In der letzten Antragsphase wurde das regionale Paläoklimamodell WRF-CEMSYS entwickelt und erfolgreich angewendet, um erstmals hochauflösende regionale Paläoklimadaten für Studien zur Anwesenheit von Homo sapiens unter eiszeitlichen Bedingungen in Europa bereitzustellen. In der dritten Phase konzentriert sich E6 auf die Rekonstruktion regionaler Klimate verschiedener Zeitintervalle, die für die SFB Projekte von zentraler Bedeutung sind. Es werden Potenziale und Begrenzungsfaktoren für die menschliche Präsenz im gesamten SFB-Gebiet untersucht. Dabei werden unterschiedliche Zeitskalen betrachtet, die von synoptischen, über saisonalen, jährlichen bis hin zu dekadischen reichen.
Niedrige Wolken sind Schlüsselbestandteile vieler Klimazonen, aber in numerischen Modellen oft nicht gut dargestellt und schwer zu beobachten. Kürzlich wurde gezeigt, dass sich während der Haupttrockensaison im Juni und September im westlichen Zentralafrika eine ausgedehnte niedrige Wolkenbedeckung (engl. „low cloud cover“, LCC) entwickelt. Eine derart wolkige Haupttrockenzeit ist in den feuchten Tropen einzigartig und erklärt wahrscheinlich die dichtesten immergrünen Wälder in der Region. Da paläoklimatische Studien auf eine Instabilität hinweisen, kann jede Verringerung des LCC aufgrund des Klimawandels einen Kipppunkt für die Waldbedeckung darstellen. Daher besteht ein dringender Bedarf, das Auftreten, die Variabilität und die bioklimatischen Auswirkungen des LCC in westlichen Zentralafrika besser zu verstehen.Um diese Ziele zu erreichen, wurde ein Konsortium aus französischen, deutschen und gabunischen Partnern aufgebaut, zu dem Meteorologen, Klimatologen und Experten für Fernerkundung und Waldökologie gehören. Die meteorologischen Prozesse, welche die Bildung und Auflösung der LCC im Tagesgang steuern, werden anhand von zwei Ozean-Land-Transekten auf der Grundlage einer synergistischen Analyse von historischen In-situ Beobachtungen, von Daten einer Feldkampagne und anhand von atmosphärischen Modellsimulationen untersucht. Die Ergebnisse werden mit einem kürzlich entwickelten konzeptionellen Modell für LCC im südlichen Westafrika verglichen.Die intrasaisonale bis interannuale Variabilität des LCC wird durch die Analyse von In-Situ-Langzeitdaten und Satellitenschätzungen quantifiziert. Unterschiede im Jahresgang des LCC (d.h. jahreszeitlicher Beginn und Rückzug, wolkenarme Tage) und die Ausdehnung ins Inland werden dokumentiert. Ansätze, die auf Wettertypen und äquatorialen Wellen basieren, werden verwendet, um intrasaisonale Variationen des LCC zu verstehen. Die Auswirkungen lokaler und regionaler Meeresoberflächentemperaturen auf die LCC-Entwicklung und ihre Jahr-zu-Jahr Variabilität werden bewertet, wobei statistische Analysen und spezielle Sensitivitätsversuche mit einem regionalen Klimamodell verknüpft werden.Schließlich wird der Einfluss von LCC auf die Licht- und Wasserverfügbarkeit bzw. die Waldfunktion anhand von In-Situ-Messungen untersucht. Die Ergebnisse werden mit Messungen aus der nördlichen Republik Kongo, wo die Trockenzeit sonnig ist, sowie mit einem einfachen Wasserhaushaltsmodells, das an die Region angepasst ist, verglichen. Die Wasserhaushaltsanalysen sollen die Kompensations- oder Verstärkungseffekte von Regen im Vergleich zur potenziellen Evapotranspiration, beide moduliert durch die LCC, auf das Wasserdefizit aufzeigen.Die Ergebnisse von DYVALOCCA werden zum ersten konzeptionellen Modell für Wolkenbildung und -auflösung im westlichen Zentralafrika führen und eine Hilfestellung für die Bewertung von Klimawandel-Simulationen mit Blick auf potentielle Kipppunkte für die immergrünen Regenwälder in der Region geben.
