Aims: Floods in small and medium-sized river catchments have often been a focus of attention in the past. In contrast to large rivers like the Rhine, the Elbe or the Danube, discharge can increase very rapidly in such catchments; we are thus confronted with a high damage potential combined with almost no time for advance warning. Since the heavy precipitation events causing such floods are often spatially very limited, they are difficult to forecast; long-term provision is therefore an important task, which makes it necessary to identify vulnerable regions and to develop prevention measures. For that purpose, one needs to know how the frequency and the intensity of floods will develop in the future, especially in the near future, i.e. the next few decades. Besides providing such prognoses, an important goal of this project was also to quantify their uncertainty. Method: These questions were studied by a team of meteorologists and hydrologists from KIT and GFZ. They simulated the natural chain 'large-scale weather - regional precipitation - catchment discharge' by a model chain 'global climate model (GCM) - regional climate model (RCM) - hydrological model (HM)'. As a novel feature, we performed so-called ensemble simulations in order to estimate the range of possible results, i.e. the uncertainty: we used two GCMs with different realizations, two RCMs and three HMs. The ensemble method, which is quite standard in physics, engineering and recently also in weather forecasting has hitherto rarely been used in regional climate modeling due to the very high computational demands. In our study, the demand was even higher due to the high spatial resolution (7 km by 7 km) we used; presently, regional studies use considerably larger grid boxes of about 100 km2. However, our study shows that a high resolution is necessary for a realistic simulation of the small-scale rainfall patterns and intensities. This combination of high resolution and an ensemble using results from global, regional and hydrological models is unique. Results: By way of example, we considered the low-mountain range rivers Mulde and Ruhr and the more alpine Ammer river in this study, all of which had severe flood events in the past. Our study confirms that heavy precipitation events will occur more frequently in the future. Does this also entail an increased flood risk? Our results indicate that in any case, the risk will not decrease. However, each catchment reacts differently, and different models may produce different precipitation and runoff regimes, emphasizing the need of ensemble studies. A statistically significant increase of floods is expected for the river Ruhr in winter and in summer. For the river Mulde, we observe a slight increase of floods during summer and autumn, and for the river Ammer a slight decrease in summer and a slight increase in winter.
Im letzten Jahrzehnt war der grönländische Eisschild mehreren Extremereignissen ausgesetzt, mit teils unerwartet starken Auswirkungen auf die Oberflächenmassebilanz und den Eisfluss, insbesondere in den Jahren 2010, 2012 und 2015. Einige dieser Schmelzereignisse prägten sich eher lokal aus (wie in 2015), während andere fast die gesamte Eisfläche bedeckten (wie in 2010).Mit fortschreitendem Klimawandel ist zu erwarten, dass extreme Schmelzereignisse häufiger auftreten und sich verstärken bzw. länger anhalten. Bisherige Projektionen des Eisverlustes von Grönland basieren jedoch typischerweise auf Szenarien, die nur allmähliche Veränderungen des Klimas berücksichtigen, z.B. in