Das Ziel dieses Projektes ist die Untersuchung der zeitlichen Variabilität in der Energie von internen Wellen und der Stärke von vertikaler Vermischung in Abhängigkeit des Nordatlantikstroms und dem damit verbundenen Wirbelfeld. Hierfür werden 5-6 Jahre von Strömungsmesserdaten und Temperatur/Leitfähigkeitsmessungen von drei Verankerungen entlang eines Schnittes westlich des Mittelatlantischen Rückens (MAR) sowie LADCP/CTD Daten von fünf Schifffahrten genutzt. Konkrete wissenschaftliche Ziele dabei sind:- Erstellung von Zeitserien der Energie in internen Wellen unter Benutzung der Verankerungszeitreihen von Strömung und Schichtung- Untersuchung der Zeitskalen auf denen Veränderungen in der Energie interner Wellen stattfinden. Mögliche Ursachen für Variabilität sind der Windeintrag, Position des Nordatlantikstroms und Wirbel- Identifizierung von Prozessen, welche die beobachteten internen Wellen generieren, wie z.B. Gezeiten, Stürme, Jahresgang, Wirbel, die Arme des Nordatlanikstroms (Verhältnis von lokalen zu großräumigen Erzeugungsmechanismen)- Bestimmung der Vermischungsraten (Temperaturinversionen, Thorpe Skalen, Feinstrukturparameterisierung) in Abhängigkeit der variablen Hintergrundbedingungen Hierfür werden zunächst Spektren potentieller und kinetischer Energy der internen Wellen auf ihre Abhängigkeit von veränderlichen Hintergrundbedingungen wie z.B. Wind, Gezeiten, Wirbel, Schichtung und Variabilität im Nordatlantikstrom sowieso des Einflusses der Topographie untersucht. Die instrumentelle Ausstattung der Verankerungen seit Sommer 2012 erlaubt zusätzlich die Approximation der internen Wellen durch vertikale Moden und damit verbunden die Berechnung von Energieflüssen, welche wichtige Informationen über die Menge und die Variabilität in der Energie, die in internen Wellen im Nordatlantik transportiert wird, liefern. Außerdem geben diese so gewonnenen Energieflüsse in Kombination mit der Berechnung von Ausbreitungspfaden von internen Wellen, welche am mittelatlantischen Rücken erzeugt wurden, Aufschluss über die relative Bedeutung der Topographie des MAR für die Erzeugung von internen Wellen. Beginnend vom Sommer 2015 werden die Analysen erweitert, indem Temperatur- und Druckdaten mit hoher Tiefenauflösung für die Berechnung von Thorpe Skalen und Dissipationsraten und deren zeitlichen Variabilität genutzt werden. Weitere Informationen über die zeitliche und räumliche Variabilität der Vermischungsraten im Nordatlantik werden durch die Analyse von Diffusionsraten, die anhand von LADCP/CTD Daten und einer Feinstrukturparameterisierung berechnet werden, erlangt. Dies liefert weitere Aufschlüsse über die dominanten Prozesse in der Erzeugung von internen Wellen und vertikaler Vermischung im Nordatlantik, sowie deren zeitlicher und räumlicher Variabilität.
