Gemeinsame Presseerklärung von Bundesumweltministerium, Bundesforschungsministerium und Umweltbundesamt Altmaier ruft zu entschlossenem Handeln auf – Wanka: Klimaforschung bleibt Priorität Bundesumweltminister Peter Altmaier und Bundesforschungsministerin Johanna Wanka werten den neuesten Bericht des Weltklimarats als untrügliches Zeichen dafür, dass der Klimawandel voranschreitet. „Der IPCC zeigt der Weltgemeinschaft, dass ein ambitionierter Klimaschutz unumgänglich ist“, unterstrich Altmaier nach der Vorstellung des Berichts des Weltklimarats IPCC heute in Stockholm. „Forschung ist der Schlüssel zum Verständnis des Klimawandels. Der IPCC-Bericht ist der weltweit bedeutendste Sachstandsbericht zur Klimaforschung“, betonte auch Wanka. Der jetzt vorgestellte Bericht ist der erste Teil des fünften IPCC-Sachstandsberichts. An ihm wirkten hunderte von Wissenschaftlern mit, auch 40 Forscher aus Deutschland waren daran beteiligt. Der IPCC stellt im Auftrag der Vereinten Nationen in seinen Berichten den aktuellen wissenschaftlichen Sachstand der Klimaänderung fest. Die Ergebnisse der internationalen Klimaforschung bestätigen unzweifelhaft, dass der Klimawandel voranschreitet. Im gesamten Klimasystem finden vielfältige Veränderungen statt: Nicht nur die Temperatur der unteren Atmosphäre steigt, auch die Ozeane werden wärmer, Gletscher tauen, Permafrostböden erwärmen sich, Eisschilde verlieren an Masse, der Meeresspiegel steigt weiter an. Mit großer Sicherheit wird auch bestätigt, dass von Menschen verursachte Treibhausgase für den größten Teil der beobachteten Klimaänderung verantwortlich sind. Um die globale Erwärmung zu begrenzen, müssen Treibhausgasemissionen erheblich gemindert werden. Bundesumweltminister Peter Altmaier forderte mehr Ehrgeiz beim Klimaschutz : „Mit entschlossenem Handeln können wir eine Erwärmung um mehr als 2 Grad noch verhindern. Das ist eine wichtige Botschaft für die internationalen Klimaschutzverhandlungen. Es gilt, bis 2015 ein neues ambitioniertes Abkommen auszuhandeln. Die EU muss hier die Führung übernehmen. Darum müssen wir dringend den Emissionshandel stärken, das EU-Klimaschutzziel anschärfen und für 2030 ein ambitioniertes Klimaschutzziel vereinbaren.“ Auch für die nationale Klimapolitik seien die IPCC-Ergebnisse von unmittelbarer Bedeutung. „Die Bundesregierung hat sich mit dem Energiekonzept ehrgeizige Klimaschutzziele gesetzt. Das Ziel, die Emissionen in Deutschland bis 2050 um 80 bis 95 Prozent gegenüber 1990 zu senken, ist auf Berechnungen des IPCC zurückzuführen. Mit der Energiewende haben wir den schrittweisen und langfristig angelegten Umbau unserer Energieversorgungssysteme begonnen. Der Klimaschutz ist – neben dem Atomausstieg – ein entscheidender Treiber für diesen Umbau.“ Die Bundesforschungsministerin Johanna Wanka sagte in Berlin: "Es wird deutlich, dass noch nicht alle Fragen zum Klimawandel abschließend beantwortet sind. Wir dürfen daher in unserem Engagement bei der Klimaforschung nicht nachlassen. Hier sehe ich weiterhin eine klare Priorität bei der Forschungsförderung." Seit dem letzten IPCC-Bericht hat das BMBF rund 490 Millionen Euro in die Klimaforschung investiert. Wanka betonte, dass der neue Bericht wichtige Anhaltspunkte liefert, wo noch Forschungslücken bestehen. "Wir werden den Bericht jetzt genau auswerten und prüfen, wo durch gezielte Forschungsförderung die Wissenschaft in die Lage versetzt werden kann, die noch fehlenden Antworten zu liefern." Jochen Flasbarth, Präsident des Umweltbundesamtes, verwies auf zentrale Aussagen des Berichts: „Die globale Mitteltemperatur der unteren Atmosphäre ist seit Ende des 19. Jahrhunderts bereits im Mittel um 0.85 Grad Celsius gestiegen. Jedes der drei vergangenen Jahrzehnte war wärmer als alle vorhergehenden seit 1850. Auch viele extreme Wetterereignisse zeigen Veränderungen, so sind Hitzewellen in einigen Regionen häufiger aufgetreten.