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GIS-gestütze Ermittlung der Veränderung des Lebensraumes gefährdeter Wildtierarten

Die Wildtierarten Birkhuhn, Schneehuhn sowie Gams- und Steinwild haben sich im Laufe ihrer Evolution perfekt an das Leben in alpinen Lagen, hauptsächlich über der Waldgrenze, angepasst und sind somit Teil dieses sehr empfindlichen Ökosystems. Unter Annahme des Ansteigens der Waldgrenze aufgrund Klimaerwärmung verringert sich der Lebensraum dieser Wildtierarten massiv. Als Grundlage für die Ermittlung der Veränderungen wurde die Temperaturentwicklung der vergangenen 50 Jahre genauer betrachtet sowie das Klimamodell MM5 für eine Abschätzung der zukünftigen Erwärmung herangezogen. Die Temperaturentwicklung in den vergangenen 50 Jahren zeigt für die ersten zwei Dekaden sogar eine Abkühlung, seit 1970 aber einen starken Anstieg. Das Klimamodell prognostiziert für die nächsten 50 Jahre eine Erwärmung von ca. 2,2 C für das Untersuchungsgebiet in den Niederen Tauern. Das Baumwachstum ist sehr stark von der Temperatur abhängig und eine hohe Korrelation zwischen der Wachstumsgrenze von Bäumen und der 10 C Juli-Isotherme wurde nachgewiesen. Das Klimamodell MM5 zeigt für die nächsten 50 Jahre einen prognostizierten Anstieg der Isothermen um ca. 450 Höhenmeter. Prognostizierte Temperaturveränderungen hängen jedoch sehr stark vom verwendeten Klimamodell ab. Über die Geschwindigkeit, mit der sich die Waldgrenze zur temperaturbedingten Wachstumsgrenze hin bewegt, kann keine Aussage getroffen werden und wäre Gegenstand zukünftiger Forschungsarbeiten. Weiters übt die Bewirtschaftung durch den Menschen einen sehr großen Einfluss auf den Verlauf der Waldgrenze aus. Daher ist noch nicht absehbar, wie diese sich verändern wird. Die aktuellen Lebensräume wurden nach einem wissensbasierten Habitatmodell mit Hilfe eines Geografischen Informationssystems (GIS) erstellt. Unter der Annahme, dass die zukünftige Waldgrenze die Höhe der berechneten Isotherme für die Dekade 2040-2050 erreicht, führt diese Verschiebung zu einem dramatischen Verlust an Lebensraum.

Thermohydraulische Prozesse während der Wasserinfiltration in gefrorenen Boden mit Auswirkungen auf Geogefahren unter dem Einfluss des Klimawandels

Der Klimawandel betrifft die Hydrologie in alpinen Regionen in besonderem Maße durch Temperaturanstieg, mehr und intensiveren Regenereignissen, auch während der Wintermonate. Diese Veränderungen führen zu vermehrten Naturgefahren wie übermäßigem Oberflächenabfluss und Murenabgänge. Einer der Gründe für solche Ereignisse ist eine reduzierte Infiltrationskapazität des (teil-)gefrorenen Bodens. Wenn Regen- oder Schmelzwasser nicht ausreichend infiltrieren kann, induziert der Oberflächenabfluss eine Bodenerosion, was zu Murenabgängen führen kann. Wenn Wasser entlang präferentieller Fließwege in tiefere Schichten infiltriert und zwischen gefrorenen Schichten der Porendruck steigt, so kann dies zu mechanischem Versagen des Hanges führen. Durch signifikanten Oberflächenabfluss findet kaum Grundwasserneubildung statt und die puffernde Wirkung des Grundwasserkörpers entfällt. Dies ist besonders für Regionen, in denen Schnee- und Gebirgswasser wesentlich zum Grundwasserhaushalt beitragen von großer Bedeutung. In diesem Projekt wird die thermo-hydraulische Wechselwirkung zwischen infiltrierendem Wasser und Boden bei Temperaturen unter dem Gefrierpunkt untersucht. Dazu werden hochentwickelte Modellansätze, numerische Simulationswerkzeuge, sowie Versuche im Labor wie im Gelände eingesetzt. Präferentielle Fließwege, z.B. Makroporen durch Wurzelwachstum oder Wurmlöcher, im Boden sind dabei wesentlich, denn sie ermöglichen eine schnellere Infiltration des Wassers in den Boden und weisen zudem eine anderes Einfrier- und Auftauverhalten auf als kleine Poren der Bodenmatrix. Das Verständnis des Einflusses von Makroporen auf das Gefrieren und Schmelzen von Wasser während der Infiltration ist daher wesentlich für jede weitere Analyse. Wasserinfiltration wird durch die Temperatur der beteiligten Phasen bestimmt. Das infiltrierende Wasser ist wärmer als der Gefrierpunkt, während der Boden gefroren ist. Die Temperaturentwicklung der einzelnen Phasen hängt vom Wärmeübertrag zwischen den Phasen ab. Da Wärmeübertrag und hydraulischer Fluss stark gekoppelt und zudem rund um den Gefrierpunkt sehr dynamisch sind, bedarf es besonderer Sorgfalt bei der theoretischen Beschreibung des thermohydraulischen Verhaltens. Mit einem tiefgreifenden Verständnis vom Einfluss präferenzieller Fließwege und dem Wärmeübertrag zwischen den beteiligten Phasen können spezifische geologische und meteorologische Gegebenheiten identifiziert werden, welche entweder extremen Oberflächenabfluss oder Hangversagen verursachen. Dieses Wissen kann in der Vorsorge als auch im Grundwassermanagement alpiner Gebiete Anwendung finden.

