In Folge des globalen Klimawandels hat sich die Meereisdecke in der Arktis dramatisch verändert. Im derzeitigen Zustand spielt die arktische Eisdecke eine wichtige Rolle; so schirmt sie das Oberflächenwasser, die sogenannte arktische Halokline (Salzgehaltsschichtung), von der Erwärmung durch die sommerliche Sonneneinstrahlung ab. Zudem wird die Halokline durch die Salze, welches beim Gefrierprozess des Meerwassers aus der Kristallstruktur austritt, gebildet und stabilisiert. Gleichzeitig wirkt die Halokline als Barriere zwischen der Eisdecke und dem darunter liegenden warmen atlantischen Wasser und trägt so zum Erhalt der arktischen Meereisdecke bei. Dieses Gleichgewicht ist nun durch die insgesamt wesentlich dünnere arktische Meereisdecke und ihre verringerte sommerliche Ausdehnung gestört. Im Meerwasser sind zudem Gase und biogeochemisch wichtige Spurenstoffen enthalten. Diese werden durch die Gefrierprozesse eingeschlossen, beeinflusst und wieder ausgestoßen. So beeinflusst die Meereisdecke die Gas- und Stoffflüsse zwischen Atmosphäre, Eis und oberer Wasserschicht. Durch die Eisbewegung findet außerdem ein Transport statt z.B. in der sogenannten Transpolarendrift von den sibirischen Schelfgebieten, über den Nordpol, südwärts bis ins europäische Nordmeer. Nun wird mit den weitreichenden Veränderungen des globalen und arktischen Klimawandels bereits von der „neuen Arktis“ gesprochen, da angenommen wird, dass sich die Arktis bereits in einem neuen Funktionsmodus befindet. Dabei ist jedoch weitgehend unbekannt wie dieses neue System funktioniert, sich weiterentwickelt und wie sich dies auf die Eisbildungsprozesse und damit die Stabilität der Halokline und die damit verbundenen Gas- und Stoffflüsse auswirkt. Für solche Untersuchungen werden über den Jahresverlauf Proben der oberen Wassersäule und der Eisdecke benötigt. Ermöglicht wird dies durch die wissenschaftliche Initiative MOSAiC. Mithilfe der stabilen Isotope des Wassers (?18O und ?D) aus dem Eis und der Wassersäule kann Rückschlüsse auf die Herkunftswässer und den Gefrierprozess gezogen werden und diese Ergebnisse sollen in direkten Zusammenhang mit Gas- und biogeochemischen Stoffuntersuchungen (aus Partnerprojekten) gesetzt werden. Dabei können z.B. Stürme, Schmelzprozesse, Schneebedeckung, Teichbildung und Alterungseffekte des Eises eine Rolle spielen. Untersucht wird parallel die Veränderung der Wassersäule welche z.B. durch Wärmetransport, wiederum die Eisdecke beeinflussen kann.Diese prozessorientierten Untersuchungen der saisonalen Eisbildungsprozesse in Eis und Wassersäule der zentralen Arktis, werden einen wichtigen Beitrag zum Verständnis der Stabilität der arktischen Halokline und der arktischen Gas- und Stoffflüsse liefern. Da sich die Gase und Stoffe nicht-konservativ verhalten, während die Isotope im Gefrierprozess konservativ sind, erwarten wir aus der Diskrepanz wiederum wichtige Informationen z. B. über wiederholtes Einfrieren von Süßwasserbeimengungen ableiten zu können.
