Im Projekt KliBiW wurden die vergangenen sowie die möglichen zukünftigen Veränderungen der Niedrigwasserverhältnisse in Niedersachsen auf Basis verschiedener Abfluss-Kennwerte analysiert. Die Untersuchung der Verhältnisse in der Vergangenheit erfolgte auf Basis von gemessenen Tagesmittelwerten an Fließgewässerpegeln in ganz Niedersachsen, mit Ausnahme der tidebeeinflussten Gebiete an der Küste sowie der großen Ströme Ems, Weser und Elbe. Dabei wurden unter anderem die Entwicklungen (Trends) von Abflusskenngrößen betrachtet, welche die Niedrigwasserverhältnisse charakterisieren. Hierzu zählt zum einen der niedrigste Abfluss gemittelt über sieben aufeinanderfolgende Tage, das sog. NM7Q. Des Weiteren wurde die Dauer von Niedrigwasserereignissen unterhalb eines bestimmten Abflussschwellenwertes analysiert. Und schließlich wurde das Wasservolumen ermittelt, welches bei ausgeprägtem Niedrigwasser gegenüber relativ normalen Niedrigwasserverhältnissen dem Gewässer fehlt. In diesem Zusammenhang wurde zum einen die Stärke des Trends, also der Grad der Veränderung über den Betrachtungszeitraum, ermittelt, als auch die statistische Signifikanz, also ob die berechnete Veränderung mit der Zeit nicht zufällig ist und wahrscheinlich eine systematische Ursache besitzt. Die Simulation der möglichen zukünftigen Niedrigwasserverhältnisse erfolgte unter anderem mit Hilfe des Modellsystems PANTA RHEI. Mit dem Wasserhaushaltsmodell wurden Simulationen für sieben ausgewählte Einzugsgebiete der Risikogewässer in Niedersachsen auf Basis von zwei Klimaszenarien durchgeführt: für ein Szenario ohne Klimaschutz (RCP8.5) sowie ein Szenario mit Klimaschutz (RCP2.6) für den Zeitraum 1971-2100. Als Antrieb diente je ein Ensemble von regionalen Klimamodellen , welche die Bandbreite der möglichen zukünftigen Entwicklungen repräsentiert (vgl. Hajati et al., 2022 ). Die Auswertung verschiedener Niedrigwasser-Kenngrößen erfolgte auf Basis 30-jähriger Mittelwerte einmal für die Mitte des Jahrhunderts (2031-2060) und einmal für das Ende des Jahrhunderts (2071-2100), als Veränderung gegenüber einem Referenzzeitraum (1971-2000). Die Ergebnisse für das Klimaszenario RCP8.5 deuten zur Mitte des Jahrhunderts auf eine fast landesweit zunehmende Verschärfung der Niedrigwasserverhältnisse im Vergleich zum Referenzzeitraum hin. Zum Ende des Jahrhunderts fallen diese Tendenzen noch deutlicher aus, mit regionalen Schwerpunkten im südlichen bzw. südöstlichen Niedersachsen. Besonders betroffen von der zunehmenden Trockenheit sind die Abflussverhältnisse im Bereich des Harzes. In Kombination mit der sich gleichzeitig verlängernden Dauer von Niedrigwasserphasen kommt es zu einer erheblichen Reduzierung des verfügbaren Wasservolumens während Niedrigwasserphasen an vielen Fließgewässern in der Zukunft. Detaillierte Ergebnisse der Untersuchungen sind in den jeweiligen Abschlussberichten von KliBiW zu finden sowie auf dem Umweltkartenserver .