Vergangenheit, Gegenwart und Zukunft von Urbanen Wärmeinseln im Untergrund von China und Deutschland - Konsequenzen für die geothermische Nutzung

Städte haben ihre Wurzeln im Untergrund. Hier befinden sich die Fundamente von Gebäuden und ein wesentlicher Anteil der urbanen Infrastruktur. Zugleich dient der Untergrund als Wasserreservoir und als Quelle für erneuerbare Energie. Ein bisher wenig beachtetes Phänomen sind die sogenannten Urbanen Wärmeinseln im Untergrund (UWIU), die sich oft unbemerkt über Jahrzehnte ausbreiten. Sie reichen häufig über das gesamte Stadtgebiet, in dem erheblich höhere Boden- und Grundwassertemperaturen zu finden sind als in der ungestörten, ländlichen Umgebung. Die Ursachen hierfür sind vielfältig und gerade die langfristige Entwicklung von UWIUs ist noch heute ungeklärt. Um Empfehlungen für eine möglichst proaktive Nutzung des städtischen Untergrunds in der Zukunft zu erstellen, gilt es, die treibenden Prozesse und Faktoren zu ergründen, die UWIUs in verschiedenen Städten verursachen. Das Kernthema dieses Projekts ist, erstmalig die thermischen Bedingungen unter zwei chinesischen und deutschen Städten, Nanjing und Köln, zu vergleichen. Die teilnehmenden Wissenschaftler haben weitreichende Erfahrung in der Erforschung von UWIUs in ihren Ländern und in Vorarbeiten bereits eine umfassende Datenbasis von Boden- und Grundwassertemperaturen gesammelt. Kernziel ist es, diese mit einem neuen gemeinsamen Messprogramm zu aktualisieren und aus der vergangenen und aktuellen Entwicklung der beobachteten UWIUs auf die zukünftige Temperaturentwicklung im Untergrund zu schließen. Dies wird erreicht durch ergänzende Laborversuche und umfassende numerische Simulationen, die insbesondere die zeitliche Entwicklung der Landnutzung berücksichtigen. Die Ergebnisse für die Städte in Deutschland und China werden verglichen und so individuell von gemeinsamen Charakteristiken unterschieden. Auf diese Weise werden allgemeingültige Zusammenhänge erschlossen, die sich auch auf weitere weniger erforschte Städte übertragen lassen und dort Prognosen zur zukünftigen UWIU-Entwicklung ermöglichen.

Cicer arietinum und Secale cereale - Anpassung an den Klimawandel durch Entwicklung trockentoleranter Pflanzenbausysteme