“ Infolge der fortgesetzten Tauprozesse von Gletschern und Eisschilden und der Ausdehnung des erwärmten Ozeanwassers stieg der globale mittlere Meeresspiegel im Zeitraum von 1901 bis 2010 um etwa 19 Zentimeter. Dessen Anstieg hat sich in den letzten 20 Jahren sogar noch beschleunigt. Im letzten Jahrzehnt ist sechsmal so viel Grönlandeis geschmolzen wie in den 10 Jahren davor. „Die Aussagen des Weltklimaberichts sind gegenüber dem letzten Bericht von 2007 noch sicherer und fundierter geworden. Sie zeigen einen großen Handlungsbedarf auf.“ Prof. Dr. Peter Lemke vom Alfred-Wegener-Institut, Helmholtz-Zentrum für Polar und Meeresforschung, ergänzte: „Aussagen über mögliche künftige Entwicklungen des Klimas sind auf der Grundlage von erweiterten und verbesserten Modellen belastbarer und sicherer geworden. Ein weiterer ungebremster Ausstoß von Treibhausgasen ließe an vielen Stellen des Klimasystems deutliche Veränderungen erwarten, wie sie seit hunderten bis tausenden von Jahren nicht aufgetreten sind.“ Dazu zählen Niederschläge, Eis und Schnee, einigen Extremwetterereignisse, Meeresspiegelanstieg und Versauerung der Ozeane. Alle Regionen der Erde wären betroffen. Viele der Änderungen im Klimasystem blieben für Jahrhunderte bestehen, auch wenn keine Treibhausgase mehr freigesetzt würden. Der Bericht stellt fest, dass der globale Temperaturanstieg in der bodennahen Luft in den vergangenen 15 Jahren langsamer war, als in den Jahrzehnten davor. Daraus kann man aber nicht auf eine Abschwächung des globalen Klimawandels schließen. Denn es handelt sich dabei nur um kurzfristige Veränderungen, die vor allem auf natürliche Schwankungen zurückgehen und den langfristigen Erwärmungstrend überlagern. Darüber hinaus belegen das Schmelzen der Gletscher, die Erwärmung der Ozeane, das Schmelzen des arktischen Meereises und viele andere Größen die weitere Erwärmung des Klimas. Der Bericht ist der erste von 3 Teilbänden des 5. IPCC-Sachstandsberichtes. Der zweite Band beschäftigt sich mit den Folgen des Klimawandels und Fragen der Anpassung, der dritte mit den Handlungsoptionen zur Vermeidung weiterer Treibhausgasemissionen. Ihre Veröffentlichung ist für Ende März und Mitte April 2014 geplant.
Methan ist ein besonders wirksames Treibhausgas sowie ein Vorläufer von bodennahem Ozon, einem Schadstoff, der die menschliche Gesundheit und Ökosysteme belastet. Die Methankonzentrationen sind derzeit etwa dreimal höher als in vorindustriellen Zeiten und steigen weiter an. Aufgrund der relativ langen Lebensdauer von Ozon in der Troposphäre müssen Chemie-Transport-Modelle Informationen über die Ozonproduktion aus Methan im globalen Maßstab enthalten. Basierend auf vorhandenen Modelldatensätzen wurde der Beitrag von Methan zum bodennahen Ozon in Deutschland auf durchschnittlich 20 µg/m³ quantifiziert, wobei davon nur etwa 3 µg/m³ auf die Oxidation von Methan im europäischen Raum zurückzuführen sind. Zukünftige Arbeiten sollten sich auf den Vergleich alternativer Methoden zur Quellenzuordnung von Ozon konzentrieren. Bei der Simulation von bodennahem Ozon bestehen weiterhin große Unterschiede zwischen den Modellen. Ein besseres Verständnis dieser Unterschiede ist für eine genauere Simulation von bodennahem Ozon weiterhin erforderlich. Ein relevantes Senken des Beitrages von Methan zur Bildung bodennahen Ozons erfordert globales Handeln. Veröffentlicht in Texte | 67/2020.
