Die Westantarktis ist eine der Regionen der Erde, die am sensibelsten auf den aktuellen Klimawandel reagiert. Ein Zusammenbruch dieses Eisschildes in einem wärmeren Klima würde dramatische Folgen für den globalen Meeresspiegelanstieg haben. Dabei spielt nicht nur der Anstieg der globalen Mitteltemperatur eine Rolle, sondern in gleichem Maße auch Veränderungen der Klimavariabilität. Diese Veränderungen können das labile westantarktische System an Kipppunkte bringen, die wiederum zu unwiderruflichen eisdynamischen Prozessen führen. Um diese zum Teil abrupten Veränderungen in Zukunft besser einschätzen zu können, müssen diesbezügliche Modellprojektionen auf einer soliden Datenbasis stehen. Paläoklimatische Zeitreihen, in diesem Fall aus Eisbohrkernen, bieten solch eine Datengrundlage. Besonders interessant sind hierbei Zeitreihen, die zurückreichen in das letzte Glazial, oder idealerweise in die davorliegende letzte natürliche Warmzeit (ca. 110 000 - 130 000 Jahre vor heute). Solche langen Zeitreihen aus der Westantarktis sind allerdings bisher nur spärlich vorhanden. Im Rahmen des WACSWAIN Projekts (WArm Climate Stability of the West-Antarctic Ice sheet in the last iNterglacial) wurde kürzlich ein neuer Eiskern auf Skytrain Ice Rise gebohrt, der einen Zeitraum bis 126 000 Jahre vor heute abdeckt. Umfassende kontinuierliche Datensätze der stabilen Wasserisotope, der chemischen Spurenstoffe und der physikalischen Parameter wurden im Rahmen von WACSWAIN erhoben und stehen nun für weitere Analysen zur Verfügung. Außerdem wurden zum ersten Mal parallel zu den kontinuierlichen Messungen ausschnittweise Abschnitte des Kerns mit der ultra-hochauflösenden Methode der Laser Ablation (LA-ICP-MS) auf ihren Spurenstoffgehalt untersucht. Dies erlaubt die Analyse von Veränderungen in bisher nicht verfügbarer Detailliertheit. Das Ziel des hier vorgestellten Projektes ist es diese hochaufgelösten Signale zusammen mit den kontinuierlichen zu nutzen, um die Veränderungen der Klimavariabilität in dieser Region der Westantarktis in beispielloser Genauigkeit für den letzten glazialen Zyklus statistisch zu analysieren. Ein besonderer Fokus wird dabei auf Phasen mit abrupten Änderungen in den Temperatur- und Eisbedeckungsproxies, wie zum Beispiel einem signifikanten Anstieg der marinen Ionenkonzentration und der Wasserisotope im frühen Holozän, liegen. Die statistischen Analysen der vergangenen Klimavariabilität (Varianz, Amplitude, Skalierungsfaktoren) werden im Folgenden genutzt, um die aktuell zu beobachtenden Veränderungen in der Westantarktis besser verstehen zu können. Dies wird zusätzlich unterstützt durch das Testen der wissenschaftlichen Hypothesen über die Ursachen der Veränderungen mittels spezifischer, isotopengetriebener globaler Zirkulationsmodelle, sowie chemischer Transportmodelle atmosphärischer Spurenstoffe. Dieses Projekt wird somit einen wichtigen Beitrag zum Verständnis der westantarktischen Klimasystems in der Vergangenheit und Zukunft leisten.
