Helmholtz-Verbund REKLIM
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Gekoppelte Modellierung regionaler Erdsysteme
Zur Untersuchung der Wechselwirkungen im Klimasystem, seiner natürlichen Variabilität sowie der anthropogenen Einflüsse werden hochaufgelöste gekoppelte Klimamodelle für die Anwendung auf der regionalen Skala, sogenannte regionale Erdsystemmodelle entwickelt, die im Rahmen von REKLIM auf einzelne Regionen in der Form eines Vergrößerungsglases angewendet werden. Untersuchungsgebiete sind die Arktis und Europa, mit dem speziellen Fokus Deutschland. Die verwendeten Erdsystemmodelle bestehen aus regionalen Atmosphärenmodellen hoher Auflösung und Modellen für Ozean, Meereis, Landoberfläche, Boden, Aerosolchemie, Vegetation und weiteren Kom-ponenten.
Meeresspiegeländerungen und Küstenschutz
Schmelzende Gletscher und Eisschilde tragen etwa die Hälfte zum globalen Meeresspiegelanstieg bei. Gegenwärtig steigen die Schmelzraten der Eismassen weltweit, und insbesondere das Verhalten des grönländischen Eisschildes wird in Zukunft entscheidend sein. Grönland verliert zurzeit mehr Masse am Rand als in den zentralen Hochlagen als Schnee fällt. Eine wesentliche Unbekannte ist die Dynamik der Gletscher und Eisströme und ihr Vermögen, Eis ins Meer zu transportieren. Weitere Fragen sind die Reaktion des Ozeans auf die Erwärmung, die Zufuhr von Schmelzwasser und die Änderung des Schwerefeldes durch den schrumpfenden Eisschild sowie der Einfluss von Meeresspiegeländerungen in Küstenzonen.
Regionale Klimaänderungen in der Arktis
Die polaren Regionen spielen eine besondere Rolle innerhalb des Klimasystems der Erde. Durch Messungen in der Arktis im Ozean und an Land sollen das Tauen von Permafrost und die Freisetzung des Treibhausgases Methan aus Gashydraten unter den Bedingungen der arktischen Erwärmung erfasst werden. Gleichzeitig wird die Reaktion der Ozeanzirkulation und die Wassermassenbildung in den sibirischen Schelfmeeren auf den Eisrückgang untersucht.
Die Landoberfläche im Klimasystem
Die komplexe Verkettung von physikalischen, chemischen und biologischen Prozessen an der Schnittstelle zwischen Atmosphäre und Landoberfläche ist noch unvollständig verstanden, bildet aber einen der Schlüssel für verbesserte Vorhersagen regionaler Ausprägungen des Klimawandels und deren Folgen für den Menschen. In den Umwelt-Observatorien des TERENO Netzwerkes werden die Datengrundlagen für Prozessverständnis und verbesserte Prognosen der nächsten Generation von regionalen Klimamodellen erarbeitet.
Chemie-Klima Wechselwirkungen von globaler zu regionaler Skala
Atmosphärische Konzentrationen von Luftschadstoffen und klimawirksamen Luftbestandteilen werden durch das komplexe Zusammenspiel von Emissionen, chemischen Umwandlungen, Transport und Ablagerung bzw. Auswaschung bestimmt. Die sorgfältige Interpretation von Messdaten der atmosphärischen Zusammensetzung und die Nutzung von Modellen sollen zu einem besseren Verständnis der Einflüsse von Ozon, Aerosolen, Wasserdampf und Wolken auf das Klimasystem in ausgewählten Regionen führen.
Extreme Wetterereignisse
Die Folgen extremer Wetterereignisse sind durch das aktuelle Wettergeschehen und durch die Verletzlichkeit der Lebensräume und der Infrastruktureinrichtungen bestimmt. Damit besitzt das Thema hohe Anwendungsrelevanz, und die Ergebnisse dienen als Grundlage für Anpassungsmaßnahmen. Wichtigstes Forschungsziel ist die Bestimmung der Entwicklung des Klimas in der Vergangenheit und in Zukunft im Hinblick auf extreme Wetterereignisse wie Sturm, Starkregen, Hitze- und Dürreperioden und deren Folgen, z.B. für Hochwasser, im regionalen bis lokalen Maßstab. Hierbei gilt es, durch Nutzung aller verfügbaren Daten und durch sehr detaillierte Modellierung auch die seltenen Ereignisse besser als in bisherigen gröberen Klimasimulationen zu quantifizieren.