Veränderung der jahreszeitlichen Entwicklungsphasen bei Pflanzen

<p> <p>Die Klimaveränderung ist in Deutschland inzwischen deutlich an Veränderungen der zeitlichen Entwicklung von Pflanzen (Phänologie) ablesbar. Vor allem die Temperaturerhöhung führt zu zeitigerem Austrieb, Blüte und Fruchtbildung im Vergleich zu früheren Jahrzehnten. Die Folgen für die biologische Vielfalt sowie Strukturen und Funktionen von Ökosystemen sind bisher kaum erforscht.</p> </p><p>Die Klimaveränderung ist in Deutschland inzwischen deutlich an Veränderungen der zeitlichen Entwicklung von Pflanzen (Phänologie) ablesbar. Vor allem die Temperaturerhöhung führt zu zeitigerem Austrieb, Blüte und Fruchtbildung im Vergleich zu früheren Jahrzehnten. Die Folgen für die biologische Vielfalt sowie Strukturen und Funktionen von Ökosystemen sind bisher kaum erforscht.</p><p> Pflanzen als Indikatoren für Klimaveränderungen <p>Der Begriff „Phänologie“ bezeichnet heute im Wesentlichen die Beobachtung von Entwicklungsvorgängen von Lebewesen im Freien. Zum Beispiel erfassen Akteure in einem deutschlandweiten Beobachtungsnetz, wann in den einzelnen Jahren der Blattaustrieb, die Blüte oder Fruchtbildung bestimmter Zeigerpflanzen einsetzte oder wann sich die Blätter der Laubbäume färbten oder abfielen. Diese phänologischen Phasen hängen wesentlich von der Temperaturentwicklung und der Wasserversorgung in den jeweiligen Jahren ab. Phänologische Daten sind deshalb sehr gute Indikatoren für die Wirkung der Klimaveränderung auf die Vegetation. Die existierenden Zeitreihen umfassen inzwischen bis zu sieben Jahrzehnte.</p> <p>Die Abbildungen in den nachfolgenden Abschnitten enthalten jeweils die jährlichen Angaben zur Anzahl der Tage vom Jahresbeginn bis zum Beginn des phänologischen Ereignisses (Blüte usw.) als Mittel über die Beobachtungen in Deutschland und die statistische Trendlinie über die Jahre.</p> </p><p> Die Dauer der Vegetationsperiode nimmt zu <p>Die&nbsp;<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/vegetationsperiode">Vegetationsperiode</a>, also die Zeit des Jahres, in der Pflanzen wachsen, blühen und fruchten, nahm in Deutschland seit 1961 im mittleren Trend um mehr als 26 Tage zu. Ihre Dauer erreichte im Jahr 2024 mit rund 248 Tagen ein neues Maximum. Die Vegetationsperiode beginnt mit dem Vorfrühling, dessen Start durch den Blühbeginn des Huflattichs angezeigt wird. Sie endet mit dem Spätherbst, wofür der beginnende Blattfall der Stieleiche steht. Trotz witterungsbedingter Schwankungen von Jahr zu Jahr zeigen die folgenden Diagramme die genannten Trends deutlich.</p> <a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/image/2_Abb_Ver%C3%A4nderung-Bl%C3%BChbeginn-Blattfall_2026-06-02.png"> </a> <strong> Veränderung der jahreszeitlichen Entwicklungsphasen bei Pflanzen </strong> Quelle: Deutscher Wetterdienst <a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/image/2_Abb_Ver%C3%A4nderung-Bl%C3%BChbeginn-Blattfall_2026-06-02.png">Bild herunterladen</a> (106,65 kB) <a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/medien/384/bilder/dateien/2_Abb_Ver%C3%A4nderung-Bl%C3%BChbeginn-Blattfall_2026-06-02.pdf">Diagramm als PDF</a> (71,05 kB) <a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/medien/384/bilder/dateien/2_Abb_Ver%C3%A4nderung-Bl%C3%BChbeginn-Blattfall_2026-06-02.xlsx">Diagramm als Excel mit Daten</a> (38,33 kB) <a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/image/3_Abb_Huflattichbluete_2026-06-02.png"> </a> <strong> Beginn der Huflattichblüte </strong> Quelle: Deutscher Wetterdienst <a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/image/3_Abb_Huflattichbluete_2026-06-02.png">Bild herunterladen</a> (177,67 kB) <a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/medien/384/bilder/dateien/3_Abb_Huflattichbluete_2026-06-02.pdf">Diagramm als PDF</a> (41,21 kB) <a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/medien/384/bilder/dateien/3_Abb_Huflattichbluete_2026-06-02.xlsx">Diagramm als Excel mit Daten</a> (32,33 kB) <a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/image/4_Abb_Blattfall-Stieleiche_2026-06-02.png"> </a> <strong> Blattfall der Stieleiche </strong> Quelle: Deutscher Wetterdienst <a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/image/4_Abb_Blattfall-Stieleiche_2026-06-02.png">Bild herunterladen</a> (177,25 kB) <a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/medien/384/bilder/dateien/4_Abb_Blattfall-Stieleiche_2026-06-02.pdf">Diagramm als PDF</a> (40,85 kB) <a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/medien/384/bilder/dateien/4_Abb_Blattfall-Stieleiche_2026-06-02.xlsx">Diagramm als Excel mit Daten</a> (32,08 kB) <a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/image/5_Abb_Dauer-Vegetationsperiode_2026-06-02.png"> </a> <strong> Dauer der Vegetationsperiode </strong> Quelle: Deutscher Wetterdienst <a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/image/5_Abb_Dauer-Vegetationsperiode_2026-06-02.png">Bild herunterladen</a> (166,20 kB) <a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/medien/384/bilder/dateien/5_Abb_Dauer-Vegetationsperiode_2026-06-02.pdf">Diagramm als PDF</a> (40,64 kB) <a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/medien/384/bilder/dateien/5_Abb_Dauer-Vegetationsperiode_2026-06-02.xlsx">Diagramm als Excel mit Daten</a> (46,90 kB) Weiter <i> </i> Vorherige <i> </i> </p><p> Weitere Zeigerpflanzen bestätigen den zeitigeren Frühlingsbeginn <p>Die Pflanzenwahl hängt von Ziel und Zielgruppe der Auswertung ab. Für bundesweite Analysen eignen sich die Leitpflanzen des Deutschen Wetterdienstes. Da manche Daten seit Mitte des 20. Jahrhunderts lückenhaft sind, ergänzen Ersatzphasen die Übersicht. Neben dem Huflattich werden zum Beispiel auch das Schneeglöckchen und die Salweide genutzt, um den Beginn des phänologischen Vorfrühlings zu datieren. Nachfolgend sind Zeitreihen für Zeigerarten abgebildet, die den Frühlingsanfang anzeigen und den zeitigeren Beginn dieser Jahreszeit im Vergleich zu früheren Jahrzehnten belegen. Ähnliche Tendenzen zeigen sich beim Blattaustrieb von Waldbäumen oder beim Ährenschieben von Getreide. Eine weitere Zeitreihe verdeutlicht anhand des Beginns der Apfelblüte das zeitigere Eintreten des Vollfrühlings.