Basales Schmelzen der Eisschelfe Grönlands (GrIS) ist einer der Hauptquellen für den GrIS Masseverlust und für den Meeresspiegelanstieg. Darüber hinaus ist das beschleunigte Abschmelzen in den letzten 20 Jahren auch durch den Einstrom von wärmerem Wasser in die Fjorde verursacht. Die basalen Abschmelzraten sind jedoch unsicher und offene Fragen bestehen bezüglich der relevanten Prozesse in den Fjorden, und wie viel und wie das Schmelzwasser aus den Fjorden in den Randstrom und weiter in den offenen Ozean gelangt. Diese Unsicherheiten können in Klimamodellen zu Fehlern in der zukünftigen Rolle des Schmelzwassers für die Zirkulation und Wassermassen Verteilung und somit zu Fehlern in der Projektion des regionalen Meeresspiegels führen. Bis jetzt gibt es nicht genügend geeignete Messungen, um Schmelzwasser im Inneren des Ozeans zu quantifizieren und die Pfade zu identifizieren. Wir beantragen hier die Messung von Helium und Neon Verteilungen um zu verfolgen wo und wie viel Schmelzwasser aus GrIS in den Randstrom und ins Ozeaninnere gelangt. Dazu wird eine Prozessstudie am 79N Gletscher durchgeführt sowie Messungen im Randstrom und im Inneren der Labradorsee. Die Ziele sind: (i) Abschätzung der basalen Schmelzwasseranteile im Nah und Fernfeld des 79N Gletschers, und der Menge an Schmelzwasser, die in den Randstrom befördert wird, (ii) Berechnung der Anteile an Schmelzwasser, die aus dem Randstrom in die Labradorsee gelangen, einer der Schlüsselregionen für die Atlantische Meridionale Umwälzbewegung, Abschätzung der Zunahme seit Anfang 2000, (iii) Auswertung von hochauflösenden Modellläufen die mit basalen Schmelzwasserquellen versehen wurden, um die Verteilung des Schmelzwassers und die beteiligten Prozesse zu analysieren und um (iv) die Auswirkungen der zunehmenden Schmelzraten auf die Entwicklung des regionalen Meeresspiegels im subpolaren Nordatlantik abzuschätzen.
Niederschlag ist eines der wichtigsten Klimaelemente, welches komplexe atmosphärische Prozesse mit Wasserkreislauf, Schneebedeckung und Massenbilanz von Gletschern verknüpft. Niederschlag ist eine Schlüsselgröße im Umgang mit Wasserressourcen und in der Verhinderung von Hochwasser und Dürre. Dies gilt besonders für das Untersuchungsgebiet des Bündelprojektes PRIME, welches Hochasien, d.h. das Tibet-Plateau und seine umgrenzenden Gebirgsketten, umfasst. Die Forschung im Rahmen von PRIME zielt darauf ab, einen verbesserten, auf neuen Fernerkundungsverfahren und fortgeschrittenen Ansätzen regionaler numerischer Klimamodellierung (HAR*) aufbauenden, Rasterdatensatz für Niederschlag abzuleiten und zu validieren (i). Darauf aufbauend werden räumliche und zeitliche Muster, großräumige Antriebe und meso- bis lokalskalige Prozesse untersucht, die die Niederschlagsvariabilität bestimmen (ii). Die verbesserte Genauigkeit und das erweiterte Verständnis von Niederschlagstypus und -variabilität ermöglichen es, das Wissen über räumliche und zeitliche Variabilität der Gletschermassenbilanz, saisonale Schneedecken und Wasserspeicher in verschiedenen Teilregionen Hochasiens zu erweitern (iii). Das Teilprojekt PRIME-HYD befasst sich spezifisch mit dem Oberflächenwasserzyklus und wie dieser durch die Niederschlagsvariabilität und Temperatur