Die Anzahl der verfügbaren Wolkenkondensationskerne (CCN) beeinflusst maßgeblich die mikrophysikalischen Wolkeneigenschaften, wie z.B. die Wolkentropfenanzahlkonzentration (CDNC) und deren Größenverteilung. CDNC und die Tropfengröße steuern sowohl die Strahlungseigenschaften als auch die Lebensdauer von Wolken. Dies wirkt sich komplex auf die Energiebilanz der Erde aus. Aktuelle Klimamodelle basieren häufig auf Annahmen über CCN Anzahlkonzentrationen und andere CCN bezogene Eigenschaften (z.B. Hygroskopizität), da für viele Regionen auf der Erde repräsentative Daten fehlen. Wenn vorhanden, handelt es sich bei diesen CCN Daten um bodengebundene Messungen, welche somit nicht - mit Ausnahme von Bergstationen - in der für Wolkenbildungsprozesse relevanten Höhe durchgeführt wurden. Für die Karibikregion wurde gezeigt, dass die bodengebundenen CCN Messungen für die gesamte marine Grenzschicht repräsentativ zu sein scheinen also auch für die Wolkenbildungsregionen. Im hier vorgeschlagenen Projekt wollen wir überprüfen, ob bodengebundene CCN Messungen auch in anderen Erdregionen repräsentativ sind für die CCN Anzahl in der Wolkenbildungsregion, und wenn ja, unter welchen Bedingungen. Dies würde die Anwendung von CCN Daten in Modellen stark vereinfachen. Dazu wird die Gültigkeit der Beobachtungen in der Karibik, in zwei gegensätzlichen Umgebungen getestet werden, einmal in einer marinen und einmal in einer kontinentalen Umgebung. Die Messkampagne zu marinen CCN soll auf den Azoren (Portugal) durchgeführt werden. Wir werden kontinuierlich verfügbare CCN Daten von der Azoren Eastern Nordatlantik (ENA) Station auf der Insel La Graciosa (auf Meereshöhe) mit Daten von der Bergstation Pico (Pico Island, 2225 m ü.d.M.) kombinieren. Ergänzend werden CCN und CDNC Messungen auf der Helikopter-Messplattform (ACTOS) durchgeführt, um die vertikale Lücke zwischen den Meeresspiegel- und Bergmessungen zu schließen. Die kontinentalen bodengebundenen CCN Messungen werden kontinuierlich an der ACTRIS Station Melpitz durchgeführt. Die vertikale CCN und CDNC Verteilung wird in Melpitz mit Hilfe eines Ballons in mehreren einwöchigen Kampagnen einmal pro Jahreszeit gemessen werden. Darüber hinaus werden wir mit Hilfe der Aerosol-Wolken-Wechselwirkungsmetrik (ACI) die in der Wolke in-situ gemessen CCN Eigenschaften (das heißt Anzahl und Hygroskopizität) mit den CDNC quantitativ verbinden. Es wird außerdem eine Sensitivitätsstudie mit einem Cloud-Parcel Model durchgeführt, welches durch die realen Messungen in der Atmosphäre angetrieben werden wird. Dies wird einen Einblick in das Übersättigungsregime von frisch gebildeten Wolken gewähren.Die CCN Daten selbst, die Erkenntnisse zu CCN Eigenschaften und ihrer vertikalen Verteilung sowie die quantitative Verbindung zwischen CCN und CDNC werden im Hinblick auf das Verständnis und die Modellierung der Wolkentropfenaktivierung sowie der mikrophysikalischen Wolkeneigenschaften von außerordentlichem Wert sein.