Abstract
Methan ist ein besonders wirksames Treibhausgas sowie ein Vorläufer von bodennahem Ozon, einem Schadstoff, der die menschliche Gesundheit und Ökosysteme belastet. Die Methankonzentrationen sind derzeit etwa dreimal höher als in vorindustriellen Zeiten und steigen weiter an. Eine genaue Abschätzung der Folgen erfordert hochwertige Modellierungswerkzeuge und gute Emissionsdaten. Wir haben die Behandlung von Methan in einer Auswahl von repräsentativen und verbreitet benutzten Modellen untersucht. Drei Modellen im regionalen Maßstab und einem Modell im globalen Maßstab wurden ausgewählt, mit einem besonderen Fokus darauf, wie die Behandlung von Methan die Ozonproduktion beeinflusst. Die weltweiten Methanemissionen, insbesondere aus natürlichen Quellen, sind nach wie vor mit erheblichen Unsicherheiten behaftet. Die hier untersuchten Modelle stützen sich nur begrenzt auf Methanemissionsdaten, sondern passen die modellierten Methankonzentrationen so an, dass sie mit den Beobachtungen übereinstimmen. Aufgrund der relativ langen Lebensdauer von Ozon in der Troposphäre müssen alle Modelle Informationen über die Ozonproduktion aus Methan im globalen Maßstab enthalten. Basierend auf vorhandenen Modelldatensätzen haben wir den Beitrag von Methan zum jährlichen durchschnittlichen bodennahen Ozon in Deutschland auf 20 ÎÌg/m3 quantifiziert, wobei nur 3,2 ÎÌg/m3 davon auf die Oxidation von Methan im europäischen Raum zurückzuführen sind. Zukünftige Arbeiten sollten sich auf den Vergleich alternativer Methoden zur Quellenzuordnung von Ozon konzentrieren, einschließlich des Beitrags verschiedener Ozonvorläufer zu politisch relevanten Expositionsmetriken. Bei der Simulation von bodennahem Ozon bestehen weiterhin große Unterschiede zwischen den Modellen. Ein besseres Verständnis dieser Unterschiede ist für eine genauere Simulation von bodennahem Ozon weiterhin erforderlich. Quelle: Forschungsbericht
Bodennahes Ozon ist ein phytotoxischer Luftschadstoff dessen troposphärische Hintergrundkonzentration sich im Zuge der Industrialisierung vervielfacht hat und in Zukunft wahrscheinlich weiter ansteigen wird. Ozon wird von Pflanzen über die Stomata aufgenommen, wo es oxidative Stress auslöst und letztendlich die Nettoprimärproduktion verringert. Das schwächt die CO2-Senkenstärke von Forstökosystemen und beeinträchtigt die Wirtschaftlichkeit wichtiger europäischer Baumarten wie Buche und Fichte. Über die im Mapping Manual (CLRTAP 2017) zusammengefassten und vom Umweltbundesamt verwendeten Modelle (DO3SE, FO3REST) lassen sich ozonbedingte jährliche Produktivitätseinbußen über artspezifische Dosis Wirkungs-Funktionen berechnen. Voraussetzung dafür ist eine möglichst realistische Abschätzung der Ozonaufnahme als Funktion der stomatären Leitfähigkeit (als PODY, phytotoxische Ozondosis oberhalb eines Schwellenwerts von Y nmol m-2 s -1). Aufgrund bisher fehlender technischer Möglichkeiten wurden die verwendeten Modelle nicht auf Basis von Messungen der stomatären Ozonaufnahme validiert. Außerdem fehlt für Waldbaumarten, im Gegensatz zu wichtigen Kulturpflanzen, eine Wichtungsfunktion, welche die Interaktion zwischen der kumulierten Ozonaufnahme und der Stomataregulierung abbildet. Zusätzlich existiert bisher keine Möglichkeit, das Ozonrisiko für zukünftige, durch steigende Temperaturen und erhöhte atmosphärische CO2-Konzentrationen gekennzeichnete Szenarien zu bewerten. Im vorliegenden Projekt wurden daher sowohl eine Ozon- als auch eine CO2-Wichtungsfunktion (fO3, fCO2) entwickelt und für Buche und Fichte parametrisiert. Dazu wurden aus Naturverjüngung entnommene Buchen und Fichten über drei Vegetationsperioden in den Klimakammern der