</p> <a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/image/6_Abb_Salweidenbluete_2026-06-02.png"> </a> <strong> Beginn der Salweidenblüte </strong> Quelle: Deutscher Wetterdienst <a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/image/6_Abb_Salweidenbluete_2026-06-02.png">Bild herunterladen</a> (192,81 kB) <a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/medien/384/bilder/dateien/6_Abb_Salweidenbluete_2026-06-02.pdf">Diagramm als PDF</a> (41 kB) <a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/medien/384/bilder/dateien/6_Abb_Salweidenbluete_2026-06-02.xlsx">Diagramm als Excel mit Daten</a> (31,71 kB) <a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/image/7_Abb_Schneegloeckchenbluete_2026-06-02.png"> </a> <strong> Beginn der Schneeglöckchenblüte </strong> Quelle: Deutscher Wetterdienst <a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/image/7_Abb_Schneegloeckchenbluete_2026-06-02.png">Bild herunterladen</a> (190,23 kB) <a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/medien/384/bilder/dateien/7_Abb_Schneegloeckchenbluete_2026-06-02.pdf">Diagramm als PDF</a> (41,20 kB) <a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/medien/384/bilder/dateien/7_Abb_Schneegloeckchenbluete_2026-06-02.xlsx">Diagramm als Excel mit Daten</a> (30,41 kB) <a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/image/8_Abb_Apfelbluete_2026-06-02.png"> </a> <strong> Beginn der Apfelblüte </strong> Quelle: Deutscher Wetterdienst <a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/image/8_Abb_Apfelbluete_2026-06-02.png">Bild herunterladen</a> (176,36 kB) <a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/medien/384/bilder/dateien/8_Abb_Apfelbluete_2026-06-02.pdf">Diagramm als PDF</a> (41,06 kB) <a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/medien/384/bilder/dateien/8_Abb_Apfelbluete_2026-06-02.xlsx">Diagramm als Excel mit Daten</a> (30,83 kB) <a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/image/9_Abb_Forsythienbluete_2026-06-02_0.png"> </a> <strong> Beginn der Forsythienblüte </strong> Quelle: Deutscher Wetterdienst <a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/image/9_Abb_Forsythienbluete_2026-06-02_0.png">Bild herunterladen</a> (595,99 kB) <a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/medien/384/bilder/dateien/9_Abb_Forsythienbluete_2026-06-02_0.pdf">Diagramm als PDF</a> (300,87 kB) <a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/medien/384/bilder/dateien/9_Abb_Forsythienbluete_2026-06-02_0.xlsx">Diagramm als Excel mit Daten</a> (31,77 kB) Weiter <i> </i> Vorherige <i> </i> </p><p> Veränderungen beim phänologischen Sommer und Herbst <p>Im <a href="https://www.umweltbundesamt.de/node/106954">Monitoringbericht 2023</a> zur Deutschen <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/anpassungsstrategie">Anpassungsstrategie</a> (<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/das">DAS</a>) an den <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/klimawandel">Klimawandel</a> steht der Blühbeginn der Sommerlinde für den Beginn des Hochsommers, die Entwicklung erster reifer Früchte beim Schwarzen Holunder für den Beginn des Frühherbstes. Die Beobachtungen belegen einen zeitigeren Start des phänologischen Sommers sowie eine Verlängerung des Herbstes, so dass der phänologische Winter später beginnt.</p> </p><p> Wirkungen auf Tiere und ökosystemare Prozesse <p>Bisher ist nur ansatzweise geklärt, wie sich die Verschiebungen phänologischer Phasen auf die Bestände von Tieren auswirken. So reagieren etwa bestimmte Vogelarten mit erhöhtem Bruterfolg infolge kürzerer Winter. Andere werden beeinträchtigt, weil zum Beispiel die Phasen erhöhten Futterbedarfs während der Brut nicht mehr mit einem entsprechend hohen Nahrungsangebot (bestimmte Pflanzen oder Insekten) zusammenfallen. Das gilt ähnlich auch für das Auftreten von Blüten und spezialisierten Bestäubern bei Pflanzen oder in Räuber-Beute-Systemen bei Tieren. Das kann sich drastisch auf die Bestandsentwicklung bestimmter Arten auswirken.</p> </p><p> Weiterführende Informationen <p>Detailliertere Informationen zur Verschiebung der phänologischen Phasen finden Sie im <a href="https://www.umweltbundesamt.de/publikationen/monitoringbericht-2023">Monitoringbericht 2023</a> zur Deutschen <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/anpassungsstrategie">Anpassungsstrategie</a> an den <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/klimawandel">Klimawandel</a> ab Seite 202. Die „Länderinitiative Kernindikatoren“ stellt auf ihrer <a href="https://www.liki.nrw.de/">Internetseite</a> phänologische Daten auch für die einzelnen Bundesländer dar. Der Deutsche Wetterdienst (<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/dwd">DWD</a>) stellt auf seiner <a href="https://www.dwd.de/DE/klimaumwelt/klimaueberwachung/phaenologie/produkte/produkte_node.html">Internetseite</a> verschiedene Produkte zur aktuellen Pflanzenentwicklung bereit.<br><br><em>Tipps zum Weiterlesen:</em></p> <p><em>Menzel A., Estrella N., Fabian P. 2001: Spatial and temporal variability of the phenological seasons in Germany from 1951 to 1996. Global Change Biology 7: 657-666.</em></p> <p><em>Sparks T.H., Menzel A. 2002: Observed changes in seasons: an overview. International Journal of Climatology 22: 1715-1725.</em></p> <p><em>Root T.L., Hughes L. 2005: Present and Future Phenological Changes in Plants and Animals. In: Lovejoy T.E., Hannah L. (Hrsg.): Climate Change and Biodiversity. Yale University Press, New Haven, Con418 S.</em></p> <p><em>Schliep R., Ackermann W., Aljes V., et al. (2020): Weiterentwicklung von Indikatoren zu Auswirkungen des Klimawandels auf die biologische Vielfalt, <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/bfn">BfN</a>-Skripten 576, Bundesamt für Naturschutz, Bonn – Bad Godesberg, Download unter: http:// www.bfn.de/skripten.html</em></p> </p><p> </p><p>Informationen für...</p>