Der Sommer 2024 war in Sachsen-Anhalt zu warm mit überdurchschnittlich vielen Tagen mit mehr als 25 °C und 30 °C und sonnenscheinreicher als im Durchschnitt. Der Niederschlag bewegte sich im Rahmen des langjährigen Mittels. Durch wiederholte Gewitter verteilte sich der Niederschlag räumlich und zeitlich aber sehr ungleichmäßig. Reichlich Sonnenschein sorgte für eine gute Auslastung der solar getriebenen Erneuerbaren Energien. Die windgetriebenen Kraftwerke waren nicht gut Ausgelastet. Diese konnten nur an wenigen Tagen die solargetrieben in der Auslastung übertreffen. Nach den sehr milden bzw. warmen Vormonaten war die positive Temperaturanomalie im Juni etwas geringer. Dennoch war der Monat mit 17,3 °C um 1,2 K wärmer als im Klimamittel von 1961 bis 1990 üblich. Im Vergleich zum 30-jährigen Zeitraum von 1991 bis 2020 betrug die Abweichung 0,4 K. In der ersten Monatshälfte war es dabei längere Zeit kühl mit Temperaturen überwiegend unterhalb der 20 °C. In der zweiten Monatshälfte wurde es zunehmend sommerlich und zum Monatsende konnten einzelne Tage über 30 °C gemessen werden, am wärmsten war es dabei am 26.06. mit 33,1 °C in Genthin. An der LÜSA-Station in Magdeburg erreichte das Thermometer sogar 36,0 °C. Im Juni 2024 fielen im Flächenmittel Sachsen-Anhalts insgesamt 59,8 mm Niederschlag. Dies entspricht gegenüber dem langjährigen Mittel von 1961 bis 1990 95,2 % und im Vergleich zum 30-jährigen Klimamittel von 1991 bis 2020 wurden 107,7 % erreicht. Dabei regnete in einem Streifen vom südlichen und östlichen Harzvorland bis nach Anhalt deutlich mehr als üblich, wie z.B. in Jeßnitz mit 113,6 mm bzw. 192,5 %, während in der Altmark und dem äußersten Süden Sachsen-Anhalts nicht einmal die Hälfte der üblichen Niederschlagsmenge ankam. So fielen im nördlichen Harzvorland in Hötersleben-Barneberg mit 26,3 mm nur 39,6 % der von 1961 bis 1990 üblichen Niederschlagsmenge, in Zeitz mit 33,3 mm nur 46,5 %. Außerdem gab es gerade am 01. Juni und in der zweiten Monatshälfte teils kräftige Gewitter, die punktuell große Niederschlagsmengen brachten. So fielen am 01. Juni in Weißenfels-Wengelsdorf 49,5 mm Niederschlag. Am 21. Juni brachten die Gewitter zum Beispiel in Zörbig mit 47,0 mm und in Jeßnitz mit 41,7 mm die höchsten täglichen Niederschlagsmengen. Mit 224,3 Sonnenstunden erreichte der Juni 2024 in Sachsen-Anhalt 109,5 % des Klimamittels von 1961 bis 1990 und 100,6 % zum 30-jährigen Mittel von 1991 bis 2020. Weniger Sonnenschein gab es zu Beginn des Monats und um die Monatsmitte, länger zeigte sich die Sonne zwischen 06. und 13. Juni bzw. ab dem 23. Juni bis zum Ende des Monats. Nach einem kühlen und wechselhaften Start in den Juli setzte sich am dem 6. des Monats häufig sommerlich warme Luft durch und es wurden wiederholt heiße Tage (Tage mit einer Tageshöchsttemperatur von 30 °C oder mehr) gemessen. So konnten im Süden Sachsen-Anhalts in Osterfeld und Zeitz bis zu acht solcher Tage registriert werden, während es in der Altmark drei heiße Tage gab. Somit erreichte der Monat eine Mitteltemperatur im Flächenmittel Sachsen-Anhalts von 19,4 °C und war damit um 1,8 K wärmer als die Referenzperiode von 1961 bis 1990, im Vergleich zum 30-jährigen Mittel von 1991 bis 2020 betrug die Abweichung 0,3 K. Mit insgesamt 81,5 mm bzw. 156,2 % Niederschlag war der Juli 2024 feuchter als die Referenzperiode 1961 bis 1990. Vergleicht man mit dem 30-Jahreszeitraum von 1991 bis 2020 wurden 114,2 % des Solls erreicht. Dabei sorgten wiederholt kräftige Gewitter für eine ungleichmäßige Verteilung der Niederschläge. Während in Dessau-Roßlau-Rodleben mit 123,5 mm 254,1 % des Mittels von 1961 bis 1990 erreicht wurden, waren es an der LÜSA-Station in Leuna nur 37,5 mm und in Dederstedt im Seegebiet Mansfelder Land mit 40,5 mm