TUMmesa-Phytotronanlage kultiviert und verschiedenen dynamischen, auf einen Waldstandort im Spessart regionalisierten Klimaszenarien ausgesetzt. Die Szenarien beinhalteten einen Ozongradienten unter gegenwärtigen Klimabedingungen, sowie zwei Zukunftsszenarien für das Ende des 21. Jahrhunderts mit unterschiedlich stark erhöhter Jahresmitteltemperatur und CO2-Konzentration. Die fO3-Funktion verdeutlichte im Modellansatz, dass bei Buche unter gegenwärtigen klimatischen Bedingungen bereits im Laufe des Blattaustriebs eine ozondosisbedingte Beeinträchtigung der stomatären Leitfähigkeit auftreten kann. Im Gegensatz dazu wurde die stomatäre Leitfähigkeit von Fichte nicht durch die Ozondosis beeinträchtigt. Durch Implementierung der fCO2-Funktion konnte gezeigt werden, dass unter steigendem CO2 in den Zukunftsszenarien eine Verringerung der stomatären Leitfähigkeit (insbesondere bei Buche) bei gleichzeitig aufrechterhaltener Produktivität zu erwarten ist. Dadurch werden die stomatäre Ozonaufnahme und somit die zu erwartenden Produktivitätseinbußen gegenüber der Gegenwart - abhängig von Unsicherheiten bei der zukünftigen Entwicklung der troposphärischen Ozonkonzentration - signifikant verringert sein. Über die Neuentwicklung eines Sensors (TransP) zur indirekten, kontinuierlichen in-situ Bestimmung der stomatären Ozonaufnahme konnten die Mapping Manual Modelle für Buche und Fichte validiert und deren Parametrisierung aktualisiert werden. Abschließend wurde ein Satz Transferfunktionen entwickelt, welche ein Abschätzen des PODY auf Grundlage von Xylemsaftflussmessungen an Buchen ermöglicht. Quelle: Forschungsbericht
The atmospheric composition is strongly influenced by a change in atmospheric dynamics, which is potentially related to climate change. A prominent example is the doubling of the stratospheric ozone component at the summit station Zugspitze (2962 m a.s.l., Garmisch-Partenkirchen, Germany) between the mid-seventies 15 and 2005, roughly from 11 ppb to 23 ppb (43 %). Systematic efforts for identifying and quantifying this influence have been made since the late 1990s. Meanwhile, routine lidar measurements of ozone and water vapour carried out at Garmisch-Partenkirchen (German Alps) since 2007, combined with in-situ and radiosonde data and trajectory calculations, have revealed that stratospheric intrusion layers are present on 84 % of the yearly measurement days. At Alpine summit stations the frequency of intrusions exhibits a seasonal cycle with a 20 pronounced summer minimum that is reproduced by the lidar measurements. The summer minimum disappears if one looks at the free troposphere as a whole. The mid- and upper-tropospheric intrusion layers seem to be dominated by very long descent on up to hemispheric scale in an altitude range starting at about 4.5 km a.s.l. Without interfering air flows, these layers remain very dry, typically with RH =< 5 % at the centre of the intrusion. Pronounced ozone maxima observed above Garmisch-Partenkirchen have been mostly related to a 25 stratospheric origin rather than to long-range transport from remote boundary layers. Our findings and results for other latitudes seem to support the idea of a rather high contribution of ozone import from the stratosphere to tropospheric ozone. Copyright: Author(s) 2019. CC BY 4.0 License