Tierische Schaderreger: Frostspanner

Der Frostspanner gehört zu den bedeutendsten Schadorganismen an Obst- und Laubgehölzen. Seine Raupen können im Frühsommer zu beträchtlichen Schäden an Blättern, Knospen und unreifen Früchten führen. Je nach Jahr und Witterung verursacht er unterschiedlich starke Schäden. Monitoring Flugverlauf Lebensweise Maßnahmen Im Fangzeitraum von Anfang November bis Ende Dezember werden an zwei bis drei Standorten an Eichen, Buchen, Hainbuchen und Obstbäumen die Frostspanner kontrolliert. Die Arten Operophtera brumata und Operophtera fagata werden dabei zusammen erfasst. In der Regel wird der Schwarmflug des Frostspanners mit Leimringen, die um Bäume angebracht werden, überwacht. Seit 2014 ebenfalls mit Pheromonfallen. Dabei werden nur die männlichen Falter mit einem Sexualduftstoff angelockt, jedoch keine Weibchen. Die Leimringüberwachung ermöglicht, dass auch der Anteil der Weibchen, die „klettern“ müssen und ebenfalls kleben bleiben, miterfasst wird, wobei die Anzahl der Weibchen pro cm Leimring meist unter der kritischen Zahl* von 1 bzw. 0,8 liegt. * Kritische Zahl: Steigt die kritische Zahl über 1 bzw. bei vorgeschädigten Buchen über 0,8 muss mit starkem Fraß bis zum Kahlfraß durch die Raupen im kommenden Frühjahr gerechnet werden Die Überwachung der Frostspanner mittels Leimringe, die bereits Anfang der 1970er Jahre in Berlin-Pankow/Blankenfelde begonnen und bis 2022 in Berlin-Mitte/Tiergarten ausgeweitet wurde, ist im Jahr 2023 eingestellt worden. Die Methode der Überwachung des Frostspanners beschränkte sich ab dem Jahr 2023 nur noch auf Pheromonfallen. Diese wurden an 2 Standorten – Neukölln (Britz) und Berlin Lichtenrade aufgehängt. Durch diese Methode werden jedoch nur die männlichen Falter angelockt. Eine Aussage über den Anteil der Weibchen kann daher nicht getroffen werden. Für diese Art des Monitorings hat man sich vordergründig entschieden, um Nicht-Zielorganismen zu schützen. Im Vergleich der Mittelwerte zeichneten sich die Jahre 2014 und 2018 als die stärksten Flugjahre aus. Beide Jahre waren in Berlin überdurchschnittlich warm und sonnig, die Bedingungen waren für die Entwicklung der Frostspanner daher optimal. Ab 2022 waren die Fangzahlen rückläufig und verzeichnen seit 2024 wieder einen leichten Anstieg. Der Winter 25/26 bot optimale Bedingungen für die Entwicklung der Frostspannerfalter. Daraus resultierend konnten viele Falter gefangen werden. Anhand der Fangzahlen ist mit einem starken Fraß der Larven im Frühjahr auszugehen! Der Flugverlauf des Frostspanners begann Anfang November bei niedrigen Nachttemperaturen um den Gefrierpunkt. Eine Woche später wurde der Flughöhepunkt erreicht. Bereits vor dem Jahreswechsel wurde der Flug eingestellt. Somit beschränkte sich das Flugfenster der männlichen Falter auf fünf Wochen, was nicht die Regel ist. Besonders die KW 46 konnte das langjährige Mittel deutlich übertreffen. Der Flug der Frostspanner beginnt in Berlin meist Anfang November und ist abhängig vom Temperaturverlauf im letzten Entwicklungsstadium (Puppenstadium). Als erstes treten die flugfähigen Männchen auf, im späteren Verlauf dann die Weibchen. Die Falter schlüpfen tagsüber, bleiben jedoch bis zur Dämmerung im Bereich der Stammbasis und der Bodenstreu verborgen. Der Höhepunkt des Fluges ist abends. Die Männchen fliegen um die Stämme und begatten die heraufsteigenden Weibchen (sie haben nur Stummelflügel). Optimale Temperaturen für den Flug liegen zwischen 5 °C bis 10 °C. In naturnah gestalteten Gärten mit vielen unterschiedlichen Gehölzen, in denen Vögel Unterschlupf und Nahrung finden, werden die Raupen des Frostspanners kaum nennenswerte Schäden anrichten können. Die Raupen sind eine beliebte Speise für die stets hungrige Brut der heimischen Vögel. Mit Nistkästen können weitere „Helfer“ angelockt werden. Ebenfalls ist Anfang November das Anbringen von Leimringen um Obstbäume als Bekämpfungsmaßnahme möglich. Einerseits wird so festgestellt, ob überhaupt mit Frostspannerraupen bzw. ihrem Fraß im Frühsommer zu rechnen ist, andererseits wird so eine erfolgreiche Eiablage verhindert. Weitere Maßnahmen sind i.d.R. in unseren Gärten nicht erforderlich.