Sozioökonomie und Management für regionale Klima-Anpassungs- und Vermeidungsstrategien
Beim gegenwärtigen Stand des ökonomischen Wissens kann die Optimierung von Mitigations- und Adaptationspolitik nur über die Verbesserung der Integration in die Maß-nahmen der Umwelt- und der Wirtschafts- und Sozialpolitik erfolgen. Konflikte zwischen Politikzielen müssen identifiziert und möglichst minimiert werden. Welches Gewicht finden Erwägungen des Klimaschutzes und der Klimaanpassung in den überlagernden Politikbereichen? Gibt es definierte Berichts- und Abwägungspflichten für diese Querschnittsaufgaben?Welche Ressourcen werden für die Erforschung von Mitigations- und Adaptationswirkungen aufgewandt? Zugleich muss an innovativen Ansätzen der ökonomischen Anpassungsforschung in regionalen Bezügen geforscht werden.
Zur Untersuchung der Wechselwirkungen im Klimasystem, seiner natürlichen Variabilität sowie der anthropogenen Einflüsse werden hochaufgelöste gekoppelte Klimamodelle für die Anwendung auf der regionalen Skala, sogenannte regionale Erdsystemmodelle entwickelt, die im Rahmen von REKLIM auf einzelne Regionen in der Form eines Vergrößerungsglases angewendet werden. Untersuchungsgebiete sind die Arktis und Europa, mit dem speziellen Fokus Deutschland. Die verwendeten Erdsystemmodelle bestehen aus regionalen Atmosphärenmodellen hoher Auflösung und Modellen für Ozean, Meereis, Landoberfläche, Boden, Aerosolchemie, Vegetation und weiteren Kom-ponenten.
Meeresspiegeländerungen und Küstenschutz
Schmelzende Gletscher und Eisschilde tragen etwa die Hälfte zum globalen Meeresspiegelanstieg bei. Gegenwärtig steigen die Schmelzraten der Eismassen weltweit, und insbesondere das Verhalten des grönländischen Eisschildes wird in Zukunft entscheidend sein. Grönland verliert zurzeit mehr Masse am Rand als in den zentralen Hochlagen als Schnee fällt. Eine wesentliche Unbekannte ist die Dynamik der Gletscher und Eisströme und ihr Vermögen, Eis ins Meer zu transportieren. Weitere Fragen sind die Reaktion des Ozeans auf die Erwärmung, die Zufuhr von Schmelzwasser und die Änderung des Schwerefeldes durch den schrumpfenden Eisschild sowie der Einfluss von Meeresspiegeländerungen in Küstenzonen.
Regionale Klimaänderungen in der Arktis
Die polaren Regionen spielen eine besondere Rolle innerhalb des Klimasystems der Erde. Durch Messungen in der Arktis im Ozean und an Land sollen das Tauen von Permafrost und die Freisetzung des Treibhausgases Methan aus Gashydraten unter den Bedingungen der arktischen Erwärmung erfasst werden. Gleichzeitig wird die Reaktion der Ozeanzirkulation und die Wassermassenbildung in den sibirischen Schelfmeeren auf den Eisrückgang untersucht.
Die Landoberfläche im Klimasystem
Die komplexe Verkettung von physikalischen, chemischen und biologischen Prozessen an der Schnittstelle zwischen Atmosphäre und Landoberfläche ist noch unvollständig verstanden, bildet aber einen der Schlüssel für verbesserte Vorhersagen regionaler Ausprägungen des Klimawandels und deren Folgen für den Menschen. In den Umwelt-Observatorien des TERENO Netzwerkes werden die Datengrundlagen für Prozessverständnis und verbesserte Prognosen der nächsten Generation von regionalen Klimamodellen erarbeitet.
Chemie-Klima Wechselwirkungen von globaler zu regionaler Skala
Atmosphärische Konzentrationen von Luftschadstoffen und klimawirksamen Luftbestandteilen werden durch das komplexe Zusammenspiel von Emissionen, chemischen Umwandlungen, Transport und Ablagerung bzw. Auswaschung bestimmt. Die sorgfältige Interpretation von Messdaten der atmosphärischen Zusammensetzung und die Nutzung von Modellen sollen zu einem besseren Verständnis der Einflüsse von Ozon, Aerosolen, Wasserdampf und Wolken auf das Klimasystem in ausgewählten Regionen führen.