Niederschlag nur 84,4 % im Vergleich zum Referenzzeitraum von 1961 bis 1990. Oft kam ein Großteil des Monatsniederschlags an nur einem Tag herunter. So fielen zum Beispiel am 27. Juli in Loburg 51,8 mm und in Walternienburg-Ronney 49,7 mm Niederschlag. Der Juli brachte in Sachsen-Anhalt 239,7 Sonnenstunden. Damit wurden im Vergleich zur Referenzperiode von 1961 bis 1990 115,8 % und im Vergleich zum Klimamittel von 1991 bis 2020 106,5 % erreicht. Der wärmste Sommermonat war der August, der auch gleichzeitig der 7.-wärmste August seit Beginn der Wetteraufzeichnungen im Jahr 1881 war. Dabei erreichte der Monat eine Mitteltemperatur von 20,6 °C. Der Monat lag damit um 3,5 K über der Referenzperiode von 1961 bis 1990 bzw. um 2,0 K über dem 30-jährigen Mittel von 1991 bis 2020. Am größten waren die Abweichungen in südlichen und mittleren Landesteilen, hier wurden auch die meisten heißen Tage registriert, so zum Beispiel 10 Tage in Zeitz oder 9 Tage in Köthen, Osterfeld und Wittenberg. Der wärmste Tag des Sommers war dabei der 29. August, der an drei Orten die 35 Grad Marke erreichte und überschritt. Dies passierte beispielsweise mit 35,0 °C in Genthin und 35,2 °C in Demker und Möckern-Drewitz. An der LÜSA-Station in Bernburg konnten sogar 36,1 °C gemessen werden. Die Niederschlagsmenge im Flächenmittel Sachsen-Anhalts betrug im August lediglich 38,0 mm. Damit wurden im Vergleich zur Referenzperiode von 1961 bis 1990 64,4 % und im Vergleich zum Klimamittel von 1991 bis 2020 65,8 % erreicht. Der Monat startete in den ersten Tagen wechselhaft und feucht, dann blieb es aber in weiten Landesteilen bis zum Monatsende überwiegend trocken. Im Zusammenhang mit viel Sonnenschein und den hohen Temperaturen stieg die Waldbrandgefahr deutlich an. Mit nur 5,7 mm Niederschlag war Walternienburg-Ronney nicht nur der trockenste Ort Sachsen-Anhalts, sondern auch der trockenste Ort im August in ganz Deutschland. Erneut sorgten punktuelle Gewitter für lokal enorme Regenmengen. So beispielsweise in Kemberg-Radis, als am 14. August durch Gewitter alleine 84,0 mm Niederschlag fielen und im Gesamtmonat 118,4 mm. Mit 264,1 Sonnenstunden war der August der drittsonnigste seit 1951 in Sachsen-Anhalt. Dies entspricht 133,2 % im Vergleich zur Referenzperiode von 1961 bis 1990 bzw. 124,8 % im Vergleich zum 30-jährigen Mittel von 1991 bis 2020. Betrachtet man den gesamten Sommer vom 1. Juni bis zum 31. August, dann ergibt sich ein Temperaturmittel für die Fläche Sachsen-Anhalts von 19,1 °C. Dieses liegt 2,1 K über dem Wert der Referenzperiode von 1961 bis 1990 bzw. 0,9 K über dem Klimamittel von 1991 bis 2020. Dies ist vor allem dem sehr warmen August geschuldet, der durchweg ein Hochsommermonat war. Im Sommer konnten in Zeitz insgesamt 20 Tage mit 30 °C oder mehr gemessen werden, bei den Sommertagen mit 25 °C oder mehr führt Köthen mit 58 Tagen die Statistik an. Darüber hinaus gab es gerade im Süden und Osten des Landes viele warme Nächte. Vier dieser Nächte waren in Zeitz und Wittenberg so genannte Tropennächte, in denen die Temperatur nicht unter 20 °C gefallen ist. Über den Sommer hinweg sind 179,3 mm Niederschlag in Sachsen-Anhalt gefallen. Dies entspricht 103,0 % des Klimamittels von 1961 bis 1990 und gegenüber dem 30-jährigen Mittel von 1991 bis 2020 97,1 %. Der Niederschlag war aber sehr ungleichmäßig verteilt. Wiederholte kräftige Gewitter