den Representative Concentration Pathways (RCPs), wie sie im letzten IPCC-Bericht genutzt wurden. In aktuellen Projektionen werden extreme Schmelzereignisse im Allgemeinen unterschätzt - und welche Konsequenzen dies für den zukünftigen Meeresspiegelanstieg hat, bleibt eine offene Forschungsfrage.Ziel des vorgeschlagenen Projektes ist es, die Auswirkungen extremer Schmelzereignisse auf die zukünftige Entwicklung des grönländischen Eisschildes zu untersuchen. Dabei werden die unmittelbaren und dauerhaften Auswirkungen auf die Oberflächenmassenbilanz und die Eisdynamik bestimmt und somit die Beiträge zum Meeresspiegelanstieg quantifiziert. In dem Forschungsprojekt planen wir zudem, kritische Schwellenwerte in der Häufigkeit, Intensität sowie Dauer von Extremereignissen zu identifizieren, die - sobald sie einmal überschritten sind - eine großräumige Änderung in der Eisdynamik auslösen könnten.Zu diesem Zweck werden wir die dynamische Reaktion des grönländischen Eisschilds in einer Reihe von Klimaszenarien untersuchen, in denen extreme Schmelzereignisse mit unterschiedlicher Wahrscheinlichkeit zu bestimmten Zeitpunkten auftreten, und die Dauer und Stärke prognostisch variiert werden. Um indirekte Effekte durch verstärktes submarines Schmelzen hierbei berücksichtigen zu können, werden wir das etablierte Parallel Ice Sheet Model (PISM) mit dem Linearen Plume-Modell (LPM) koppeln. Das LPM berechnet das turbulente submarine Schmelzen aufgrund von Veränderungen der Meerestemperatur und des subglazialen Ausflusses. Es ist numerisch sehr effizient, so dass das gekoppelte PISM-LPM Modell Ensemble-Läufe mit hoher Auflösung ermöglicht. Folglich kann eine breite Palette von Modellparametern und Klimaszenarien in Zukunftsprojektionen in Betracht gezogen werden.Mit dem interaktiv gekoppelten Modell PISM-LPM werden wir den Beitrag Grönlands zum Meeresspiegelanstieg im 21. Jahrhundert bestimmen, unter Berücksichtigung regionaler Veränderungen von Niederschlag, Oberflächen- und Meerestemperaturen, und insbesondere der Auswirkungen von Extremereignissen. Ein Hauptergebnis wird eine Risikokarte sein, die aufzeigt, in welchen kritischen Regionen Grönlands zukünftige extreme Schmelzereignisse den stärksten Eisverlust zur Folge hätten.
Unser Projekt erforscht das Paläoklima-Archive der Bändertone, die in einem ehemaligen fjordähnlichen See im österreichischen Inntal entstanden sind. Solche Ablagerungen sind eine große Seltenheit in den Alpen und dokumentieren eine Periode gewaltiger Klima-Instabilität zwischen 59.000 und 28.000 Jahre vor heute, deren Spuren - unter dem Namen Dansgaard-Oeschger Ereignisse - im grönlandischen Eis und in Sedimentproben des Atlantiks detektiert wurden. Ihr Impakt auf das damalige Klima und die Umwelt in den Alpen ist jedoch kaum bekannt und bildet das Hauptziel dieses Forschungsprojektes. Herzstück der Untersuchungen ist ein vor kurzem erbohrter 150 m langer Sedimentkern der Bändertone sowie zwei geplante benachbarte Kerne, mit denen die gesamte ehemalige Seefüllung erfasst werden kann. Diese Proben werden mit hochmodernen Methoden analysiert, um zeitlich gut datierte qualitative wie quantitative Proxy-Daten der Temperatur, Primärproduktion, Vegetation und Hydrologie dieses Sees und seines Einzugsgebietes mit jährlicher und z.T. sogar jahreszeitlicher Auflösung zu erheben. Diese Informationen stellen entscheidende Fakten dar um regionale Modelle dieser abrupten Klimaänderungen zu validieren, und den Einfluss von Änderungen der Tiefenwasserströmungen im Atlantik auf das Alpenklima zu erfassen.