Unser Projekt baut auf die erste Förderphase der Forschergruppe auf, welche die negativen Auswirkungen des Klimawandels auf den Ernährungszustand von Kindern in der Provinz Kossi (Burkina Faso) und im Siaya County (Kenya) zeigte. Auf dieser Grundlage werden wir in der zweiten Förderphase Erkenntnisse über die Wirksamkeit und Kosteneffizienz von landwirtschaftlichen Anpassungsstrategien gewinnen, die den negativen Auswirkungen des Klimawandels auf den Ernährungszustand von Kindern entgegenwirken. Wir untersuchen geplante als auch autonome landwirtschaftlichen Strategien und konzentrieren uns dabei auf bereits existente Interventionen in den beiden obigen Settings. Die resultierenden Erkenntnisse werden einen wichtigen Beitrag sowohl zum akademischen als auch politischen Diskurs über die Rolle von landwirtschaftliche Anpassungsstrategien bei der Abschwächung negativer Klimawandelfolgen auf den Ernährungszustand von Kindern leisten. Wir verfolgen dieses übergeordnete Ziel durch vier spezifische Sub-Ziele: 1. Verbesserung von Exposure-Response-Functions (ERF), die Klimaschwankungen mit Verfügbarkeit von Nahrungsmitteln und dem Ernährungszustand von Kindern verknüpfen; 2. Untersuchung der Nutzung und Reichweite geplanter und autonomer landwirtschaftlicher Anpassungsstrategien; 3. Erstellung von Adaptation-Response-Functions (ARF), die Nutzung landwirtschaftlicher Anpassungsstrategien mit Verfügbarkeit von Nahrungsmitteln und dem Ernährungszustand von Kindern verknüpfen; 4. Ermittlung des wirtschaftlichen Wertes ausgewählter landwirtschaftlicher Anpassungsstrategien. Wir arbeiten dabei mit einem mixed and multi methods-Ansatz, der verschiedene Datenquellen in quantitativen und qualitativen Analysen integriert. Haushaltskohorten, darunter 4050 Kinder in der Kossi und 2784 Kinder im Siaya, stehen im Mittelpunkt unseres Projekts. Sie liefern Längsschnittdaten über den Unterernährungszustand der Kinder in Verbindung mit ihrem sozioökonomischen Kontext und lokalen landwirtschaftliche Produktionsverfahren. Zur Verbesserung existenter ERF verknüpfen wir diese Längschnittdaten über einen Zeitraum von fünf Jahren mit den Daten zur Wettervariabilität aus Klimastationen in beiden Untersuchungsgebieten sowie mit Daten zu Ernteerträgen, die durch Fernerkundungsmodelle generiert wurden. Zur Ermittlung der ARF wird derselbe Datensatz auch mit Daten zur Nutzung landwirtschaftlicher Anpassungsstrategien verknüpft, die im gesamten HDSS erhoben und mit Paneldaten-Methoden analysiert werden. Daten zur Wirksamkeit ausgewählter Anpassungsstrategien werden zur Schätzung der Kosteneffizient im Vergleich zum status quo mit Daten zu ihren Kosten verknüpft. Zur Integration der diversen quantitativen Ergebnisse verwenden wir qualitative Methoden, um so zu erklären, welche Umwelt- und Haushaltsfaktoren Entscheidungen zur Anpassung landwirtschaftlicher Praxis und deren Auswirkungen auf den Ernährungszustand der Kinder beeinflussen.
Die Asiatische Hornisse (Vespa velutina) wurde 2004 erstmalig nach Frankreich eingeschleppt und breitet sich seitdem in Europa und zunehmend auch in Deutschland als invasive Art aus. Wie alle Hornissen ernährt sie sich räuberisch von anderen Insekten, darunter auch Bestäuber, und schadet dadurch der heimischen Biodiversität. Insbesondere in ihrer Rolle als Schädling der Honigbiene (Apis mellifera) ist sie sowohl aus ökologischen als auch aus ökonomischen Ge-sichtspunkten problematisch. V. velutina fängt nicht nur sammelnde Honigbienen aus der Luft, sondern dringt auch in Bienenvölker ein und richtet dort erhebliche Schäden an, die zum Zusammenbruch der Völker führen können. Im Rahmen des Projekts sollen daher effektive Maß-nahmen zur Regulierung von V. velutina entwickelt werden, um die Schäden für Landwirtschaft und Ökosystem auf ein tolerierbares Maß zu begrenzen. In diesem bundeslandübergreifenden Forschungsvorhaben sollen Erfahrungen zur Bekämpfung von V. velutina aus anderen europäischen Ländern auf ihre Anwendbarkeit in Deutschland geprüft und um regional spezifische Erkenntnisse ergänzt werden. Neben baulichen Maßnahmen zum Schutz von Bienenvölkern sollen auch Strategien zum frühzeitigen Aufspüren von Nestern getestet und optimiert werden. Zudem sollen Verfahren zur Haltung von V. velutina in Flugzelten etabliert werden, um so kontrollierte Verhaltensversuche z.B. zum Test von Ködersubstanzen durchführen zu können. Auch saisonale und regionale Einflüsse auf das Nahrungsspektrum von V. velutina sollen untersucht werden. Um das Schadenspotenzial für Honigbienen einschätzen zu können, sollen Schadschwellen identifiziert und eine Statuserhebung zur vorschädigenden Pathogenbelastung bei Bienenvölkern durchgeführt werden. Die Projektergebnisse sollen genutzt werden um Handlungsempfehlungen für Imkerei, Landwirtschaft und Politik abzuleiten und darüber hinaus eine Grundlage für die Entscheidung über die Notwendigkeit zusätzlicher gesetzlicher Maßnahmen schaffen.