Langjährige Entwicklung ausgewählter Klimaparameter 2022

Die Analyse der historischen Messdaten wird unter Bezugnahme der verschiedenen Klimareferenzperioden in vier Zeitabschnitte (1961-1990, 1971-2000, 1981-2010 und 1991-2020) gegliedert. Anhand eines Klimadiagramms des Gebietsmittels von Berlin werden die Temperatur- und Niederschlagswerte analysiert und beschrieben. Nachfolgend wird zur zeitlichen und klimatischen Einordnung die Temperaturentwicklung der Periode mit der langjährigen Entwicklung der Temperatur in Berlin des Zeitraums 1881 – 2022 (s. Kapitel Methode) verglichen. Zum Schluss erfolgen eine Zusammenfassung und ein Vergleich der Klimareferenzperioden. Lesehilfe – Klimadiagramm nach Walter-Lieth Referenzperiode 1961 – 1990 Klimadiagramm Die Referenzperiode 1961 – 1990 Berlins ist gekennzeichnet durch eine langjährige Mitteltemperatur von 9,1 °C und eine mittlere Niederschlagssumme von 573 mm/Jahr, wobei die höchsten monatlichen Niederschlagssummen in den Sommermonaten auftreten (s. Abbildung 2). Damit ist Berlin in dieser Periode um 0,9 °C wärmer als im damaligen deutschlandweiten Durchschnitt von 8,2 °C (vgl. DWD 2024c). Dabei weist der Juli mit 18,3 °C die höchste durchschnittliche Monatsmitteltemperatur und der Januar mit -0,5 °C die geringste Temperatur auf. Die mittlere jährliche Niederschlagsmenge liegt deutlich unter dem gesamtdeutschen Mittelwert von 788,9 mm/Jahr (vgl. DWD 2024). Die höchsten Niederschläge von 69,8 mm fallen im Juni und die geringsten Werte von durchschnittlich 35,0 mm werden im Oktober erreicht. Zur klimatischen Einordnung der Referenzperiode 1961-1990 Berlins wurde die Entwicklung der Mitteltemperatur im Zeitraum 1881 bis 2022 und deren Abweichung vom Mittel der Referenzperiode in Abbildung 3 dargestellt. Die Durchschnitttemperaturen der einzelnen Jahre sind als graue, rote oder blaue Balken vom Referenzmittel aus eingezeichnet. Man kann mit dieser Abbildung sehr gut die Temperaturanomalien der jeweiligen Jahre in Bezug auf die herangezogene Referenz erkennen und Aussagen darüber treffen, wie warm bzw. kalt die Referenzperiode im Vergleich zu der bisherigen Temperaturentwicklung war. Zudem sind mögliche Trends in den Referenzzeiträumen selbst, falls vorhanden, erkennbar. Temperaturentwicklung Beim Blick in die Vergangenheit wird deutlich, dass in Berlin – dem nationalen und globalen Trend folgend – bereits eine deutliche Erwärmung stattgefunden hat. Dies ist sowohl am gleitenden Mittel (schwarze Linie) als auch am linearen Trend (gestrichelte rote Linie) zu erkennen. Es fällt auf, dass das Mittel der Temperatur vor der Referenzperiode (vor 1961) sich größtenteils knapp unter oder im Bereich des Referenzmittel von 9,1 °C befindet und erst ab Mitte der Periode (ca. 1980) stärker zunimmt. Somit liegen die zwei wärmsten Jahre (1989 und 1990) der Referenzperiode alle am Ende des Zeitraums. Entsprechend der erwärmenden Entwicklung Berlins befinden sich die 5 historisch kältesten Jahre (Abbildung 4, blaue Balken) vor der Zeitspanne 1961-1990 und die 5 höchsten Jahreswerte (rote Balken) allesamt weit dahinter. Referenzperiode 1971 – 2000 Klimadiagramm Die Referenzperiode 1971 – 2000 Berlins ist gekennzeichnet durch eine langjährige Mitteltemperatur von 9,4 °C und eine mittlere Niederschlagssumme von 567 mm/Jahr, wobei die höchsten monatlichen Niederschlagssummen in den Sommermonaten auftreten (s. Abbildung 5). Berlin ist in dieser Periode um 0,8 °C wärmer als im damaligen deutschlandweiten Durchschnitt von 8,6 °C (vgl. DWD 2024c). Dabei weist der Juli mit 18,8 °C die höchste durchschnittliche Monatsmitteltemperatur auf und liegt 0,5 °C höher als im Juli in der vorherigen Referenzperiode von 1961 – 1990. Der Januar zeigt mit 0,4 °C die geringste Temperatur auf und ist sogar um 0,9 °C wärmer als noch in der Periode zuvor. Die mittlere jährliche Niederschlagsmenge liegt deutlich unter dem gesamtdeutschen Mittelwert von 787,7 mm/Jahr (vgl. DWD 2024c). Die höchsten Niederschläge von 66,8 mm fallen im Juni und die geringsten Werte von durchschnittlich 36,3 mm werden im Oktober erreicht. Temperaturentwicklung Zur klimatischen Einordnung der Referenzperiode 1971-2000 Berlins wurde die Entwicklung der Mitteltemperatur im Zeitraum 1881 – 2022 und dessen Abweichung vom Mittel der Referenzperiode in Abbildung 6 dargestellt. Erneut ist ein zunehmender Erwärmungseffekt Berlins im letzten Drittel der Periode zu erkennen, welches unter anderem durch die Mitteltemperatur des Jahres 1998 von 10,8 °C (+1,4 °C Abweichung zum Periodenmittel) verdeutlicht wird. Bis auf einen Ausreißer im Jahr 1996 (- 1,6 °C Abweichung zum Periodenmittel) lagen alle Jahresmitteltemperaturen zwischen 1991–2000 über 9,0 °C. Trotz dieser heißen Jahre befindet sich keines dieser Jahre in den Top 5 der höchsten Jahreswerte Berlins (Abbildung 6, rote Balken). Referenzperiode 1981 – 2010 Klimadiagramm Die Referenzperiode 1981 – 2010 Berlins ist gekennzeichnet durch eine langjährige Mitteltemperatur von 9,7 °C und eine mittlere Niederschlagssumme von 585 mm/Jahr, wobei die höchsten monatlichen Niederschlagssummen in den Sommermonaten auftreten (s. Abbildung 7). Berlin ist in dieser Periode um 0,8 °C wärmer als im damaligen deutschlandweiten Durchschnitt von 8,9 °C (vgl. DWD 2024c). Dabei weist der Juli mit 19,4 °C die höchste durchschnittliche Monatsmitteltemperatur auf und liegt 0,6 °C höher als im Juli in der vorherigen Referenzperiode von 1971 – 2000. Der Januar zeigt mit 0,6 °C die geringste Temperatur auf, ist jedoch nur 0,2 °C wärmer als in der Periode zuvor. Die mittlere jährliche Niederschlagsmenge liegt deutlich unter dem gesamtdeutschen Mittelwert von 818,8 mm/Jahr (vgl. DWD 2024c). Die höchsten Niederschläge von 61,1 mm fallen im Juli und die geringsten Werte von durchschnittlich 32,2 mm sind in dieser Periode diesmal im April statt Oktober erreicht worden. Temperaturentwicklung Zur klimatischen Einordnung der Referenzperiode 1981-2010 Berlins wurde die Entwicklung der Mitteltemperatur im Zeitraum 1881 – 2022 und dessen Abweichung vom Mittel der Referenzperiode in Abbildung 8 dargestellt. Da das Mittel der 30-jährigen Periode nun auf 9,7 °C angestiegen ist, gibt es nur noch insgesamt 9 Jahreswerte im Zeitraum von 1881- 1980, also