beeinflusst wird. Für diesen Zweck wurden zwei Gebiete bestimmt: Das endorheische Einzugsgebiet des Pangong Sees (1) und jenes des Brahmaputra (2), zwei Systeme mit gemeinsamen Ursprung am Tibet-Plateau. Zur hydrologischen Modellierung wird ein verteiltes hydrologisches Modell erstellt, das durch ein Modul zur Darstellung der Gletscher und Schneedecke ergänzt wird. Das Modell wird von einem durch probabilisitsches downscaling verfeinertes Niederschlagsprodukt angetrieben, das durch die Bayessche Verbindung von Niederschlagsdaten aus der Fernerkundung und Atmosphärensimulationen HAR* an Bodenmessdaten konditioniert wird. Temperaturdaten aus der Fernerkundung und simulierte Temperaturdaten aus HAR*, die für die Simulation von Eis und Schnee erforderlich sind, können analog zu den Niederschlagsdaten verarbeitet werden. Nach der Eichung und Validierung des Modells anhand von Schnee und Abflussdaten, wird es zur Analyse von Einflüssen der Niederschlagsvariabilität auf die Abflüsse und die Seespiegelstände auf subdekadischen Zeitskalen angewandt. Die hydrologischen Zeitreihen die durch das Modell ausgegeben werden, werden anschliessend auf möglich periodische Variabilitätsmuster untersucht. Eines der wichtigen Produkte, welches durch das Projekt bereitgestellt wird, ist ein physikalisch-basiertes räumlich distribuiertes hydrologisches Modell in einem Gebiet am Tibet-Plateau, für das bisher keine wissenschaftlichen hydrologischen Modellinstrumente verfügbar sind. Die für das Vorhaben erforderlichen hydro-meteorologischen Daten werden durch das chinesische Ministerium für Wasserressourcen zugänglich gemacht.
In der Trockenwüste Namib an der Westküste Afrikas sind Nebelereignisse von großer Bedeutung nicht nur für die Pflanzen- und Tierwelt, sondern insbesondere auch für die Gewinnung von Trinkwasser mit Hilfe von Nebelwasserkollektoren. Um eine ökonomische Nutzung der Trinkwassergewinnung zu ermöglichen, sind genaue Kenntnisse der raumzeitlichen Entwicklung von Nebelereignissen unerlässlich. Aufgrund der komplexen topographischen Strukturen in der Namib Region lassen sich diese Kenntnisse flächendeckend nur mit Hilfe numerischer Simulationen gewinnen. Im vorliegenden Projekt soll, basierend auf dem mesoskaligen Wettervorhersagemodell COSMO des Deutschen Wetterdienstes, das dreidimensionale Nebelmodell COSMO-FOG entwickelt werden, mit dem Nebelereignisse in der Namib Region simuliert werden können. In COSMO-FOG sollen insbesondere die speziellen topographischen Gegebenheiten im Untersuchungsgebiet (Atlantischer Ozean, Küstenwüste, Große Randstufe) berücksichtigt werden, um das Auftreten der dort vorkommenden unterschiedlichen Nebelereignisse (Advektionsnebel, Strahlungsnebel, Hochnebel, etc.) realistisch simulieren zu können. Das beantragte Projekt ist Teil eines Paketantrags bestehend aus drei Einzelprojekten, zu denen neben NaFoLiCa-M auch bodengebundene Messungen (NaFoLiCa-F) sowie auf Fernerkundung basierende Nebelbeobachtungen (NaFoLiCa-S) gehören. Verknüpfungen zwischen den Teilprojekten bestehen in der gemeinsamen Prozessanalyse durch Verbindung der bodengebundenen und satellitengestützten Messungen sowie im Einsatz von COSMO-FOG zur Ermittlung der raumzeitlichen Nebelstrukturen.