This work presents the methane (CH4) and nitrous oxide (N2O) products as generated by the IASI (Infrared Atmospheric Sounding Interferometer) processor developed during the project MUSICA (MUlti-platform remote Sensing of Isotopologues for investigating the Cycle of Atmospheric water). The processor retrieves CH4 and N2O with different water vapour and water vapour isotopologues (as well as HNO3) and uses a single a priori data set for all the retrievals (no variation in space and time). Firstly, the characteristics and errors of the products are analytically described. Secondly, the products are comprehensively evaluated by comparisons to the following reference data measured by different techniques and from different platforms as follows: (1) aircraft CH4 and N2O profiles from the five HIAPER Pole-to-Pole Observation (HIPPO) missions; (2) continuous in situ CH4 and N2O observations performed between 2007 and 2017 at subtropical and mid-latitude highmountain observatories (Izaña Atmospheric Observatory and Jungfraujoch, respectively) in the framework of the WMO-GAW (World Meteorological Organization-Global Atmosphere Watch) programme; (3) ground-based FTIR (Fouriertransform infrared spectrometer) measurements made between 2007 and 2017 in the framework of the NDACC (Network for the Detection of Atmospheric Composition Change) at the subtropical Izaña Atmospheric Observatory, the mid-latitude station of Karlsruhe and the Kiruna polar site. The theoretical estimations and the comparison studies suggest a precision for the N2O and CH4 retrieval products of about 1.5-3% and systematic errors due to spectroscopic parameters of about 2 %. The MUSICA IASI CH4 data offer a better sensitivity than N2O data. While for the latter the sensitivity is mainly limited to the UTLS (upper troposphere- lower stratosphere) region, for CH4 we are able to prove that at low latitudes the MUSICA IASI processor can detect variations that take place in the free troposphere independently from the variations in the UTLS region.We demonstrate that the MUSICA IASI data qualitatively capture the CH4 gradients between low and high latitudes and between the Southern Hemisphere and Northern Hemisphere; however, we also find an inconsistency between low- and high-latitude CH4 data of up to 5 %. The N2O latitudinal gradients are very weak and cannot be detected. We make comparisons over a 10-year time period and analyse the agreement with the reference data on different timescales. The MUSICA IASI data can detect day-to-day signals (only in the UTLS), seasonal cycles and long-term evolution (in the UTLS and for CH4 also in the free troposphere) similar to the reference data; however, there are also inconsistencies in the long-term evolution connected to inconsistencies in the used atmospheric temperature a priori data. Moreover, we present a method for analytically describing the a posteriori-calculated logarithmic-scale difference of the CH4 and N2O retrieval estimates. By correcting errors that are common in the CH4 and N2O retrieval products, the a posteriori-calculated difference can be used for generating an a posteriori-corrected CH4 product with a theoretically better precision than the original CH4 retrieval products. We discuss and evaluate two different approaches for such a posteriori corrections. It is shown that the correction removes the inconsistencies between low and high latitudes and enables the detection of day-to-day signals also in the free troposphere. Furthermore, they reduce the impact of short-term atmospheric dynamics, which is an advantage, because respective signals are presumably hardly comparable to model data. The approach that affects the correction solely on the scales on which the errors dominate is identified as the most efficient, because it reduces the inconsistencies and errors without removing measurable real atmospheric signals. We give a brief outlook on a possible usage of this a posterioricorrected MUSICA IASI CH4 product in combination with inverse modelling. © Author(s) 2018.
