet, hochwertige Aerosolmessungen in dieser abgelegenen Region durchzuführen. ACE-SPACE zielt auf eine detaillierte Charakterisierung des vorhandenen Aerosols, welches von anthropogener Verschmutzung unbeeinflusst ist und somit ein Aerosol darstellt, welches mit dem in einer vorindustriellen Atmosphäre vergleichbar ist. Im Rahmen von ACE-SPACE liegt der Schwerpunkt von TROPOS auf Aerosolpartikeln, welche an klimarelevanten Aerosol-Wolken-Wechselwirkungen beteiligt sind. Insbesondere Partikel, die als Wolkenkondensation (CCN) fungieren können, sowie Partikel, die in der Lage sind, zur Vereisung von Wolken zu führen, sind Untersuchungsgegenstand. Während der Antarktischen Umrundung werden wir 3 Monate lang kontinuierliche INP- und CCN-bezogene in-situ-Messungen an Bord des russischen Eisbrechers Akademik Tryoshnikov durchführen, ergänzt durch Aerosol Filterproben. Im Rahmen des ACE-SPACE Projekts wird TROPOS nur für die Durchführung der Messungen und die chemische Charakterisierung der Filterproben finanziert. Deshalb beantragen wir hiermit Mittel für die wissenschaftliche Auswertung, physikalische Analyse und Interpretation (hauptsächlich 1 Doktorand, 67% für drei Jahre) der gesammelten Proben und Daten.Wir werden einen einzigartigen Datensatz zu den physikalischen und chemischen Eigenschaften von Wolkenkondensationskernen (CCN) und Eis nukleierenden Partikeln (INP), sowie deren Quellen, über dem Antarktischen Ozean liefern. Der Datensatz beinhaltet sowohl CCN und INP-Anzahlkonzentrationen entlang der Route der Antarktischen Umrundung (ACE), als auch quantitative Informationen bzgl. des Aktivierungsverhaltens (Hygroskopizität) und Eisnuklerationsverhaltens (z.B. Gefriertemperaturen), der gesammelten CCN und INP. Der erhobene Datensatz ist repräsentativ für ein natürliches, von menschlichen Einflüssen quasi freies, vorindustrielles Aerosol und damit ein sehr wertvoller Beitrag zur Verbesserung der Vorhersage der Klimaveränderungen in der Antarktischen Region im Besonderen, und der globalen Atmosphäre im Allgemeinen. Die gewonnenen Daten werden innerhalb des SPP offen zur Verfügung gestellt aber auch von unseren Partnern im ACE-SPACE-Projekt zur Klimamodellierung und Validierung von Satellitenretrievals genutzt.
Wie bereits angemerkt, prägen sich die nutzungstypischen Unterschiede im (sommerlichen) Temperaturverhalten einer Stadt insbesondere in den Nachtstunden bei wolkenlosem Himmel aus. Tagsüber liegen die Temperaturspitzen über den einzelnen Flächen auch bei stark abweichenden Bebauungs- und Versiegelungsgraden deutlich näher zusammen. Aufgrund ihrer grundsätzlichen Aussagekraft wird daher an dieser Stelle nochmals eine Darstellung aus dem Begleittext zur Karte 04.04 Temperaturverhältnisse in mäßig austauscharmen Strahlungsnächten (Ausgabe 2001) zur Verdeutlichung genutzt (vgl. Abb. 5). Diese grundsätzlichen Effekte wirken sich auch auf die nutzungsbezogene Verteilung der Anzahl der Kenntage aus. Tabelle 1 zeigt die mittlere Anzahl klimatologischer Kenntage pro Flächentyp ( 06.08 Stadtstruktur differenziert, Stand 2010, SenStadtUm 2011a ) für die berechneten Zeitspannen 1981-2010, 2011-2040 und 2041-2070 sowie die prognostizierten Zunahmen im Vergleich zur Gegenwart. Sie ergänzt damit die Kartenaussagen, die die tabellarischen Aussagen räumlich je nach Lage der Flächentypen verorten. Grundsätzlich bleibt zu beachten, dass die Projektionen Mittelwert-Angaben der definierten Zeitabschnitte darstellen, die aufgrund der natürlichen Schwankungen des Klimas im Laufe der betrachteten Jahrzehnte mehr oder weniger nach oben bzw. unten ausschlagen können („interanuelle Schwankungen“). Deutlich wird jedoch auch, dass für alle Kenntage von den Modellergebnissen eine Zunahme der Häufigkeit pro Jahr vorhergesagt wird, deren Stärke aber „kenntagsabhängig“ ist. Die Tropennächte (Minimumtemperatur ≥ 20 °C) treten bisher und auch in Zukunft im Vergleich zu den Sommer- und Hitzetagen am seltensten auf. Jedoch liegen hier aufgrund der grundsätzlichen