Data presented here were collected between November 2019 to September 2023 within the research unit DynaCom (Spatial community ecology in highly dynamic landscapes: From island biogeography to metaecosystems, https://uol.de/dynacom/ ) involving the Universities of Oldenburg, Göttingen, and Münster, the iDiv Leipzig and the Nationalpark Niedersächsisches Wattenmeer. Experimental islands and saltmarsh enclosed plots were established in the back-barrier tidal flat and in the saltmarsh zone of the island of Spiekeroog (Germany). A recording current meter (RCM; SEAGUARD® Recording Current Meter, Aanderaa Data Instruments AS, Bergen/Norway) was installed in the back-barrier tidal flat near the experimental islands. The sensor was bottom-mounted in a shallow tidal creek (0.59 m NHN) using a steel girder buried in the sediment, which caused the sensor to be exposed during low tide. All low-tide data have been removed from the dataset. The system was equipped with a ZPulse Doppler Current Sensor (DCS), a conductivity sensor, an oxygen optode, and two analogue sensors for chlorophyll-a and turbidity (16445). All sensors were pre-calibrated by the manufacturer. Recorded data were internally logged until readout with the SeaGuard Studio software (V1.5.23). Salinity was derived in the SeaGuard Studio software using temperature-dependent, nonlinear seawater conductivity compensation following the Practical Salinity Scale (PSS-78). Subsequent data processing was done using MATLAB (R2024b). Turbidity and chlorophyll-a data were excluded from the final dataset, as the recorded signals show implausible values and did not pass quality-control criteria. Post-processing and quality control included (a) the removal of low tide data, data covering maintenance activities, and data affected by biofouling, (b) the removal of implausible values, c) an outlier detection using the Hampel filter method, and (d) visual checks. Identified outlier were removed and synchronously removed across all associated parameters of the respective sensor.
Der Datensatz beinhaltet Änderungen von ausgewählten Klimasignalen aus Klimaprojektionen in die Zukunft im Bundesland Brandenburg und wird über Darstellungsdienste bereitgestellt. Die Klimaprojektionsdaten stammten aus einem Modellensemble von 16 regionalen Klimamodellen, die anhand einer Qualitätsprüfung für Brandenburg ausgewählt wurden. Informationen zur Datengrundlage unter https://mweke.brandenburg.de/media/bb1.a.3814.de/Klimaprojektionsensemble_Brandenburg.pdf Es sind die folgenden Kennwerte dargestellt: Lufttemperatur, Heiße Tage, Sommertage, Tropennächte, Dauer von Hitzewellen, Apfelblütenbeginn, Spätfrostwahrscheinlichkeit, Niederschlagssumme, Starkniederschlagstage >30 mm, Trockentage, Potentielle Verdunstung und Klimatische Wasserbilanz. Es wird jeweils die Änderung für den zukünftigen Zeitraum von 2031-2060 gegenüber dem Referenzzeitraum von 1971-2000 gezeigt. Der Datensatz beinhaltet aktuell je zwei Werte des Modellensembles, den Minimal- und den Maximalwert und gibt somit die Spanne der möglichen Werte in der jeweiligen Einheit für dieses Szenario an. Zurzeit werden nur Daten aus dem Klimaszenario RCP8.5 gezeigt, andere Szenarien sollen in Zukunft hinzugefügt werden. Eine Aktualisierung und Erweiterung des Datenbestandes nach Veröffentlichung weiterer Klimaprojektionsdaten ist geplant.
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.