sorgten für große Unterschiede auf engem Raum. So war Kemberg-Radis mit 338,0 mm bzw. 189,1 % im Vergleich zu 1961 bis 1990 der nasseste Ort in Sachsen-Anhalt. Hingegen fielen in Genthin mit 105,2 mm Niederschlag nur 61,7 % des Sommerniederschlags. Während des Sommers schien die Sonne in Sachsen-Anhalt 728,0 Stunden. Dies entspricht im Vergleich zur Referenzperiode von 1961 bis 1990 119,4 % und zur Klimaperiode von 1991 bis 2020 110,4 %. Berechnungsgrundlage: Betrachtet wurde die produzierte Leistung im Tagesmittel im Gebiet Ostdeutschlands und Hamburgs (Gebiet des Unternehmens 50Hertz). Die produzierte Leistung wurde ins Verhältnis zur installierten Leistung gesetzt und so die Auslastung berechnet. Davon wurde ein 10-jähriges Mittel gebildet. Die Auslastung der betrachteten Jahreszeit des aktuellen Jahres wird ins Verhältnis zur Auslastung im 10-jährigen Mittel für diese Jahreszeit gesetzt. Im Sommer haben die sonnengetrieben Erneuerbaren Energien aufgrund des Sonnenstandes und der Tageslänge oft eine größere Auslastung als die windgetriebenen Erneuerbaren Energien. Dies ist vor allem bei den für diese Jahreszeit typischen schwachwindigen und sonnenscheinreichen Hochdruckwetterlagen der Fall. Während tiefdruckgeprägter Phasen mit weniger Sonne und mehr Wind, war die Windkraft der Haupterzeuger erneuerbaren Stroms. Dies war vor allem an einzelnen Tagen im Juni (05., 11., 15., 22. und 28.) gut zu erkennen, siehe Abbildung unten. Sonst sorgte das überwiegend wechselhafte Wetter im Juni dafür, dass die Auslastung der Solaranlagen häufig unterhalb des Mittelwertes von 2010 bis 2019 lag. Eine sehr sonnige Phase zeigte sich auch in der Stromerzeugung zwischen dem 25. Und 27. Juni. Eine wechselhafte, windige und kühle Phase vom 30.06. bis 06.07. sorgte für einen deutlichen Rückgang der Stromerzeugung aus Sonnenenergie zu Beginn des Monats Juli auf teils unter 60 % im Vergleich zum Mittel 2010 bis 2019. Dies konnte aber durch die Windkraft mehr als ausgeglichen werden, welche in der Spitze teils mehr als das Doppelten der üblichen Strommenge lieferte. Danach spielte der Solarstrom wieder eine wichtige Rolle, da in den Folgewochen häufig windarmes und überwiegend sonniges Hochdruckwetter dominierte. Im August sorgten in den ersten drei Tagen viele Wolken und wenig Wind für geringe Auslastung der erneuerbaren Energien. Im Anschluss folgte überwiegend ruhiges und sonniges Hochdruckwetter, womit an vielen Tagen mehr Solarstrom, als im Mittel von 2010 bis 2019 üblich, produziert werden konnte. Im Zeitraum vom 21. bis 25. kam der Windkraft eine wesentliche Rolle zu. Ursache war ein kräftiges Tiefdruckgebiet über dem Nordatlantik dem ein kräftiges Hochdruckgebiet über Südosteuropa gegenüber stand. Letzteres sorgte bei uns für viel Sonnenschein und der hohe Gradient zwischen den Druckgebieten für reichlich Wind. In diesem Zeitraum war die addierte Stromerzeugung besonders hoch. Gerade bei den windgetriebenen Erneuerbaren Energien betrug die Auslastung bis zu 350 % der üblichen Auslastung im Mittel 2010 bis 2019. In den letzten Tagen des Monats bleib es überwiegend sonnig und schwach windig, sodass gerade die Photovoltaik mehr 20 % mehr Strom produzierte als im Mittel von 2010 bis 2019. Über den ganzen Sommer gesehen blieben Windkraft mit 86,2 % und Photovoltaik mit 88,0 % unterhalb des Mittels der Jahre 2010 bis 2019.