Als ganz eigene Ökosysteme stellen Städte die Ökosystemforschung und den Schutz von Biodiversität vor eine neue Herausforderung. Urbane Lebensräume können artenreiche Gemeinschaften an z.B. Blütenpflanzen und Insektenbestäubern beherbergen, bedrohen diese sowie assoziierte Bestäubungsleistungen aber zeitgleich durch urbane Stressoren, die so in ihren ursprünglichen Lebensräumen nicht vorkommen, z.B. städtische Hitze. Theoretisch sollten Bestäubergemeinschaften mit einer hohen funktionalen Vielfalt und einer ausgewogenen Verteilung von Merkmalen widerstandsfähiger gegenüber solchen Stressfaktoren sein und somit die Bestäubungsfunktion auch dort aufrechterhalten, wo Arten verloren gehen. Es gibt jedoch nur wenige Studien über die Auswirkungen städtischer Stressfaktoren auf Bestäubergemeinschaften, Bestäubungsnetzwerke und die daraus resultierende Bestäubung. Auch ist wenig darüber bekannt, wie die lokale Bewirtschaftung von Gärten Stressoren z.B. durch die Bereitstellung von floralen Ressourcen abmildern kann. Ziel dieses Projekts ist es zu verstehen, wie Stressoren der Stadtumgebung Wildbienen, ihre Interaktionen mit Pflanzen und Bestäubungsleistungen in städtischen Gärten beeinflussen. Dabei untersuchen wir, wie funktionelle Merkmale von Bienen- und Blütenarten, Bienen-Pflanzen-Netzwerke sowie die Nahrungsversorgung von Bienen und die Bestäubung durch urbane Stressoren beeinflusst werden. Außerdem wollen wir herausfinden, wie zu erwartende negative Effekte durch eine entsprechende Gartenbewirtschaftung abgemildert werden können. Um dies zu erreichen, betrachten wir sowohl die Perspektive der Bienen als auch die der Pflanzen. Um diese Fragen zu beantworten, untersuchen wir in 30 Gärten in den Metropolregionen Berlin und München (i) die Verteilung von Merkmalen und Bienen-Pflanzen-Interaktionen empirisch und (ii) die Nahrungsversorgung von Bienenversorgung und Bestäubung von Nutzpflanzen experimentell. Zusätzlich greifen wir auf (iii) sozialwissenschaftliche Methoden zurück, um besser zu verstehen, welche Faktoren Managemententscheidungen von Gartenbesitzern bestimmen, die ihrerseits negative Auswirkungen für Wildbienen und assoziierte Ökosystemfunktionen entweder abmildern oder verschlimmern können. Dabei kombinieren wir Methoden der analytischen Chemie, Netzwerk- und Merkmalsanalyse sowie Modellierung, um das Beziehungsgefüge zwischen Biodiversität, Management und Stressoren in urbanen zu klären. Unsere Teams vereinen dabei ihre jeweilige Expertise in Umweltchemie und Stadtökologie. So können wir zu einem besseren Verständnis der grundlegenden Mechanismen beitragen, welche der Erhaltung von Biodiversität, den Interaktionen zwischen Arten und den Ökosystemfunktionen in bisher noch wenig erforschten urbanen Ökosystemen zu Grunde liegen.