<p>Die Planungshinweiskarte Hitze ist eine Klimaanalysekarte, welche die zukünftig zu erwartenden stadtklimatischen Gegebenheiten in Köln als flächenhafte Übersicht darstellt.</p> <p>Die Ausweisung der klimatisch aktiven Flächen ist nicht parzellenscharf und es bedarf bei großmaßstäbigen Planungen (z.B. Bebauungsplänen) einer zusätzlichen Auswertung der Grundlagendaten auf Detailebene.</p> <p>Grundlage für die Karte sind die Berechnungen der Anzahl der heißen Tage für die Periode 2021 bis 2050, die der Deutsche Wetterdienst mit dem Stadtklimamodell MUKLIMO_3 simuliert hat. Zur Erstellung der Karte wurde die MUKLIMO-3 Simulation basierend auf dem Regionalmodell CLM mit dem Emissionsszenario A1B ausgewählt. Für den Zeitraum 2021 bis 2050 zeigt sich im Vergleich mit dem Referenzzeitraum (1971 bis 2000) eine deutliche Zunahme der Hitzebelastung. Für die Stadt Köln bedeutet dies, dass längere Hitzeperioden mit Temperaturen über 25°C (Sommertage) und über 30°C (heiße Tage) vermehrt auftreten. Die Trinkbrunnen sind als Punktmarkierungen in der Karte dargestellt, die interaktiv angeklickt oder unten in der Detailansicht angeschaut werden können.</p>
The Northern Eurasia Earth Science Partnership Initiative, or NEESPI, is a currently active, yet strategically evolving program of internationally-supported Earth systems science research, which has as its foci issues in northern Eurasia that are relevant to regional and Global scientific and decision-making communities (see NEESPI Mission Statement). This part of the globe is undergoing significant changes - particularly those changes associated with a rapidly warming climate in this region and with important changes in governmental structures since the early 1990s and their associated influences on land use and the environment across this broad expanse. How this carbon-rich, cold region component of the Earth system functions as a regional entity and interacts with and feeds back to the greater Global system is to a large extent unknown. Thus, the capability to predict future changes that may be expected to occur within this region and the consequences of those changes with any acceptable accuracy is currently uncertain. One of the reasons for this lack of regional Earth system understanding is the relative paucity of well-coordinated, multidisciplinary and integrating studies of the critical physical and biological systems. By establishing a large-scale, multidisciplinary program of funded research, NEESPI is aimed at developing an enhanced understanding of the interactions between the ecosystem, atmosphere, and human dynamics in northern Eurasia. Specifically, the NEESPI strives to understand how the land ecosystems and continental water dynamics in northern Eurasia interact with and alter the climatic system, biosphere, atmosphere, and hydrosphere of the Earth. The contemporaneous changes in climate and land use are impacting the biological, chemical, and physical functions of the northern Eurasia, but little data and fewer models are available that can be used to understand the current status of this expansive regional system, much less the influence of the northern Eurasia region on the Global climate. NEESPI seeks to secure the necessary financial and related institutional support from an international cadre of sponsors for developing a viable understanding of the functioning of northern Eurasia and the impacts of extant changes on the regional and Earth systems. Many types of ground and integrative (e.g., satellite; GIS) data will be needed and many models must be applied, adapted or developed for properly understanding the functioning of this cold and diverse regional system. Mechanisms for obtaining the requisite data sets and models and sharing them among the participating scientists are essential and require international and active governmental participation. (abridged text)
Bisherige Ansätze zu Modellierung von Lachgasemissionen haben noch zu keinen zufriedenstellenden Ergebnissen geführt bzw. die Validierung von Modellen steht noch aus, da u.a. die Bestimmung der Gasdiffusion im Oberboden sowie der Gasübergang in Atmosphäre schwierig bestimmbar ist. Wir stellen für diesen Schritt einen empirischen Modellansatz zur Vorhersage von Lachgasemissionen aus oberflächennahen N2O-Gehalten des Bodens vor, der im Rahmen des Projektes zu einer allgemeinen Anwendbarkeit weiterentwickelt werden soll. Hierbei werden über empirische Transferfaktoren, die in Abhängigkeit von Bodenart, Wassergehalt und Temperatur ermittelt werden, die Emissionen aus Gasgehalten im Boden berechnet. Zur einfachen Bestimmung des N2O-Gehaltes im Oberboden steht ein in unserem Hause entwickeltes neuartiges Bodenprobenahmegerät zur Verfügung. Die Einfachheit der Probenahme und gleichzeitige Erfassung von Gas im Boden sowie den steuernden Größen Nmin und DOC, erlaubt zudem ein Monitoring der Spurengasemissionen auf regionaler Ebene sowie die Validierung bestehender Modelle.
Die natuerliche Belastung der Gesteine, Waesser und Boeden an umweltrelevanten Spurenstoffen im Vorfeld der anthropogenen Verschmutzung, soll fuer ein regionales Modell anhand von jungtaertiaeren Sedimentfallen und Quellwaessern aufgeklaert werden. Rezente Boeden, Sedimente und Waesser sollen zu den regionalen geochemischen Standard in Beziehung gesetzt werden.