Die zentralen Zielstellungen dieses Teilprojekts sind (i) die Verbesserung im Verständnis von Rückkopplungsmechanismen zwischen der Atmosphäre und Meereis-Ozean in der Arktis, und (ii) eine Quantifizierung der einzelnen Beiträge der atmosphärischen Zirkulation, der atmosphärischen Grenzschicht (ABL) und Wolkenprozesse, sowie die Meereisveränderung in der der zeitlich beobachteten arktischen Klimaveränderung. Die Unterschiede zwischen dem beobachteten Meereisrückgang und Simulationsergebnissen von aktuellen regional gekoppelten Klimamodellen wird beurteilt. Ensemble-Simulationen mit einem gekoppelten regionalen Atmosphäre-Meereis-Ozean Modells des arktischen Klimasystems HIRHAM-NAOSIM werden mit neuen satellitenabgeleiteten Daten von Meereiskonzentrationen, Meereisdicken und Schneetiefe verglichen.
Im Rahmen des Umweltatlas werden seit mehr als 25 Jahren Erhebungen zur Stadtklimatologie durchgeführt und Daten gewonnen (vgl. SenStadtUm 1985). Aktuell liegt mit den Ergebnissen der Anwendung des Klimamodells FITNAH eine umfassende Bestandsaufnahme der heutigen klimatischen Situation im Stadtgebiet und im näheren Umland vor (vgl. Karte 04.10 Klimamodell Berlin – Analysekarten (Ausgabe 2009) und Karte 04.11 Klimamodell Berlin – Bewertungskarten (Ausgabe 2009)). Die Kenntnis über das in der Stadt vorherrschende Lokalklima, insbesondere die Lage und Ausdehnung der städtischen “Wärmeinseln” und die klimatischen Funktionszusammenhänge zwischen Siedlungs- und grünbestimmten Räumen sind bedeutende Aspekte der Umweltvorsorge und Stadtentwicklung. Seit einigen Jahren hat sich nun das Spektrum der Herausforderungen drastisch erweitert: die Abschätzung der Auswirkungen der durch den globalen Klimawandel zu erwartenden Veränderungen auf die thermischen, hygrischen und lufthygienischen Verhältnisse insbesondere in den städtischen Ballungsräumen erfordert zusätzliche Antworten, um die unter den Begriffen “Mitigation” (Minderung) und “Adaptation” (Anpassung) zusammengefassten Anforderungen zu unterstützen. Während der Klimaschutz seit Jahren ein fester Bestandteil der Berliner Umweltpolitik ist und im Zusammenhang mit zahlreichen Programmen zur Steigerung der Energieeffizienz, die Nutzung erneuerbarer Energien und zur Energieeinsparung eine lange Tradition besitzt (vgl. Ziele und Grundlagen der Klimaschutzpolitik in Berlin ) war die Anpassung an den Klimawandel bisher nur ein Randthema. Allerdings kann die Notwendigkeit der Klimawandelanpassung heute nicht mehr aus dem kommunalen Alltag ausgeblendet werden. Mit der Annahme des 4. Sachstandsberichts des Zwischenstaatlichen Ausschusses für Klimaänderungen (IPCC) von 2007 sind der Klimawandel und seine mit hoher Wahrscheinlichkeit anthropogenen Ursachen international anerkannt. Seit dem vergangenen Jahrhundert erwärmt sich das Klima, wie Beobachtungsdaten belegen. So stieg das globale Mittel der bodennahen Lufttemperatur im Zeitraum 1906 bis 2005 um etwa 0,74°C. Gebirgsgletscher und Schneebedeckung haben im Mittel weltweit abgenommen. Extremereignisse wie Starkniederschläge und Hitzewellen – etwa während des “Jahrhundertsommers” 2003 – wurden häufiger, und seit den 1970er Jahren traten in den Tropen und Subtropen intensivere und länger andauernde Dürren über größeren Gebieten auf. Mit steigender Temperatur nehmen die erwarteten Risiken zu (vgl. Umweltbundesamt ). Seit dem Beginn der Industrialisierung steigt die globale Mitteltemperatur der Luft in Bodennähe. Die durch das vom Menschen verursachte ( anthropogene ) Verbrennen fossiler Brennstoffe in der Atmosphäre angereicherten Treibhausgase führen in der Tendenz zu einer Erwärmung der unteren Luftschichten (vgl. Abbildung 1) Nach den Prognosen des IPCC muss auch in Deutschland bis zum Jahr 2050 mit folgenden Änderungen gerechnet werden: im Sommer werden die Temperaturen um 1,5 °C bis 2,5 °C höher