Es ist bekannt, dass Vulkanausbrüche das Klima auf verschiedene Weise beeinflussen. Diese reichen von kurzfristigen Auswirkungen wie Sulfat-Injektionen, die die einfallende Sonnenstrahlung reduzieren und zu Abkühlung führen, bis zu mittelfristigen Auswirkungen wie Erwärmung durch Kohlendioxid-Entgasung. Langfristig können Auswirkungen wie eine verstärkte Verwitterung eingelagerter Basalte zu einer Entfernung von Kohlendioxid und damit Abkühlung führen. Lange Perioden intensiven Vulkanismus, die als Large Igneous Provinces (LIPs) bekannt sind, können besonders tiefgreifende Auswirkungen auf das Klima haben, wobei mehrere LIPs entweder mit der globalen Erwärmung oder Abkühlung in der Erdgeschichte sowie mit Massenaussterben in Verbindung gebracht werden. Das Paläozän-Eozän-Temperaturemaximum (PETM), eine 200.000 Jahre lange Periode intensiver globaler Erwärmung vor ca. 56 Millionen Jahren, ereignete sich zur gleichen Zeit wie die Entstehung eines LIP, der North Atlantic Igneous Province (NAIP). Die NAIP-Entstehung wurde als Ursache für das PETM vorgeschlagen, da während des Vulkanismus Kohlendioxid und Methan freigesetzt werden, welches zu einer schnellen Erwärmung führt. Es wurde auch vermutet, dass die Ablagerung von Vulkanasche während des NAIP das Klima abgekühlt hat. Als solches ist das PETM eine ideale Periode, um die Auswirkungen des Vulkanismus auf das Erdsystem zu untersuchen. Expedition 396 des International Ocean Discovery Program (IODP) hat erfolgreich eine Reihe von langen Sedimentsequenzen aus dem PETM-Zeitalter am norwegischen Rand geborgen. In diesem Projekt beabsichtige ich, detaillierte deskriptive, geochemische und modellbasierte Untersuchungen mit den Sedimenten der Expedition 396 durchzuführen, um die Rolle des NAIP-Vulkanismus im PETM zu dokumentieren. Erstens wird die Intensität des Vulkanismus durch neue Schätzungen der Kohlendioxid-, Methan- und Sulfatemissionen bewertet, um die Rolle der Gase auf den Klimawandel zu bestimmen. Durch detaillierte geochemische Untersuchungen werden die Auswirkungen der Ascheablagerung auf den Kohlenstoffkreislauf bewertet mit Schwerpunkt auf der Rolle der Asche als Nährstofflieferant für Phytoplankton liegt. Die potenziellen Auswirkungen der Ascheablagerung auf die Speicherung von Kohlenstoff im Sediment werden ebenfalls geochemisch und isotopisch untersucht. Abschließend werden die Ergebnisse unter Verwendung von Erdsystemmodelle kombiniert, um die genaue Rolle des Vulkanismus im PETM zu bestimmen. Die erwarteten Ergebnisse werden uns neue Erkenntnisse über die Rolle der LIP-Entstehung und der Ablagerung von Vulkanasche beim Klimawandel geben. Sedimente von Expedition 396 bieten eine einzigartige Gelegenheit, den geochemischen Abdruck des Vulkanismus hochauflösend zu untersuchen. Die Ergebnisse dieser Arbeit werden zu einer erheblichen Verbesserung unseres Verständnisses des PETM führen.
Objective weather types of Deutscher Wetterdienst derived from different Reanalysis and Global Climate Model simulations for the control run (1951-2000) and the projection period (2000-2100). Furthermore, the NAO-index is also provided. On the one hand, the dataset is useful for evaluation of representative circulation statistics in Central Europe, on the other hand, for the analysis of future weather types due to climate change. Added temperature and precipitation data allow to study the weather type effectiveness for these important climate parameters.