Extreme Wetterereignisse
Die Folgen extremer Wetterereignisse sind durch das aktuelle Wettergeschehen und durch die Verletzlichkeit der Lebensräume und der Infrastruktureinrichtungen bestimmt. Damit besitzt das Thema hohe Anwendungsrelevanz, und die Ergebnisse dienen als Grundlage für Anpassungsmaßnahmen. Wichtigstes Forschungsziel ist die Bestimmung der Entwicklung des Klimas in der Vergangenheit und in Zukunft im Hinblick auf extreme Wetterereignisse wie Sturm, Starkregen, Hitze- und Dürreperioden und deren Folgen, z.B. für Hochwasser, im regionalen bis lokalen Maßstab. Hierbei gilt es, durch Nutzung aller verfügbaren Daten und durch sehr detaillierte Modellierung auch die seltenen Ereignisse besser als in bisherigen gröberen Klimasimulationen zu quantifizieren.
Sozioökonomie und Management für regionale Klima-Anpassungs- und Vermeidungsstrategien
Beim gegenwärtigen Stand des ökonomischen Wissens kann die Optimierung von Mitigations- und Adaptationspolitik nur über die Verbesserung der Integration in die Maß-nahmen der Umwelt- und der Wirtschafts- und Sozialpolitik erfolgen. Konflikte zwischen Politikzielen müssen identifiziert und möglichst minimiert werden. Welches Gewicht finden Erwägungen des Klimaschutzes und der Klimaanpassung in den überlagernden Politikbereichen? Gibt es definierte Berichts- und Abwägungspflichten für diese Querschnittsaufgaben?Welche Ressourcen werden für die Erforschung von Mitigations- und Adaptationswirkungen aufgewandt? Zugleich muss an innovativen Ansätzen der ökonomischen Anpassungsforschung in regionalen Bezügen geforscht werden.
Schnelle Klimaänderungen aus Proxy-Daten
Für eine verbesserte Abschätzung der zukünftigen Klimaentwicklung bedarf es einer genauen Kenntnis über die natürlichen Klimaschwankungen (Dauer, Geschwindigkeit, Frequenz), also aus Zeiträumen in denen der Einfluss durch den Menschen noch keine oder nur eine geringe Rolle spielte. Ziel ist es, regionale Klimamuster zwischen atlantischem und pazifischem Raum, sowie zwischen hohen und niederen Breiten, für den Zeitraum der letzten 140.000 Jahre auf unterschiedlichen Zeitskalen von Dekaden bis Jahrtausenden zu entschlüsseln und in ihren Ursachen zu erklären. Im Fokus der Untersuchungen stehen warmzeitliche Vergleiche zwischen der Klimaentwicklung im Holozän und dem Eem (als es global 1-2°C wärmer war als heute) sowie der raschen Klimawechsel am Ende der beiden letzten Eiszeiten.Klimawandel und Luftqualität
Klimawandel und Luftqualität werden zumeist als isolierte Themen betrachtet. Tatsächlich aber beeinflussen sich Klimawandel und Luftqualität gegenseitig und müssen infolgedessen mit ihren Wechselwirkungen auch gemeinsam untersucht werden. Veränderungen des globalen und regionalen Klimas haben eine Vielzahl von direkten und indirekten Auswirkungen auf die Luftqualität und damit auf die Gesundheit der Menschen (auf der regionalen Skala). Durch veränderte Temperatur- und Strahlungsfelder werden beispielsweise die für die Luftqualität durch Veränderungen bei der Pflanzenentwicklung relevanten Emissionen und die folgenden chemischen Reaktionen beeinflusst. Darüber hinaus haben veränderte groß- und kleinräumige Windfelder Auswirkungen auf den Transport von Spurengasen, Aerosolen und Allergenträgern (Pollen).Risikoabschätzung und Risikomanagement für Klimaanpassungsstrategien
Die Forschung zur Klimaanpassung (Adaptation) liegt im nationalen wie internationalen Kontext weit hinter der Forschung zum Klimasystem und zum Klimaschutz (Mitigation) zurück. Die Anpassungsforschung ist zugleich durch die ausbleibenden Erfolge in den internationalen Klimaschutzverhandlungen sowie durch die nicht mehr vermeidbare Klimaänderung und daraus entstehende Folgen gesellschaftlich dringlich(er) geworden und verbindet sich nicht nur in der öffentlichen Wahrnehmung mit dem Bereich der Zunahme extremer Wetterereignisse. Hier sind Wissenslücken zu schließen bzw. in geeigneter Form an die Gesellschaft zu kommunizieren und Anpassungsstrategien auf wissenschaftlicher Basis zu entwickeln.Adresse
Koordinierungsstelle Helmholtz-Verbund REKLIM
c/o Alfred-Wegener-Institut für Polar und Meeresforschung
Bussestraße 24
27570 Bremerhaven