Eine Fülle an wissenschaftlichen Studien hat sich mit der Reaktion der stratosphärischen und troposphärischen Dynamik auf vulkanische Aerosole beschäftigt. Wegen der geringen Anzahl an gut beobachteten großen Eruptionen sowie der internen Variabilität des Systems gibt es zwar immer noch einige unbeantwortete Fragen, aber dennoch einen allgemeinen Konsens dass große Eruptionen insbesondere zu einer Beschleunigung der stratosphärischen Meridionalzirkulation, einer Verstärkung des stratosphärischen Polarwirbels und einer troposphärischen Reaktion auf diese stratosphärische Anomalien führen. Wenig ist hingegen über die Auswirkung auf die Mesosphäre bekannt. Es gibt indirekte Hinweise auf Temperaturanomalien durch die Beobachtung von polaren mesosphärischen Wolken (PMC) sowie direkte aus Lidarbeobachtungen nach der Pinatuboeruption. Der potenzielle Mechanismus dahinter ist allerdings weitgehend unbekannt. Unser Projekt möchte diese Wissenslücke schließen.In Phase I von VolDyn konnten wir zeigen, dass Daten des HALOE (Halogen Occultation Experiment) Satelliteninstruments, welches seine Beobachtung kurz nach dem Pinatuboausbruch aufnahm, auf positive Temperaturanomalien in der oberen Mesosphäre hindeuten, die möglicherweise mit dieser Eruption zusammenhängen. Erste Simulationen mit dem UA-ICON (upper atmosphere icosahedral non-hydrostatic) Modell zeigen für die Sommerhemisphäre einen starken Einfluss der stratosphärischen Zirkulationsanomalien auf die Mesosphäre. Derzeit untersuchen wir inter-hemisphärische Kopplungsprozesse.In Phase II von VolDyn werden wir weiterhin UA-ICON nutzen, um die Sensitivität der mesosphärischen Störung systematisch auf spezifische Charakteristika einer Eruption zu untersuchen, etwa die emittierte Schwefelmasse, den Breitengrad der Eruption oder die Jahreszeit während des Ausbruches.Da die mesosphärischen Anomalien wahrscheinlich sensitiv gegenüber der Charakteristik von stratosphärischen Zirkulationsanomalien sind, wollen wir die Pinatuboeruption (der größte Vulkanausbruch in der Satellitenära) und ihren Einfluss bis in die Mesosphäre so realistisch wie möglich simulieren und dabei auf ein Nudging der Stratosphäre zurückgreifen. Unser Ziel besteht darin, nicht nur einen qualitativen, sondern auch einen quantitativen Vergleich mit existierenden Beobachtungen zu ziehen – etwas, dass für andere massive Eruptionen wie die des Tambora oder Krakatau nicht möglich ist. Um die Simulationsergebnisse mit Beobachtungen zu vergleichen, werden wir praktisch alle verfügbaren Temperaturmessungen nutzen, welche die Mesosphäre zum Zeitpunkt des Pinatuboausbruches (oder kurz danach) erfasst haben.Nicht nur die Zirkulation, sondern auch Wasserdampfanomalien könnten zu den beobachteten PMC-Signalen beigetragen haben. Aus diesem Grund wollen wir den Transport von vulkanischem Wasserdampf bis in die polare Sommermesopausenregion in weiteren Modellstudien analysieren.
Die Nachfrage nach zuverlässigen Klimaprognosen in verschiedenen sozioökonomischen Sektoren wird in der Zukunft steigen. Untersuchungen der Vorhersagbarkeit des Klimasystems auf zwischenjährlichen bis dekadischen Zeitskalen zeigen, dass eine Initialisierung der Erdsystemmodelle (ESM) mit Ozean- und Atmosphärenbeobachtungen die Vorhersage regionaler Klimagrößen verbessert. Jedoch leiden dekadische Klimaprognosen unter Initialisierungsschocks und systematischen Modellfehlern, welche die Vorhersagefähigkeit einschränken. Die Größe des Problems ist jedoch unbekannt. Zur Reduktion von Initialisierungsschocks in dekadischen Klimaprognosen sind ESM-Assimilationen, die Anfangsbedingungen dynamisch konsistent abschätzen können, ein möglicher Ansatz. Das vorliegende Projekt zielt darauf ab, den Einfluss von dynamisch konsistenten Anfangsbedingungen auf die Vorhersagegüte dekadischer Klimaprognosen zu quantifizieren.Unter einer Vielzahl von gekoppelten Datenassimilationsmethoden (GDA) ist die adjungierte Methode eine der vielversprechendsten. Da ihr Resultat die dynamischen ESM-Gleichungen respektiert, kann man damit eine dynamisch selbstkonsistente räumliche und zeitliche Evolution des Klimazustands erstellen, die für die Initialisierung der dekadischen Klimaprognosen anwendbar ist. Zu diesem Zweck wird das gekoppelte adjungierte Modell mittlerer Komplexität CESAM (Centrum für Erdsystemforschung und Nachhaltigkeit Erd-System Assimilations-Modell) verwendet werden, um eine gekoppelte Ozean-Atmosphäre-Reanalyse zu erzeugen. Die Reanalyse wird als Anfangsbedingung für retrospektive Klimasimulationen dienen. Die Klimasimulationen werden mit verfügbaren Beobachtungen des Erdsystems verglichen werden, um die Vorhersagegüte des CESAMs zu evaluieren. Das in der CESAM implementierte dekadische Vorhersagekonzept wird sich auf die mehrjährige Variabilität der großskaliger Prozesse und Feedbacks innerhalb des gekoppelten Klimasystems konzentrieren. Der Vorteil des Vorhabens liegt in der Verfügbarkeit und der rechnerischen Effizienz des adjungierten CESAM-Modells. Da die Programmierung der adjungierten Codes für ESMs jedoch keine triviale Aufgabe ist, hat die adjungierte GDA-Methode im dekadischen Klimaprognosebereich bisher keine weitverbreitete Anwendung gefunden. Daher ist die Nützlichkeit adjungierter GDA für die Initialisierung der dekadischen Klimaprognosen noch zu verstehen und zu demonstrieren; dies ist das Hauptziel dieses Forschungsvorhabens. Innerhalb des modellkonsistenten Ansatzes werden Initialisierungsmethoden verglichen werden, die sowohl auf der gekoppelten Reanalyse als auch auf der einzelnen Ozean und Atmosphäre Reanalysen (einer weit verbreiteten Strategie) basieren. Diese Ergebnisse werden als Richtschnur für zukünftige Initialisierungsentwicklungen in komplexeren ESMs dienen.