liegen als 1990 im Winter wird es zwischen 1,5 °C und 3 °C wärmer werden im Sommer können die Niederschläge um bis zu 40 % geringer ausfallen im Winter kann es um bis zu 30 % mehr Niederschlag geben (ausführliche Zusatzinformationen hier: Klimaatlas Deutschland ). Um die regionalen Auswirkungen dieser künftigen Klimaänderungen in Deutschland besser einschätzen zu können, werden sogenannte Regionale Klimamodelle eingesetzt und z.B. im Auftrag des Umweltbundesamtes zur Erstellung von Projektionsdaten der möglichen zukünftigen Entwicklung genutzt. Grundlage für die Klimamodelle bilden Annahmen über die Entwicklung der Emissionen in den nächsten Jahrzehnten, die wiederum abhängig sind von den möglichen (weltweiten) demographischen, gesellschaftlichen, wirtschaftlichen und technischen Entwicklungen. Maßgebend sind für die meisten Klimaprojektionen die SRES-Emissionsszenarien des IPCC . Für die meisten Projektionsrechnungen wird das Szenario A1B genutzt, das von folgenden Annahmen ausgeht: stetiges Wirtschaftswachstum ab Mitte des Jahrhunderts rückläufige Weltbevölkerung Einführung neuer und effizienter Technologien Verringerung der regionalen Unterschiede im Pro-Kopf-Einkomen “ausgewogene Nutzung” aller Energiequellen. Alle SRES-Szenarien beinhalten keine zusätzlichen Klimainitiativen, d.h. es sind keine Szenarien berücksichtigt, die ausdrücklich eine Umsetzung internationalen Übereinkommen vorsehen. Die Auflösungsebene der regionalen Modelle liegt bei 10 km x 10 km pro einzelner Rasterfläche. Einerseits bedeutet dies einen beträchtlichen Qualitätssprung gegenüber den globalen Modellen mit Rastergrößen von 200 km x 200 km, andererseits reicht die Auflösung für stadtplanerische Zwecke bei weitem nicht aus. Zwei der bekanntesten Modelle in Deutschland sind das dynamische Regionalmodell REMO sowie das statistische Verfahren WETTReg. Auf Bundesebene wurde am 17. Dezember 2008 im Kabinett die Deutsche Anpassungsstrategie an den Klimawandel (DAS) beschlossen. Sie stellt den Beitrag des Bundes dar und schafft einen Rahmen zur Anpassung an die Folgen des Klimawandels in Deutschland, der durch die Städte und Ballungszentren je nach lokaler Betroffenheit spezifiziert werden muss. Diese mögliche lokale Betroffenheit besser einschätzen zu können, war Ausgangspunkt der Anfang 2008 abgeschlossenen Kooperationsvereinbarung zwischen dem Deutschen Wetterdienst (DWD), Abteilung Klima- und Umweltberatung und der Senatsverwaltung für Stadtentwicklung, Abteilung Geoinformation, Referat Informationssystem Stadt und Umwelt , die Anfang 2010 erfolgreich abgeschlossen werden konnte. Der dazu vorgelegte Projektbericht lieferte auch wesentliche Beiträge für die hier vorgelegten Textteile (DWD 2010). Ansatz der hier präsentierten Karten und Daten war somit die Fragestellung, wie sich auf der Basis heute vorliegender Erkenntnisse und Modelldaten die thermischen Verhältnisse in Berlin entwickeln könnten. Dies ist auch deshalb von besonderem Interesse, da davon auszugehen ist, dass heute noch als nicht wärmebelastet bewertete Stadtgebiete durch die fortdauernde Klimaerwärmung in den nächsten Jahrzehnten einer deutlichen höheren sommerlichen Hitze ausgesetzt sein dürften. Dies gilt sowohl von der zu erwarteten absoluten Höhe der erreichten Temperaturwerte als auch von der Andauer der Hitzeperioden. Es ging also im Wesentlichen um eine Bestandsaufnahme der zu erwartenden Klimafolgen insbesondere in den bebauten Bereichen, wo die Verwundbarkeit der Stadtbewohner – und hier vor allem der älteren Bevölkerung – am größten ist. Das methodische Vorgehen zur kleinräumigen lokalen Ausprägung möglicher durch den globalen Klimawandel verursachter Folgen ist noch “Forschungsneuland”, in keiner Weise standardisiert und somit in der Interpretation der Ergebnisdaten immer mit gewissen Unsicherheitsfaktoren versehen (vgl. Methode).