Background The implementation of emission mitigation policies in Europe over the last two decades has generally improved the air quality, which resulted in lower aerosol particle mass, particle number, and black carbon mass concentration. However, little is known whether the decreasing particle concentrations at a lower-altitude level can be observed in the free troposphere (FT), an important layer of the atmosphere, where aerosol particles have a longer lifetime and may affect climate dynamics. In this study, we used data from two high-Alpine observatories, Zugspitze-Schneefernerhaus (ZSF) and Jungfraujoch (JFJ), to assess the long-term trends on size-resolved particle number concentrations (PNCs) and equivalent black carbon (eBC) mass concentration separated for undisturbed lower FT conditions and under the influence of air from the planetary boundary layer (PBL) from 2009 to 2018. Results The FT and PBL-influenced conditions were segregated for both sites. We found that the FT conditions in cold months were more prevalent than in warm months, while the measured aerosol parameters showed different seasonal patterns for the FT and PBL-influenced conditions. The pollutants in the PBL-influenced condition have a higher chance to be transported to high-altitudes due to the mountainous topography, leading to a higher concentration and more distinct seasonal variation, and vice versa. The long-term trends of the measured aerosol parameters were evaluated and the decreased aerosol concentrations were observed for both FT and PBL-influenced conditions. The observed decreasing trends in eBC concentration in the PBL-influenced condition are well consistent with the reported trends in total BC emission in Germany and Switzerland. The decreased concentrations in the FT condition suggest that the background aerosol concentration in the lower FT over Central Europe has correspondingly decreased. The change of back trajectories in the FT condition at ZSF and JFJ was further evaluated to investigate the other possible drivers for the decreasing trends. Conclusions The background aerosol concentration in the lower FT over Central Europe has significantly decreased during 2009-2018. The implementation of emission mitigation policies is the most decisive factor and the decrease of the regional airmass occurrence over Central Europe also has contributed to the decreasing trends. © 2021, The Author(s)
Sea salt aerosol (SSA) is one of the major components of primary aerosols and has significant impact on the formation of secondary inorganic particles mass on a global scale. In this study, the fully online coupled WRF-Chem model was utilized to evaluate the SSA emission scheme and its influence on the nitrate simulation in a case study in Europe during 10-20 September 2013. Meteorological conditions near the surface, wind pattern and thermal stratification structure were well reproduced by the model. Nonetheless, the coarse-mode (PM1?-?10) particle mass concentration was substantially overestimated due to the overestimation of SSA and nitrate. Compared to filter measurements at four EMEP stations (coastal stations: Bilthoven, Kollumerwaard and Vredepeel; inland station: Melpitz), the model overestimated SSA concentrations by a factor of 8-20. We found that this overestimation was mainly caused by overestimated SSA emissions over the North Sea during 16-20 September. Over the coastal regions, SSA was injected into the continental free troposphere through an "aloft bridgeŁ (about 500 to 1000?m above the ground), a result of the different thermodynamic properties and planetary boundary layer (PBL) structure between continental and marine regions. The injected SSA was further transported inland and mixed downward to the surface through downdraft and PBL turbulence. This process extended the influence of SSA to a larger downwind region, leading, for example, to an overestimation of SSA at Melpitz, Germany, by a factor of ?~??20. As a result, the nitrate partitioning fraction (ratio between particulate nitrate and the summation of particulate nitrate and gas-phase nitric acid) increased by about 20?% for the coarse-mode nitrate due to the overestimation of SSA at Melpitz. However, no significant difference in the partitioning fraction for the fine-mode nitrate was found. About 140?% overestimation of the coarse-mode nitrate resulted from the influence of SSA at Melpitz. In contrast, the overestimation of SSA inhibited the nitrate particle formation in the fine mode by about 20?% because of the increased consumption of precursor by coarse-mode nitrate formation.Quelle: http://www.atmos-chem-phys.net
| Origin | Count |
|---|---|
| Bund | 844 |
| Land | 4 |
| Wissenschaft | 2 |
| Type | Count |
|---|---|
| Förderprogramm | 823 |
| Text | 11 |
| unbekannt | 16 |
| License | Count |
|---|---|
| geschlossen | 25 |
| offen | 825 |
| Language | Count |
|---|---|
| Deutsch | 835 |
| Englisch | 290 |
| unbekannt | 2 |
| Resource type | Count |
|---|---|
| Bild | 2 |
| Datei | 1 |
| Dokument | 7 |
| Keine | 675 |
| Webseite | 173 |
| Topic | Count |
|---|---|
| Boden | 707 |
| Lebewesen & Lebensräume | 697 |
| Luft | 850 |
| Mensch & Umwelt | 849 |
| Wasser | 691 |
| Weitere | 840 |