<p> <p>Aktuell dominiert die Nutzung des privaten Pkw die Alltagsmobilität in Deutschland – und das obwohl oftmals nachhaltige Alternativen zur Verfügung stehen. Genau hier kommen Anreize ins Spiel: Sie können dabei helfen, das Mobilitätsverhalten hin zu mehr Nachhaltigkeit zu beeinflussen. Welche Anreize es gibt, wie sie wirken und wie Kommunen sie konkret vor Ort umsetzen können, wird hier vorgestellt.</p> </p><p>Aktuell dominiert die Nutzung des privaten Pkw die Alltagsmobilität in Deutschland – und das obwohl oftmals nachhaltige Alternativen zur Verfügung stehen. Genau hier kommen Anreize ins Spiel: Sie können dabei helfen, das Mobilitätsverhalten hin zu mehr Nachhaltigkeit zu beeinflussen. Welche Anreize es gibt, wie sie wirken und wie Kommunen sie konkret vor Ort umsetzen können, wird hier vorgestellt.</p><p> Wie können Anreize das Mobilitätsverhalten beeinflussen? <p>Das Auto ist für sehr viele Menschen in Deutschland das Verkehrsmittel der Wahl – und das obwohl Alternativen wie das Fahrrad, der ÖPNV oder Sharing-Angebote oftmals zur Verfügung stehen. Warum ist das so? Unser Mobilitätsverhalten wird von vielen verschiedenen Faktoren beeinflusst: etwa die Einstellungen zu Themen wie Umweltschutz aber auch von Gewohnheiten und sozialen Normen. Gleichzeitig sind die Qualität und Verfügbarkeit von Infrastruktur und Angeboten, finanzielle Aspekte und regulatorische Rahmenbedingungen wichtige Faktoren. Anreize können auf all diese Faktoren wirken. Ist beispielsweise ein Ticket zu teuer, können günstigere Tickets ein passender Anreiz sein. Fehlt aber das Wissen über ein bestehendes Angebot, können Informationsangebote oder Mobilitätsberatungen wirksame Anreize sein. </p> <p>Anreize können also auf ganz verschiedenen Ebenen wirken: Sie bauen Barrieren ab, entfachen die Motivation zur Veränderung oder schaffen neue Handlungsspielräume. Doch was genau sind Anreize?</p> </p><p> Welche Anreizsysteme gibt es? <p>Anreize und Anreizsysteme sind externe Reize, die Verhalten oder gewünschtes Verhalten fördern oder lenken. Es gibt materielle, immaterielle und spielerische Anreizformen. Im Mobilitätsbereich gibt es diverse Möglichkeiten, um solche Anreize zu setzen. Beispiele dafür sind Prämienprogramme, individuelle Mobilitätsbudgets oder die Gestaltung des Verkehrsflusses.</p> <ul> <li><strong>Materielle Anreize</strong> haben konkrete materielle Konsequenzen für Menschen. Diese Anreize sind entweder monetärer Form, also Geldleistungen, oder nicht-monetärer Art, wie zum Beispiel Sachleistungen oder besondere Vergünstigungen.</li> <li><strong>Immaterielle Anreize </strong>oder „<strong>Nudges</strong>“ haben keine direkten materiellen Folgen für Menschen. Ihr Ziel ist es vielmehr, sie zu motivieren, indem sie Dinge einfacher oder angenehmer gestalten. Wenn Mobilitätsdienste oder Infrastrukturen bequemer oder einfacher gestaltet sind, kann dies als motivierender Anreiz dienen, umweltfreundlichere Formen der Fortbewegung zu wählen.</li> <li><strong>Spielerische Anreize</strong> oder „<strong>Gamification</strong>“ sind Anreize, die spielerische Elemente enthalten. Sie werden durch Spaß oder Wettbewerb wirksam. Zunehmend werden hierbei auch Smartphone-Apps verwendet.