Die Intensität und Häufigkeit von Dürren haben in den letzten zehn Jahren dramatisch zugenommen. Viele Wälder haben eine hohe Dürre-Anfälligkeit gezeigt, aber die Reaktionen sind komplex und nicht einheitlich, auch nicht für Bäume derselben Art. Um zu verstehen, wie Bäume auf künftige Klimabedingungen reagieren werden, ist es von größter Bedeutung auch ihre Anpassungsfähigkeit zu berücksichtigen. Änderungen der hydraulischen Eigenschaften des Xylems sind mittel- bis langfristige Anpassungen, die sich aus der Reaktion eines Baumes auf den Verlauf der Umweltbedingungen ergeben, denen er im Laufe seines Lebens ausgesetzt ist. Die Interaktion der daran beteiligten Treiber und Prozesse wie Wasserverfügbarkeit, Xylembildung, Kavitation, hydraulische Leitfähigkeit und Baumwachstum zu verstehen und zu beschreiben stellt für die Wissenschaft weiterhin eine Herausforderung dar. Mithilfe Individuen-basierter Modelle können die zugrundeliegenden Mechanismen direkt beschrieben und Merkmale als emergente Eigenschaften modelliert werden, wodurch diese Modelle auch besser als andere für Prognosen geeignet sind. Mit dem vorgeschlagenen Projekt beabsichtigen wir, das Verständnis über die Wechselwirkungen zwischen Baumwachstum, hydraulischer Architektur und Wasserverfügbarkeit zu erweitern, indem wir Muster holzanatomischer Studien für die Entwicklung eines neuen Individuen-basierten Xylem-Wachstumsmodells übernehmen und dieses in bestehende Waldsimulationsmodelle implementieren. Diese Arbeit wird sich auf einen bereits entwickelten Modellprototyp stützen und systematisch empirisch abgeleitete Hypothesen über die Interaktion von Prozessen testen. Das entwickelte Modell wird schließlich dazu dienen, die individuelle, adaptive, jährliche Veränderung der Xylemeigenschaften als Reaktion auf die Dynamik der Umweltbedingungen zu simulieren. Langfristige holzanatomische Daten aus Herkunftsexperimenten von Fagus sylvatica und Quercus rubra werden zur Modellanpassung und Kreuzvalidierung verwendet. Die Daten werden uns ermöglichen das Modell sowohl für diffus- als auch für ringporige Baumarten zu parametrisieren und die herkunftsspezifische Plastizität der Xylembildung zu charakterisieren. Mithilfe von Simulationsexperimenten sollen letztlich Chancen und Risiken unterschiedlich plastischen Xylem-Bildungsverhaltens unter verschiedenen Szenarien des Klimawandels identifiziert werden, sowohl auf Einzelbaum- wie auch auf Bestandesebene. Für letzteres soll das Xylem-Wachstumsmodell als Baustein für die Simulationsumgebung pyMANGA zur Verfügung gestellt werden, was die Integration des Xylem-Wachstumsmodells in einen bereits bestehenden Waldbestandssimulator ermöglicht. Mit dieser Erweiterung wird schließlich die lokale Konkurrenz vieler Bäume mit sich gleichzeitig entwickelnden Xylem-Merkmalen simuliert und untersucht wie sich unterschiedliche Zusammensetzungen von Arten des Xylem-Bildungsverhaltens auf die Widerstandsfähigkeit zukünftiger Waldökosysteme auswirken.