Ziel dieses Antrags ist es, das Potenzial von Speläothemen für die Rekonstruktion von (kurzlebigen) Phasen und Ereignissen extremen Klimas, wie besonders niedrigen Temperaturen, extreme, Niederschlagsmengen oder hohen Windgeschwindigkeiten, zu ermitteln. Solche Extremereignisse treten selten auf, verursachen aber oft große Schäden mit schwerwiegenden Folgen für Bevölkerung und Ökosysteme der betroffenen Region. Ein besseres Verständnis der Ursachen und Randbedingungen von Extremereignissen ermöglicht eine bessere Prognose ihres Auftretens in der Zukunft, was wesentlich ist für das Treffen entsprechender Vorkehrungen.Speläotheme bieten präzise datierte Multi-Proxy-Zeitreihen mit nahezu jährlicher Auflösung und haben somit ein großes Potenzial als Archiv von Extremereignissen. Allerdings werden die in Speläothemen gespeicherten Proxy-Signale im Aquifer über der Höhle in einem gewissen Umfang geglättet, weshalb die Sensitivität der jeweiligen Höhlensysteme und Proxys für die Rekonstruktion vergangener Extremereignisse bestimmt werden muss. Der Schwerpunkt dieses Antrags liegt auf dem 8.2 ka Event und den letzten 2000 Jahren. Das 8.2 ka Event war die extremste Klimaanomalie des Holozäns und spiegelt die Auswirkungen eines enormen Süßwassereintrags in den Nordatlantik während eines Interglazials wider. In den letzten 2000 Jahren wurden mehrere hundertjährige Klimaschwankungen identifiziert (z.B. die Mittelalterliche Warmzeit und die Kleine Eiszeit). Zusätzlich konnten andere, kurzlebige Klimaanomalien festgestellt werden, wie z.B. das historische Magdalenenhochwasser im Juli 1342 AD oder Hitze und Trockenheit in Europa von 1540 AD. Manche Ereignisse wurden durch Vulkanausbrüche ausgelöst (z.B. das Jahr ohne Sommer 1816 AD durch die Tambora Eruption 1815 AD).Mehrere Speläotheme, die während des 8.2 ka Event und der letzten 2000 Jahre wuchsen, aus drei Höhlen in Deutschland stehen zur Verfügung. Für alle drei Höhlen wurden langfristige Monitoring-Programme eingerichtet, was eine Voraussetzung ist, um die Prozesse in den Höhlen zu verstehen und die Proxy-Signale der Speläotheme zu interpretieren. Wir werden stabile Isotope und Spurenelemente in den entsprechenden Abschnitten der Stalagmiten mit sehr hoher Auflösung (jährlich) analysieren, und die Proben mittels MC-ICPMS 230Th/U-Datierung präzise datieren. Die Identifizierung der am besten geeigneten Proxys für die Rekonstruktion der Extremereignisse wird unter Verwendung eines quantitativen Modells basierend auf meteorologischen und Monitoring-Daten durchgeführt. Die Kombination aus präzise datierten, hochaufgelösten Multi-Proxy-Records und einem quantitativen Modell stellt eine solide Basis dar, um (i) geeignete Proxys für die Rekonstruktion der Extremereignisse zu identifizieren und (ii) bestimmte Ereignisse in verschiedenen Speläothemen zu vergleichen. Dies ermöglicht die Bestimmung von Zeitpunkt, Dauer und Struktur der Ereignisse.
Mit dem hier vorgestellten Projekt wollen wir zwei Fragen beantworten, die momentan im Zusammenhang mit zunehmendem Schmelzen des grönländischen Eisschildes heiß diskutiert werden: der Zeitpunkt ersten Auftretens von Veränderungen im subpolaren Nordatlantik und die Wahrscheinlichkeit von Extremereignissen im Ozean jeweils hervorgerufen durch einen verstärkten bis außergewöhnlich starken Schmelzwassereintrag. Beides werden wir mit Hilfe von Simulationen mit dem neuen, bereits getesteten globalen Klimamodell FOCI-VIKING10 quantifizieren. Dieses einzigartige Modell ist für die Aufgabe besonders geeignet, weil es durch eingebettetes 2-Wege Nesting eine höhere Ozeangitterauflösung von 1/10° im Nordatlantik (30°-85°N) ermöglicht. In einer Reihe von multidekadischen Simulationen mit globaler Erwärmung von 1958-2050 schreiben wir unterschiedliche Projektionen des zukünftigen Schmelzwasserabflusses von Grönland vor, indem wir die lokalen, beobachteten Abflussraten bis 2016 verwenden und für die Folgejahre die lokalen Trends extrapolieren. Ergänzt werden die Trends durch stochastische Variabilität und systematisch eingefügte Extremwerte. Darüber hinaus werden wir neue Wege für die Modellvalidierung gehen, indem gezielt Satelliten- und Argo-float-Daten des meeresoberflächennahen Salzgehaltes auf räumliche und zeitliche Variabilität analysiert und verglichen werden. Als Hauptergebnis des Projektes werden wir Angaben zu Ort, Zeit und Größe der Veränderungen bereitstellen, mit denen der Ozean auf einen realistisch ansteigenden Schmelzwasserabfluss von Grönland reagiert, sowie Einblick in einen möglichen Einfluss auf das europäische Wetter und Klima geben.