</li> </ul> <p>Die meisten materiellen, immateriellen und spielerischen Anreize können gewünschte Verhaltensänderungen unterstützen, jedoch ist die passende physische und regulatorische Infrastruktur (z.B. ausgebaute und sichere Fahrradwege oder ein zuverlässiger ÖPNV) eine notwendige Voraussetzung. </p> <p>Weiteren fachlichen Hintergrund zur Wirkungsweise von Anreizen und den einzelnen Anreiztypen finden sich in der Fachbroschüre „<a href="https://www.umweltbundesamt.de/publikationen/was-menschen-bewegt-anreize-fur-nachhaltige">Was Menschen bewegt – Anreize für nachhaltige Mobilität</a>“. </p> </p><p> Wie können bestimmte Anreize die Mobilitätswende fördern? Förderung des Fuß- und Radverkehrs („aktive Mobilität“) <p>Praxisbeispiel: Im Projekt „Walk Your City“ in Graz (Österreich) wurde ein spielerischer Anreiz in Form einer App eingesetzt, um den Fußverkehr zu fördern. Die App konnte erfolgreich Verhaltensänderungen bewirken. Im Projekt stieg die tägliche durchschnittliche Fußverkehrszeit der Teilnehmendenvon 54 auf 68 Minuten. </p> Förderung des öffentlichen Verkehrs <p>Praxisbeispiel: Durch das Projekt „Incentives for Commuters“ in Singapur konnte die ÖPNV-Auslastung zu Stoßzeiten um 10 Prozent reduziert werden. Mittels materieller Anreize in Form von Gewinnspielen mit kleinen Geldbeträgen wurde der öffentliche Personennahverkehr durch eine Entzerrung des Fahrgastaufkommens attraktiver gemacht.</p> Reduzierung von Pkw-Bestand und dessen Nutzung <p>Praxisbeispiel: Ziel des Projektes „La prime Bruxell’Air“ in Brüssel (Belgien) ist der Umstieg vom Auto auf nachhaltigere Mobilitätsangebote durch flexible Prämien. Bewohner*innen des Brüsseler Stadtgebiets werden ermutigt, ihr Auto freiwillig abzumelden. Im Gegenzug erhalten sie eine Geldprämie, welche sie für eine Reihe von Mobilitätsalternativen ausgeben können (z. B. für ÖPNV-Fahrkarten, Abonnements von Bikesharing-/ Carsharing-Anbietern oder einen Gutschein für den Kauf eines Fahrrads).</p> Weitere Praxisbeispiele <p>Viele weitere Praxisbeispiele wurden in der Broschüre „<a href="https://www.umweltbundesamt.de/publikationen/anreize-fuer-nachhaltiges-mobilitaetsverhalten">Anreize für nachhaltiges Mobilitätsverhalten</a>“ zusammengetragen und aufbereitet. Wer sich schnell einen Überblick verschaffen möchte, sollte das dazu passende Scrollytelling „<a href="https://www.umweltbundesamt.de/themen/uba-scrollytelling-anreize-fuer-nachhaltige">Anreize für nachhaltige Mobilität in Kommunen</a>“ ansehen. </p> </p><p> Wie können diese Anreize vor Ort umgesetzt werden? <p>Wie genau ein Anreiz gestaltet wird, hängt vom konkreten Kontext ab. Eine universelle Lösung gibt es nicht. Indem Anreize passgenau auf den lokalen Kontext zugeschnitten werden, können sie eine möglichst große Wirkung entfalten. Um dies zu erreichen, wurde die Navigationshilfe „<a href="https://www.umweltbundesamt.de/publikationen/impulse-fuer-veraenderung-anreize-fuer-ein">Impulse für Veränderung</a>“ für Kommunen entwickelt. Sie unterstützt lokale Akteure mit sieben Planungsschritten sowie gezielten Reflexionsfragen dabei, Anreize vor Ort zu planen und umzusetzen.</p> </p><p> </p><p>Informationen für...</p>