Die Effizienz des Kohlenstoffumsatzes im Boden hängt vom Ausgangssubstrat und den Bodenbedingungen ab, die zusammen die Stoffwechselwege steuern und zu einer charakteristischen Kohlenstoff- und Energienutzungseffizienz führen. In der ersten Projektphase lag der Fokus auf der Nutzung einfacher Substrate (Glukose, Cellobiose, Cellulose) in homogenisiertem Boden, um eine umfassende Charakterisierung des Substratabbaus mit Aktivitätsmessungen spezifischer Enzyme und kalorespirometrischen Messungen zu ermöglichen. Dabei zeigten sich interessante zeitliche Muster, wie die Entkopplung der Wärme- und CO2-Flussspitzen, und räumliche Effekte, wie die Veränderung der Abbaukinetik bei unterschiedlichem Substrateinbaugrad. In der zweiten Phase wollen wir diese Erkenntnisse in zwei Hauptrichtungen vertiefen. Zunächst streben wir eine breitere Auswahl von Substraten mit gleichem Kohlenstoffgehalt (6 Kohlenstoffatome; Glucose, Cellobiose, Lysin, Phenol), aber unterschiedlichen Verbrennungsenthalpien und Gibbs-Energien an, um den Einfluss dieser Substrateigenschaften auf den Kohlenstoff- und Energieumsatz sowie auf Enzymaktivitäten und mikrobielle Gemeinschaften in vergleichenden Inkubationen zu untersuchen. Diese Aufgabe ist im Kernexperiment „E-ComPLEX“ gebündelt, an dem mehrere Projekte beteiligt sind und das unter der Leitung dieses Projekts durchgeführt wird. Das Hauptziel von E-ComPLEX ist es zu verstehen, wie effizient das Mikrobiom das Primärsubstrat nutzt, indem es Kohlenstoff und Energie in seiner eigenen Biomasse fixiert und Bausteine aus diesem Sekundärsubstrat recycelt. Ergänzend zu E-ComPLEX führen wir Experimente mit Mischsubstraten durch, um den Einfluss der Stöchiometrie der verfügbaren Nährstoffe im Boden, insbesondere der Stickstoffverfügbarkeit, auf den Kohlenstoff- und Energieumsatz bei der Nutzung von C6-Substraten zu untersuchen. Der weitere Schwerpunkt des Projekts in der zweiten Phase liegt auf Experimenten mit intakten Bodenkernen anstelle von homogenisiertem Boden. Es ist bekannt, dass die Position des Substrats im Porenraum die Zugänglichkeit für das Mikrobiom sowie die Versorgung mit Sauerstoff und Nährstoffen und damit die Umsatzkinetik des Substrats steuert. Ziel des Projekts ist es, den Einfluss der natürlichen Substratverteilung auf den Kohlenstoff- und Energieumsatz bei der Wiedervernässung trockener Böden zu untersuchen. Obwohl die Ausgangssubstrate in intakten Böden unbekannt sind, sind Vergleiche mit neu verdichteten Referenzproben gleicher Lagerung, Feuchtigkeit und labiler C-Menge möglich. Mittels Röntgen-CT kann die räumliche Heterogenität erkannt und mit Unterschieden in der Umsatzkinetik in Verbindung gebracht werden. Das Projekt Microheat-2 leistet zudem in vielfältiger Weise wichtige Beiträge zum Schwerpunktprogramm 2322: Es führt Kalorimetermessungen für andere Projekte durch, steuert Röntgen-CT-Messungen bei und stellt Messdaten für Modellierungsprojekte bereit.
Die Entwicklung arktischer Luftmassen ist wichtig für die Entstehung und Beständigkeit von Wolken und Niederschlag. Zwei Phänomene – warme und feuchte Einflüsse aus dem Süden sowie kalte und trockene Strömungen aus dem Norden – verursachen besonders starke und schnelle Änderungen in den Luftmassen. Während dieser Ereignisse ändern sich die Zustände z.B. der Wolken, der Stabilität und des Feuchtebudgets sowohl räumlich als auch zeitlich. Aufgrund dieser schnellen Änderungen sowie den generellen arktischen Bedingungen mit niedrigen und oft starken Inversionen, ist es schwierig die Prozesse mit globalen Modellen mit einer groben Auflösung sinnvoll wiederzugeben. Um die entscheidenden Prozesse sowohl besser zu erfassen als auch zu parameterisieren, wird in diesem Projekt eine Kombination aus detaillierten Beobachtungen mit dem HALO Flugzeug und hoch-aufgelösten Simulationen mit dem ICON-LEM verwendet. Durch die lange Reichweite des HALO Flugzeuges wird es möglich sein dasselbe Ereignis mehrmals zu messen und dadurch einen breiten Einblick in die Struktur der Luftmasse zu bekommen. Darüber hinaus wird es durch die Lagrangsche, d.h. mit der Strömung mitbewegte, Flugstrategie möglich sein, die zeitliche Entwicklung der Luftmassen während der Ereignisse zu erfassen. Durch lokale Verfeinerungen