Der vorliegende Antrag ist der HALO Mission WISE zuzuordnen. Ein besonderes Augenmerk liegt dabei auf der Bildung der Tropopauseninversionsschicht (TIL) und deren Einfluss auf Stratosphären-Troposphären Austausch (STE) auf der Mesoskala. Diesem Projekt dienen idealisierte Studien der TIL in baroklinen Lebenszyklen als Grundlage. Die Hauptziele sind dabei die Überprüfung der Ergebnisse der idealisierten Studien zur TIL Bildung genauso wie ein erweitertes Verständnis der Prozesse, die zum STE auf der Mesoskala beitragen. Dabei soll auf drei wissenschaftliche Fragestellungen genauer eingegangen werden: (1) Wie stark schwankt die TIL in ihrem Auftreten über dem Nordatlantik, vor allem im Bereich barokliner Lebenszyklen und im Bereich von STE? (2) Welche Prozesse liefern den größten Beitrag zur TIL auf der Mesoskala und welchen Einfluss hat dies auf STE? (3) Wie groß ist der Beitrag von klein-skaligen Wellen in der unteren Stratosphäre auf die TIL Bildung und die Ausdehnung der extratropischen Mischungsschicht? Eine Kombination von Methoden wird verwendet werden um diese Fragen zu beantworten. Analysedaten des EZMW werden zusammen mit Lagrangeschen Methoden benutzt, um die TIL und STE über dem Nordatlantik zu untersuchen. Der Nordatlantik ist das Gebiet, das auch während WISE untersucht werden soll. Darüber hinaus sollen für WISE hoch aufgelöste Modellsimulationen mit dem neuen numerischen Wettervorhersagemodell ICON durchgeführt werden. Dabei sollen zum einen die Beiträge diverser Prozesse auf die Bildung der TIL am Beispiel von realen Zyklonen und Antizyklonen untersucht werden. Des Weiteren sollen die Modelldaten zusammen mit Beobachtungsdaten verwendet werden um den Einfluss der TIL und von klein-skaligen Wellen auf die vertikale Ausdehnung der extratropischen Mischungsschicht zu bestimmen.
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.
| Organisation | Count |
|---|---|
| Bund | 147 |
| Europa | 1 |
| Land | 10 |
| Weitere | 24 |
| Wirtschaft | 4 |
| Wissenschaft | 273 |
| Zivilgesellschaft | 2 |
| Type | Count |
|---|---|
| Daten und Messstellen | 27 |
| Ereignis | 4 |
| Förderprogramm | 299 |
| Taxon | 1 |
| Text | 4 |
| unbekannt | 9 |
| License | Count |
|---|---|
| Geschlossen | 11 |
| Offen | 331 |
| Unbekannt | 2 |
| Language | Count |
|---|---|
| Deutsch | 274 |
| Englisch | 119 |
| Resource type | Count |
|---|---|
| Archiv | 6 |
| Datei | 29 |
| Dokument | 3 |
| Keine | 171 |
| Webseite | 143 |
| Topic | Count |
|---|---|
| Boden | 255 |
| Lebewesen und Lebensräume | 300 |
| Luft | 281 |
| Mensch und Umwelt | 341 |
| Wasser | 344 |
| Weitere | 343 |