tagesgangbezogenen Effekte die größten Differenzierungen zwischen den einzelnen Flächentypen. Die stärksten nächtlichen Abkühlungsleistungen und damit die geringste zu erwartende Anzahl an Tropennächten (> 2 bis 5 im Zeitraum 1981-2010) treten auf Grün- und Freiflächen mit offenen Strukturen auf. Hier zeichnen sich vor allem Landwirtschaftsflächen („Ackerland“ sowie „Grünland“), Brachflächen mit wiesenartiger Struktur (z.B. die Wiesen der Flughäfen), aber auch Kleingärten – und mit Abstand die Parkanlagen aus. Letztere umfassen auch waldartige Anteile, deren Ausstrahlungsleistung in der Nacht durch die Baumkronen gebremst wird. Die genannten Flächentypen weisen auch bezüglich der Zukunfts-Zeitabschnitte die geringsten Werte und potenziellen Belastungen auf. Im Zeitabschnitt bis 2070 ist dort mit einer Anzahl an Tropennächten in der Größenordnung von > 12 bis 20 Tagen zu rechnen, was einem bis zu fünffachen Zuwachs nahe kommt. Umgekehrt die größten Zahlenwerte heute und in der Zukunft treten bei Flächentypen mit hohem Bebauungs- und Versiegelungsgrad auf; Beispiele sind die Typen „Kerngebiet“, „dichte Blockbebauung“ und „Gewerbe- und Industriegebiet dichter Bebauung“. Die Kenntage mit Bezug zur täglichen Maximum-Temperatur (Sommer- und Hitzetag) liegen entsprechend Abb. 5 in ihren absoluten Werten und auch den Zuwächsen für die Zukunft sehr viel enger zusammen. Die absoluten Zahlen zu den Eintrittswahrscheinlichkeiten unterscheiden sich jedoch beträchtlich voneinander. Wie im Kapitel „Ergebnisse der Stationsauswertungen“ zur Karte 04.13 (SenStadtUm 2015) beschrieben, steigt seit Jahrzehnten die Zahl der Hitzetage in Berlin an. Die Klimamodellierung durch WETTREG 2010 A1B zeigt, dass in Zukunft dieser Anstieg sehr viel schneller von statten gehen wird. Wird im Analyseabschnitt 1981-2010 noch von 5 (Waldgebiet) bis knapp 10 (Flughafen, Verkehrsfläche, aber auch offene Vegetationsfläche) Hitzetagen pro Jahr ausgegangen, so werden es 2041-2070 voraussichtlich bereits 19-24 Tage sein, wobei sich die flächentypenbezogene Verteilung nicht ändert. Diese Ergebnisse liegen etwas über den Berechnungen, die unter Nutzung des Szenario RCP8.5 (IPCC 2014) im Rahmen des AFOK durchgeführt wurden (Hauptbericht „Anpassung an die Folgen des Klimawandels in Berlin (AFOK)“, Klimaschutz Teilkonzept, Kap. 3.1.2 Temperaturextreme, Reusswig, Becker et al. 2016). Dort wird für die „nahe Zukunft“ (2031-2060) von der Mehrheit der eingesetzten Modelle ein Zuwachs an Hitzetags-Ereignissen in der Größenordnung bis zu einer Verdoppelung erwartet. Auch bei der prognostizierten Entwicklung für die Sommertage , die in dieser Untersuchung definitionsgemäß die Anzahl der Hitzetage einbezieht, liegen die einzelnen Flächentypen relativ eng beieinander. Die Spannbreite liegt zwischen 38,1 Ereignistagen in Waldgebieten bis zu 43,5 auf Flughafen-Standorten für den Ausgangszeitraum 1981-2010. Bis zum Ende des Zeitraums 2041-2070 wird die Anzahl der Sommertage pro Jahr in etwa um die Hälfte zunehmen, das heißt durchweg über 60 Tagen pro Jahr liegen. Deutlich wird, dass Sommer- und Hitzetage in ihrer Ausprägung korrelieren. Dennoch zeigt die Steigung der Werte gegenüber dem Ausgangszeitraum 1981-2010, dass der Anstieg der Sommertage insgesamt schneller von statten geht, als der Anstieg der Hitzetage. Zwischen den Flächentypen gibt es keine relevanten Unterschiede in der absoluten Ausprägung der Ereignishäufigkeit.
| Organisation | Count |
|---|---|
| Bund | 56 |
| Europa | 9 |
| Global | 1 |
| Land | 6 |
| Wissenschaft | 31 |
| Zivilgesellschaft | 1 |
| Type | Count |
|---|---|
| Förderprogramm | 55 |
| Text | 7 |
| License | Count |
|---|---|
| Geschlossen | 5 |
| Offen | 57 |
| Language | Count |
|---|---|
| Deutsch | 53 |
| Englisch | 24 |
| Resource type | Count |
|---|---|
| Bild | 2 |
| Dokument | 2 |
| Keine | 33 |
| Webseite | 26 |
| Topic | Count |
|---|---|
| Boden | 50 |
| Lebewesen und Lebensräume | 60 |
| Luft | 62 |
| Mensch und Umwelt | 62 |
| Wasser | 51 |
| Weitere | 62 |