um den tatsächlichen Flug herum wird die Auflösung des ICON-LEM Setups zwischen 1 km und 100 m variieren. Mit dieser einzigartige Kombination von Flugzeugbeobachtungen und hochauflösender Modellierung wird es möglich sein, das Feuchtebudget während der beobachteten warmen und kalten Einströmungen abzuschätzen. Anhang dieser Abschätzung können anschließend offene Fragen wie die Effizienz des Niederschlages sowie deren Einfluss auf die Beständigkeit der arktischen Mischphasenwolken untersucht werden. Während die Lagrangsche Flugstrategie es ermöglicht neue und einzigartige Forschungsfragen zu untersuchen, stellt sie die Flugplanung vor eine große Herausforderung, da eine gute Abschätzung der Luftströmungen unerlässlich sein wird. Teil dieses Projekts ist es deshalb auch die Flugplanung durch hochaufgelöste Vorhersagen und die Verfolgung bestimmter Luftmassen zu unterstützen. Insbesondere die Berechnung mehrerer Trajektorien wird es ermöglichen die verbleibenden Unsicherheiten abzuschätzen und sinnvolle Flugmuster vorzuschlagen. Die vorgeschlagene Kombination von Flugzeugbeobachtungen und hochauflösender Modellierung wird zu einem besseren Verständnis der Änderungen im Feuchtebudget und der Erhaltung von Mischphasenwolken während der feuchten sowie kalten Luftströmungen in der Arktis führen.
Eine Voraussetzung für die Identifizierung von Mustern in der Rhizosphäre ist die Lokalisierung von Wurzeln in situ während ihres Wachstums. Wurzeln sind als Senke und/oder Quelle von radialen Transportprozessen der Ausgangspunkt für die Musterbildung. Gleichzeitig verändern sie ständig die Randbedingungen für den Transport, insbesondere die Bodenstruktur in der Rhizosphäre.In Phase 1 untersuchten wir die Architektur des Wurzelsystems über die Zeit und inwieweit das Fehlen von verlängerten Haaren zu kompensatorischen Mechanismen auf der Skala einzelner Wurzelsegmente oder auf Wurzelsystemskala führt und ob Unterschiede in der Musterbildung (physikalisch und chemisch) in Abhängigkeit vom Bodensubstrat (Sand vs. Lehm) auftreten. Wir setzten die beobachteten Veränderungen auf der Skala des Pflanzensystems mit der Nährstoffaufnahme, der Biomasseproduktion und der Bodeninfiltration als emergente Eigenschaften in Beziehung.Das Substrat zeigte einen überraschend großen Effekt auf Wurzelmerkmale im Allgemeinen (P1) und auf den Wurzeldurchmesser und den Wurzelabbau im Besonderen. Daher werden wir uns in Phase 2 darauf konzentrieren, die Mechanismen zu entschlüsseln, die diesen Veränderungen des Wurzeldurchmessers und des Wurzelabbaus zugrunde liegen. Wir werden untersuchen welche Konsequenzen veränderte Durchmesser und Abbauraten für die Musterbildung haben, d.h. Ausbildung chemische Gradienten, Bioporenrecycling und Kohlenstofffluss. Der Phänotyp 'erhöhter Wurzeldurchmesser' kann durch Ethylen induziert werden. Änderungen in der Ethylenkonzentration können aus Änderungen in der Ethylenproduktion und/oder Änderungen in der Ethylendiffusion in der Rhizosphäre resultieren. In einer Reihe von Laborexperimenten werden wir testen, ob solche Veränderungen tatsächlich auftreten und ob sie mit den mechanischen Eigenschaften des Bodens oder dem Wurzel-Boden-Kontakt in Verbindung gebracht werden können. Letzterer soll sich systematisch zwischen den beiden Substraten unterscheiden. Unterschiede im Wurzelabbau könnten auch mit Ethylen zusammenhängen, da sowohl eine veränderte Geometrie als auch eine veränderte chemische Zusammensetzung den Abbau und damit den Kohlenstofffluss beeinflussen.In den Laborexperimenten werden wir die Ethylenkonzentration in der Bodenluft und die Wurzel-Boden-Kontaktfläche für Wurzeln verschiedener Durchmesserklassen sowie den Wurzelabbau messen. Wir werden auch die Wurzeldurchmesser in Bioporen untersuchen und wie radiale chemische Gradienten beeinflusst werden. Die Experimente werden in Kooperation mit P7, P8 (Genetik) P14, P17 (Mikrobiom), P23 (Mechanik), P11 (Exsudation), P4 (Modellierung) und P19 (Kohlenstofffluss) durchgeführt.Den Feldversuch nutzen wir um Langzeitänderungen in der Bodenstruktur zu untersuchen. Unser Augenmerk liegt auf Bioporenbesatz im Boden sowie dessen Einfluss auf Infiltrationskapazität und Wasserhaltevermögen als emergente Eigenschaften auf der Feldskale.