Der Klimawandel ist ein globales Phänomen. Erhöhte Treibhausgaskonzentrationen in der Atmosphäre führen zu globalen Veränderungen des Klimas. Auf lokaler Ebene können Betroffenheiten entstehen. Es ist eine besondere Herausforderung, ausgehend von globalen Klimaveränderungen auf lokale Folgen, z. B. für die Wasserstraßen, zu schließen. In KLIWAS1 wird mit Hilfe einer Kette von Modellen das Klimaänderungssignal Schritt für Schritt auf kleinere räumliche Skalen übertragen. Am Anfang stehen verschiedene Emissionsszenarien die mögliche Zukünfte beschreiben. Ausgehend von diesen Emissionsszenarien wird der Klimawandel über globale Klimamodelle, regionale Klimamodelle und Abflussmodelle bis hin zu den Wirkmodellen bis zur lokalen Ebene der Wasserstraße transferiert. Kein Modell in dieser Kette repräsentiert die Natur perfekt. Die Ergebnisse jedes Modells basieren auf Annahmen und sind mit Unsicherheiten behaftet. Im Verlauf der Modellkette summieren sich die Unsicherheiten auf. Am Ende der Modellkette ist die Bandbreite der möglichen Folgen eines Klimawandels auf lokaler Ebene sehr groß. Für die deutschen Küstengebiete der Nord- und Ostsee einschließlich der Ästuare ist es aufgrund dieser Unsicherheiten schwierig, konkrete Aussagen zu den lokalen Auswirkungen und möglichen Betroffenheiten zu machen. Eine Möglichkeit mit diesen Unsicherheiten umzugehen sind Sensitivitätsstudien. Die wichtigsten physikalischen Parameter im Ästuar sind Wasserstand, Strömungsgeschwindigkeit, Salzgehalt, Temperatur und Schwebstoffgehalt. Wie sich diese Parameter in einem Ästuar entwickeln, ist abhängig von den Randbedingungen. Die Randbedingungen werden durch die Haupteinflussfaktoren Meeresspiegel in der Nordsee, Abfluss, Wind und Topographie bestimmt, die sich direkt oder indirekt durch die Folgen eines Klimawandels verändern können. Für die Sensitivitätsstudien werden die genannten Haupteinflussfaktoren, die die Randbedingungen dieser Studien bilden, einzeln und in Kombination variiert. Auf diese Weise können Aussagen darüber getroffen werden, wie sich im Ästuar Wasserstand, Strömung, Salzgehalt und Schwebstoffe an die veränderten Randbedingungen (Folgen des Klimawandels) anpassen. Dadurch ist es möglich, festzustellen, unter welchen Bedingungen ein Schwellenwert überschritten wird, der eine Betroffenheit auslöst. Gleichzeitig tragen diese Szenarien zum Prozessverständnis des physikalischen Systems Ästuar bei. Sensitivitätsstudien liefern klare Wenn-Dann-Aussagen. Für eine zeitliche Zuordnung können die Ergebnisse der Sensitivitätsstudien über die jeweils verwendeten Haupteinflussfaktoren mit den aktuellen Klimaszenarien in Beziehung gesetzt werden. (Text gekürzt)
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.
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 zentrale Zielsetzung dieses Teilprojekts ist es die Stärke und Variabilität von Wasserdampfrückkopplungsmechanismen zu bestimmen. Deren Beitrag zur arktischen Verstärkung durch Strahlungseffekte, Wolken und Temperatur, sowie deren Veränderlichkeit über die letzten Jahrzehnte und inwiefern sie zukünftig veränderlich sind wird untersucht. Neue Datensätze von satellitengetragenen Fernerkundungsmethoden, Reanalysen (Arctic System Reanalysis; ASR), und regionale Klimamodellsimulationen (RCM) werden erstellt.
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.
| Organisation | Count |
|---|---|
| Bund | 262 |
| Europa | 2 |
| Land | 50 |
| Weitere | 1 |
| Wissenschaft | 129 |
| Type | Count |
|---|---|
| Daten und Messstellen | 1 |
| Ereignis | 1 |
| Förderprogramm | 247 |
| Text | 25 |
| unbekannt | 8 |
| License | Count |
|---|---|
| Geschlossen | 21 |
| Offen | 261 |
| Language | Count |
|---|---|
| Deutsch | 244 |
| Englisch | 71 |
| Resource type | Count |
|---|---|
| Archiv | 1 |
| Bild | 8 |
| Datei | 5 |
| Dokument | 10 |
| Keine | 135 |
| Webseite | 140 |
| Topic | Count |
|---|---|
| Boden | 198 |
| Lebewesen und Lebensräume | 272 |
| Luft | 265 |
| Mensch und Umwelt | 282 |
| Wasser | 199 |
| Weitere | 279 |