Durch hochauflösende Ozeanmodellsimulationen sollen verbesserte Einblicke in die Mechanismen von multi-dekadischen Meeresspiegelschwankungen in den Schelfmeeren Südostasiens und des Indonesischen Archipels gewonnen werden und verfeinerte Projektionen möglicher Trends infolge der Klimaänderungen im 21. Jahrhundert erstellt werden.
Das böhmische Massiv als östlichster Teil des Variszischen Gebirgsgürtels ist eines der größten stabilen intrakontinentalen Einheiten in Zentraleuropa. Trotzdem finden sich im westlichen Teil geodynamische Aktivitäten, wie z.B. Schwarmbeben und erhöhter CO2 Fluss und Entgasungen, was auf tiefe magmatische Prozesse, Fluide aus dem Erdmantel und deren Aufstieg durch die Kruste hindeutet. Es scheint eine Verbindung zwischen dem Auftreten krustaler Erdbebenschwärme, und Änderungen des Gasflusses sowie der Isotopenzusammensetzung in den Mofetten und Quellen zu geben. Darüber hinaus, wurden in der Gegend quartäre Vulkane entdeckt; ihre magmatischen Aufstiegspfade und das Zusammenwirken mit tiefen magmatischen Prozessen und den tektonischen Rahmenbedingungen sind allerdings noch nicht vollständig verstanden. Diese offenen geowissenschaftlichen Fragen anzugehen, ist Teil des geförderten PIER-ICDP Eger Rift Projekts. In diesem Rahmen wurden in 2015/2016 magnetotellurische (MT) Experimente im Eger Rift durchgeführt, welche Auskunft über die elektrische Leitfähigkeit des Untergrundes geben. Dieser physikalische Parameter ist sensitive gegenüber gut leitenden Phasen wie Wässer und Fluide, partielle Schmelzen oder metallische Verbindungen. Mit diesen Messungen konnte zum ersten Mal ein regionales Modell der elektrischen Leitfähigkeit erstellt werden. Die auffälligsten Leitfähigkeitsanomalien waren tief reichende Kanäle, die als Wegsamkeiten für Fluide aus dem Mantel interpretiert wurden. Diese befanden sich unterhalb der Bublak und Hartousov Mofetten und unterhalb der Maare im südlichen Bereich des MT Profils. Da diese Messungen auf das Gebiet der Mofetten und Erdbebenschwärme fokussiert waren, ist die Stationsüberdeckung über den Maaren nicht ausreichend, um die beobachtete Leitfähigkeitsanomalie eindeutig zu interpretieren. Mögliche Interpretationen sind magmatische Zufuhrkanäle oder aber die Abbildung der nahegelegenen Tachov Störungszone oder der Suturzone zwischen Saxothuringikum und Tepla-Barrandium.Deshalb beantrage ich ein MT Experiment in der Region der quartären Vulkane, zumal zwei davon Kandidaten für geplante ICDP Bohrungen sind. Die Hauptziele sind (i) eine Untergrundcharakterisierung der PIER-ICDP Bohrungen durchzuführen, (ii) die Abbildung der regionalen und lokalen Leitfähigkeitsverteilung der Erdkruste und der erbohrbaren Tiefe, um besonders die flachen Maarstrukruren aber auch tektonische Strukturen, wie Scher- und Suturzonen aufzulösen, (iii) die Abbildung von Fluidwegsamkeiten und ihre Verbindung zu angenommenen tiefen magmatischen Reservoiren, (iv) die Untersuchung des Zusammenhangs zwischen quartärem Vulkanismus, der Tachov Störungszone und der nahegelegenen Suturzone zwischen Saxothuringikum und Tepla-Barrandium und (v) die Entwicklung eines konsistenten Untergrundmodells auf Basis von unterschiedlichen geophysikalischen, petrophysikalischen, geologischen und mikrobiologischen Beobachtungen.
| Origin | Count |
|---|---|
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| Topic | Count |
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