Der Weddellwirbel transportiert Wärme zu den Schelfeisen der Antarktis und reguliert die Dichte der Wassermassen, die den untersten Ast der globalen Umwälzzirkulation versorgen. Er stellt somit einen fundmentalen Bestandteil des globalen Klimasystems dar. Jedoch ist sehr wenig darüber bekannt, wie der Weddellwirbel auf langfristige Änderungen des atmosphärischen Antriebs reagieren wird. Der Auftrieb stellt eine wichtige Komponente im Klimasystem dar, da er Quellwassermassen durch Wärmeverluste und durch von Eisschmelze hervorgerufene Süßwassereinträge modifiziert. Während die beobachteten positiven Langzeittrends von Nährstoffkonzentrationen und Salzgehalten auf einen verstärkten Auftrieb hindeuten, könnte die im gleichen Zeitraum beobachtete Reduktion der Aufnahme von anthropogenem Kohlenstoff auf einen verringerten Auftrieb schließen lassen. Zusätzlich zum Auftrieb ist auch die Rolle der turbulenten wirbelbedingten Diffusion von Wärme kaum verstanden, aber möglicherweise von großer Bedeutung. Sie könnte einen wichtigen Mechanismus darstellen, um Wärme vom südlichen Ast des Weddellwirbels sowohl hin zum Zentrum maximaler Auftriebs zu befördern, als auch zu den Schelfeisen der Antarktis, wo die Wärme deren Abschmelzen und somit auch den Meeresspiegelanstieg vorantreiben könnte.Meine Vorarbeiten zeigen, dass Maud Rise eine wichtige Rolle für den Wärmehaushalt des Weddellwirbels spielt, dass aber gleichzeitig die kritischen Prozesse lokal bislang kaum in Feldstudien aufgelöst worden sind. Die Erforschung der Bedeutung von Maud Rise bezüglich des Wärmehaushalts ist von aktueller Bedeutung, da die Weddell-Polynya in 2017 nach vier Dekaden der Abwesenheit direkt über Maud Rise zurückgekehrt ist.Das Ziel von WedUP ist es, die langzeitlichen, großräumigen Änderungen der Zirkulation und des Auftriebs im Weddellwirbel zu bestimmen und deren Auswirkungen auf den Wärmehaushalt des Ozeans zu erforschen. Verbesserte Abschätzungen der räumlich und saisonal schwankenden Eddy-Diffusion sollen Analysen zum Beitrag von wirbelbedingten Wärmetransporten sowohl vom Zentrum des Weddellwirbels als auch zu den Schelfeisen ermöglichen. Abschließend soll eine Fallstudie basierend auf den zuvor erfolgten Auswertungen mit dem Ziel durchgeführt werden, die Rolle des Ozeans für das Auftreten der Weddell-Polynya in 2017 zu erforschen. WedUP wird den umfangreichen Datensatz des Argo-Float Observatoriums nutzen, das eine Abdeckung des Weddellwirbels seit 2002 zu allen Jahreszeiten und auch in von Meereis bedeckten Gebieten gewährleistet. Diese Daten sollen mit seehundgebundenen, schiffsgebundenen, und verankerungsgebundenen Messungen kombiniert werden, um die raumzeitlichen Änderungen des Salzgehalts und der Schichtung in Oberflächennähe zu erfassen. Die Erfassung von Langzeittrends in den Nährstoffkonzentrationen, oberflächennahen Salzgehalten und Radionukliden soll mich in die Lage versetzen, Änderungen der Rate des Auftriebs im Inneren des Weddellwirbels zu bestimmen.