Im Projekt KliBiW wurden in der 7. Projektphase die zukünftig möglichen Entwicklungen der Grundwasserstände unter dem Einfluss des Klimawandels für Niedersachsen untersucht. Die Grundwasserberichte des NLWKN bzgl. der Entwicklungen in der Vergangenheit zeigen, dass sich regional bereits bis heute witterungsbedingte Veränderungen der Grundwasserstände andeuten. Insbesondere in den Geestregionen sind diese im Vergleich zu den 1970er bis 1980er Jahren tendenziell gesunken. Seit 2009 befanden sich die Grundwasserstände auf einem unterdurchschnittlichen Niveau und wurden durch die Trockenjahre 2018/2019 auf historisch außergewöhnliche Tiefststände gedrückt. Im Bereich der Niederungen zeigen sich diese Tendenzen schwächer. Ähnliches gilt auch für die Börden und das Bergland im südöstlichen Landesteil. Die hohen Niederschlagsmengen im Winter 2023/2024 haben dagegen kurzzeitig an vielen Messstellen wieder zu einem Anstieg geführt. Im Projekt KliBiW wurden die zukünftigen Verhältnisse der Grundwasserstände auf Basis eines Szenarios ohne Klimaschutz (RCP8.5) betrachtet. Diese Informationen dienten als Eingangsdaten für verschiedene methodische Ansätze, welche die zukünftigen Entwicklungen an ausgewählten (überwiegend witterungsbeeinflussten) Messstellen in verschiedenen Naturräumen von Niedersachsen simulierten. Im Einzelnen angewendet wurden: Als Antrieb diente hierbei ein Ensemble von regionalen Klimamodellen, welches die Bandbreite der Entwicklungen repräsentiert. Die Auswertungen verschiedener Grundwasser-Kenngrößen erfolgte für zwei 30jährige Zukunftszeiträume, die nahe Zukunft (2021-2050) und die ferne Zukunft (2071-2100), als Veränderung gegenüber einem Referenzzeitraum (1981-2010).
| Organisation | Count |
|---|---|
| Bund | 264 |
| Europa | 16 |
| Land | 49 |
| Weitere | 1 |
| Wissenschaft | 170 |
| Type | Count |
|---|---|
| Daten und Messstellen | 1 |
| Ereignis | 1 |
| Förderprogramm | 250 |
| Text | 23 |
| unbekannt | 13 |
| License | Count |
|---|---|
| Geschlossen | 21 |
| Offen | 267 |
| Language | Count |
|---|---|
| Deutsch | 245 |
| Englisch | 76 |
| Resource type | Count |
|---|---|
| Archiv | 1 |
| Bild | 8 |
| Datei | 5 |
| Dokument | 9 |
| Keine | 142 |
| Webseite | 139 |
| Topic | Count |
|---|---|
| Boden | 201 |
| Lebewesen und Lebensräume | 276 |
| Luft | 268 |
| Mensch und Umwelt | 288 |
| Wasser | 200 |
| Weitere | 285 |