vor Beginn der betrachteten Periode, die über diesem Temperaturmittel liegen. Alle anderen Jahre dieser Zeitspanne (über 90 %) liegen unterhalb von diesem Periodenmittel und waren teilweise über -2 K kühler. Wiederholt ist ein zunehmender Erwärmungseffekt Berlins im letzten Drittel der Periode zu erkennen, da sich bis auf einen Ausreißer im Jahr 2010 (-1,1 °C Abweichung zum Periodenmittel) alle Jahresmitteltemperaturen zwischen 2001–2010 über 9,6 °C befinden. Referenzperiode 1991 – 2020 Klimadiagramm Die Referenzperiode 1991 – 2020 ist in Berlin gekennzeichnet durch eine langjährige Mitteltemperatur von 10,1 °C und eine mittlere Niederschlagssumme von 581 mm/Jahr, wobei die höchsten monatlichen Niederschlagssummen in den Sommermonaten auftreten (s. Abbildung 9). Berlin ist damit in dieser Periode um 0,8 °C wärmer als im damaligen deutschlandweiten Durchschnitt von 9,3 °C (vgl. DWD 2024c). Dabei weist der Juli mit 19,8 °C die höchste durchschnittliche Monatsmitteltemperatur auf und liegt 0,4 °C höher als im Juli in der vorherigen Referenzperiode von 1981 – 2010. Der Januar zeigt mit 1,0 °C die geringste Temperatur auf und ist 0,4 °C wärmer als in der Periode zuvor. Die mittlere jährliche Niederschlagsmenge von 581 mm liegt deutlich unter dem gesamtdeutschen Mittelwert von 791,4 mm/Jahr (vgl. DWD 2024c). Die höchsten Niederschläge mit 76,2 mm fallen im Juli und die geringsten Werte von durchschnittlich 29,2 mm werden im April erreicht. Temperaturentwicklung Um die Referenzperiode 1991-2020 für Berlin klimatisch einzuordnen, wurde die Entwicklung der Mitteltemperatur im Zeitraum 1881 – 2022 und dessen Abweichung vom Mittel der Referenzperiode in Abbildung 10 dargestellt. Das Mittel dieser 30-jährigen Periode ist mit 10,1 °C die bisher wärmste Klimareferenzperiode Berlins und es gibt nur insgesamt 3 Jahreswerte im Zeitraum von 1881- 1990, die über diesem Temperaturmittel liegen. Somit liegen mehr als 97 % aller anderen Jahre dieser Zeitspanne unterhalb von diesem Periodenmittel und weisen häufig eine Abweichung von mehr als über -2 K auf. Auch in dieser Referenzperiode ist ein zunehmender Erwärmungseffekt Berlins im letzten Drittel der Periode zu erkennen, da 4 der 5 höchsten Jahreswerte sich im Zeitraum 2014-2020 befinden und ein Jahresmittel von über 11 °C aufweisen. Zusammenfassung und Vergleich der Klimareferenzperioden Für einen zusammenfassenden Gesamtblick, der nicht nur die zeitliche Entwicklung der Mitteltemperatur der Referenzperioden beschreibt, sondern auch deren lokalen Unterschiede im Stadtgebiet Berlins, wurde aus den interpolierten Stationsdaten die Abbildung 11 erzeugt. Hier kann, wie schon in den Kapiteln zu den einzelnen Referenzperioden erwähnt, eine Erwärmung Berlins beobachtet werden, die vor allem in der Kernstadt deutlich zu erkennen ist. Die Ergebnisse der Rasterdaten suggerieren, dass in den Zeiträumen vor 1960 noch keine signifikanten lokalen Unterschiede innerhalb Berlins vorherrschen. Aufgrund der im Kapitel Datengrundlage erwähnten Unsicherheiten, sind jedoch diese Auswertungen mit Bedacht zu interpretieren. In der ersten Klimareferenzperiode von 1961-1990 lässt sich im Stadtkern Berlins eine fast 1 °C höhere Mitteltemperatur feststellen als in den äußersten Randbereichen. Die durch den städtischen Wärmeinseleffekt auftretenden räumlichen Unterschiede bleiben in den darauffolgenden Referenzperioden bestehen. Jedoch findet von nun an eine gesamtstädtische Erwärmung statt, die auch die Randgebiete Berlins umfasst und zu einer Gebietsmitteltemperatur von 10,1 °C im Zeitraum 1991-2020 führt. So ist die Temperatur seit Beginn der meteorologischen Aufzeichnungen um 1,3 °C gestiegen (im Vergleich zu 1881 – 1910) und die fünf wärmsten Jahre seit 1881 sind allesamt in den letzten Dekaden aufgetreten – darunter die Top 3 Jahreswerte allein in den letzten drei Jahren (2018, 2019, 2020) des Betrachtungszeitraums. Der lineare Trend der Temperaturentwicklung für Berlin (gestrichelte rote Linie) zeigt ebenfalls eine signifikante Zunahme (vgl. Abb. 10). Die Erwärmung Berlins lässt sich unmittelbar auch in der Entwicklung der Frosttage (Abbildung 12) und Sommertage (Abbildung 13) beobachten. Während kleinräumige lokale Unterschiede (z.B. Frosttage in den Mooren im Spandauer Forst) mittels der DWD-Rasterdaten nicht dargestellt werden können, kann allgemein für die meisten Gebiete, abgesehen vom südöstlichen Standrandbezirk Treptow-Köpenick, bzgl. der Anzahl an Frosttagen (Definition: Glossar, siehe Tabelle 1) eine starke Abnahme festgestellt werden. Die Sommertage haben dagegen in ganz Berlin erheblich zugenommen. Dies lässt sich auch in der Entwicklung der Mitteltemperatur im Januar bzw. Juli in den einzelnen Referenzperioden wiedererkennen. Während das Mittel in der Referenzperiode 1961-1990 im Januar noch bei -0,5 °C lag, ist diese in der Periode von 1991-2020 auf +1,0 °C angestiegen. Ebenfalls kann eine Erhöhung im Juli für dieselben Zeiträume von 18,3 °C auf 19,8 °C beobachtet werden. Beim Niederschlag lassen sich aus dem Vergleich der Referenzperioden mit durchschnittlichen Niederschlagswerten von 573 mm, 567 mm, 585 mm und 581mm keine signifikante Änderung für das Gebietsmittel Berlins erkennen. Abbildung 14 zeigt die langfristige Entwicklung des Niederschlags seit 1881. Hier werden zeitliche und lokale Unterschiede etwas besser ersichtlich. Grundsätzlich kann man sagen, dass es im zeitlichen Verlauf zu einer leichten Zunahme des Niederschlags im Gesamtgebiet gekommen ist, diese jedoch lokal sehr unterschiedlich ausfallen kann. Zu ähnlichen Ergebnissen kamen die Analysen von Pfeifer et al. (2020), die bei der Auswertung von Messreihen des Berliner Gebietsmittel im Zeitraum 1951-2015 eine statistisch nicht signifikante Zunahme von nur 10,4 mm des Jahresniederschlags beobachten konnten. Auswertungen hinsichtlich hydrologischer Halbjahre aus dem Umweltatlas Berlin (s. Umweltatlaskarte 04.08 ) deuten darauf hin, dass im Sommerhalbjahr die Niederschläge im Zeitraum 1991-2020 im Vergleich zur Periode 1981-2010 leicht zugenommen und im Winterhalbjahr diese im ungefähr gleichen Ausmaß abgenommen haben. Es kann aber nicht ausgeschlossen werden, dass die Änderung auf die unterschiedlichen Datengrundlagen zurückzuführen sind.