Der Klimawandel wird den Druck auf die Ernährungssicherheit in Burkina Faso und Kenia erhöhen. Die stärksten negativen Auswirkungen des Klimawandels werden für die Tropen prognostiziert, wo die Landwirt*innen oftmals nicht über ausreichende Kapazitäten verfügen, um Anbaumethoden im Falle ungünstiger Wetterbedingungen anzupassen. Gleichzeitig können das Bevölkerungswachstum und die rasche Verstädterung zu einer steigenden Nachfrage nach Nahrungsmitteln und einer damit einhergehenden Ausweitung der Anbauflächen führen. Diese Trends können, die Entwicklung von resilienten landwirtschaftlichen Systemen erschweren. Darüber hinaus begünstigen sie Ernährungsunsicherheit und Unter- und Mangelernährung, die eine erhebliche Belastung für die Gesundheit der Menschen darstellen. In Phase I haben wir ein semi-empirisches Erntemodell entwickelt, um klimabedingte Risiken für potenzielle Ernteverluste zu ermitteln. Mithilfe dieses Modells konnten wir die Verfügbarkeit von Grundnahrungsmitteln in Burkina Faso einen Monat vor der Ernte vorhersagen. Diese Informationen erlauben es, im Falle von drohenden Nahrungsmittelkrisen, vorausschauende Maßnahmen zu ergreifen. Die Ergebnisse zeigen, dass trotz eines Überschusses an produzierten Kalorien aus Grundnahrungsmitteln auf nationaler Ebene in Burkina Faso, weite Teile der Bevölkerung von Ernährungsunsicherheit betroffen sind. Dies deutet darauf hin, dass nicht nur die Verfügbarkeit von Nahrungsmitteln, sondern auch die anderen Dimensionen der Ernährungssicherheit - nämlich der Zugang zu Nahrungsmitteln, deren Nutzung und die Stabilität - die Ernährungsunsicherheit in Burkina Faso beeinflussen. Bestehende Literatur hat jedoch einem starken Fokus auf Klimawandeleinflüsse auf die Verfügbarkeit von Nahrungsmitteln und deren Produktion. In Phase II werden wir daher alle Dimensionen der Ernährungssicherheit auf Grundlage von physischen und sozioökonomischen Daten analysieren. Dies wird uns ein umfassendes Verständnis der komplexen Ursachen der Ernährungsunsicherheit und der damit verbundenen gesundheitlichen Auswirkungen ermöglichen. Zusätzlich zu den klimatischen Einflüssen auf die Verfügbarkeit von Nahrungsmitteln, werden wir daher Haushaltsdaten integrieren. Mithilfe von Maschinellem Lernen - genauer einem Bayesian Belief Network - werden wir (kausale) Wechselwirkungen zwischen Wetter und sozioökonomischen Faktoren quantifizieren, die zur Nahrungsmittelunsicherheit beitragen. Anhand von Klimaprojektionen werden wir dann untersuchen, wie sich der Klimawandel auf die Ernährungssicherheit in Zukunft auswirken wird. Schließlich werden wir den Einfluss von Anpassungsoptionen an den Klimawandel auf die Ernährungssicherheit bewerten. Ein Schwerpunkt wird dabei auf der Einschätzung der Auswirkungen von optimierten Aussaatterminen liegen. Dies kann die Entwicklung und Priorisierung von Anpassungsoptionen an den Klimawandel unterstützen und potenziell zur Verbesserung der Ernährungssicherheit beitragen.
| Organisation | Count |
|---|---|
| Bund | 127 |
| Land | 6 |
| Wissenschaft | 77 |
| Type | Count |
|---|---|
| Ereignis | 1 |
| Förderprogramm | 123 |
| unbekannt | 3 |
| License | Count |
|---|---|
| Offen | 124 |
| Unbekannt | 3 |
| Language | Count |
|---|---|
| Deutsch | 124 |
| Englisch | 91 |
| Resource type | Count |
|---|---|
| Datei | 1 |
| Keine | 57 |
| Webseite | 70 |
| Topic | Count |
|---|---|
| Boden | 91 |
| Lebewesen und Lebensräume | 120 |
| Luft | 72 |
| Mensch und Umwelt | 127 |
| Wasser | 63 |
| Weitere | 127 |