REFOPLAN 2022 - Ressortforschungsplan 2022, Neuere Entwicklungen bei der Bewertung der Komponentenintegrität in kerntechnischen Anlagen

Speläotheme aus der Sibirischen Arktis: Einzigartige Archive vergangener Temperatur- und Feuchtebedingungen während des späten Miozäns.

Der Beginn der nordhemisphärischen Vereisung und die Entwicklung kontinuierlichen Permafrostes in Eurasien zwischen dem Ende des Miozäns und dem frühen Pleistozän zählt zu den bedeutendsten klimatischen Ereignissen des Känozoikums. Der Zeitpunkt extensiver Vereisung auf den Kontinenten und des Arktischen Ozeans und damit verbundene Veränderungen der klimatischen Bedingungen bleibt bislang ungenau bestimmt.Speläotheme (sekundäre Höhlenkarbonate) stellen ein wichtiges Archiv kontinentaler Umweltbedingungen dar, welches durch besonders genaue radiometrische Altersmodelle für eine grosse Bandbreite an Paläoklimaproxies charakterisiert ist.Wir konnten erfolgreich diagenetisch unveränderte und datierbare Proben aus Zentral- und Nordsibirien identifizieren und schlagen eine Multi-proxy-Studie an U/Pb-datierten Stalagmiten vor. Diese Studie wird Einblicke in die thermalen und hydrologischen Bedingungen zwischen 10.3 Ma und 8 Ma liefern. Wasser aus in den Speläothemen eingeschlossenen Fluidinklusionen wird auf seine Isotopenzusammensetzung hin untersucht. Zudem wird die in den Speläothemen beobachtete Lamination genutzt, um die Saisonalität während des Torton und Messiniums zu rekonstruieren. Wir suchen finanzielle Unterstützung für die parallele Analyse der Isotopie des Fluidinklusionswassers, der Sauerstoff- und Kohlenstoffisotopie des Karbonates, und der Elementkonzentration in den Speläothemen. Diese Kombination geochemischer Methoden wird Einblicke in regionale Umweltbedingungen, die Niederschlagshistorie und Temperaturen während des Miozäns und vor der Entwicklung kontinuierlichen Permafrostes geben. Zusätzliche Proben werden genutzt, um den Wechsel vom eisfreien zu einem durch Permafrost charakterisierten Sibirien zeitlich genauer einzugrenzen.Das vorgeschlagene Projekt wird unser Wissen zur atmosphärischen Zirkulation, und daran geknüpfter Veränderungen des Feuchte- und Temperaturregimes während eines saisonal eisfreien Arktischen Ozeans erweitern.

Globale Radiosondendaten für die Klimaforschung

Lange homogene beobachtete Zeitserien von Klimavariablen werden nicht nur an der Erdoberfläche sondern auch in der freien Atmosphäre benötigt, denn Klimaanomalien und Klimaänderungen haben eine dreidimensionale räumliche Struktur. In-situ Beobachtungen der freien Atmosphäre, vor allem Radiosonden- und Ballondaten, sind in der Nordhemisphäre etwa seit den 1930er Jahren verfügbar, und globale Bedeckung ist seit dem internationalen geophysikalischen Jahr (IGY) 1958 gegeben. Um das volle Potential der Daten auszuschöpfen müssen (i) künstliche systematische Fehler und Sprünge aus den Stationszeitreihen entfernt werden und die Daten müssen (ii) mit einem geeigneten dynamischen Datenassimilations-system im Rahmen sogenannter Reanalysen assimiliert werden. Die Entfernung künstlicher Sprünge aus den Beobachtungsreihen nennt man Homogenisierung. Das Fehlern homogener Klimareihen der freien Atmosphäre zurück bis in die 1970er oder sogar 1930er Jahre wurde vom Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) als großer Unsicherheitsfaktor identifiziert, der unsere Fähigkeit zur Diagnose von Klimaänderungen wesentlich einschränkt. Im Projekt P18120-N10 (Ende im Mai 2009) hat der Antragsteller weltweit führende Homogeni-sierungsmethoden für Radiosondentemperaturen und -winde entwickelt. Die berechneten Korrekturen werden in laufenden Reanalyseprojekten über die Satellitenperiode (1979-) am europäischen Zentrum für mittelfristige Wettervorhersage (EZMW) und an der National Aeronautics and Space Administration (NASA) benutzt. Ein neues Projekt mit folgenden Zielen wird nun beantragt: (i) Entwicklung eines vereinheitlichten Homogenisierungssystems, das Temperatur, Feuchte und Winddaten gemeinsam homogenisiert. Es soll homogene Datensätze dieser Parameter zurück bis 1958 liefern. (ii) die Schätzung systematischer Fehler in Radiosondenmessungen während des Datenassimilationsprozesses ('online bias estimation'). (iii) Untersuchung und wenn möglich Homogenisierung des Radiosondendatensatzes von 1938-1958. Ziel (i) geht auf die Tatsache ein, dass seit 1958 zwar ein globaler Radiosondenfeuchte- und Winddatensatz zur Verfügung steht, aber keine Korrekturen, die umfassend genug sind, um für eine Klimadatenassimulation hilfreich zu sein. Homogenisierte Temperaturreihen der Universität Wien und von anderen Quellen existieren, aber enthalten immer noch bedeutende Inkonsistenzen, die entfernt werden müssen, wie neuere Forschungsergebnisse gezeigt haben. Die gemeinsame Betrachtung aller Parameter ist ein neuer Ansatz, der zu verbesserter Brucherkennung führen sollte, weil Brüche in verschiedenen Parametern oft synchron auftreten aber nicht in allen Zeitserien erkennbar sind. Die Homogenisierung der Zeitreihenin späteren Perioden sollte auch durch überarbeitete Brucherkennungsverfahren und neu rekalibrierte Satellitenradianzen deutlich verbessert werden können. usw.

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