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Was Südafrika mit dem Golfstrom verbindet – neue Studie der GEOMAR Ozeanforscher

Donnerstag 2. Mai 2013 von birdfish

Wenn schmelzende Polkappen und Gletscher das Wasser des Nordatlantiks versüßen, könnte das den Golfstrom schwächen – so ein mittlerweile beinahe populäres Zukunftsszenario zu den Folgen des Klimawandels.

Strömungen um AfrikaSimulierte Temperaturen und Strömungen um Afrika – Simulation und Darstellung: GEOMAR

Für eine belastbare Abschätzung zukünftiger Klimaentwicklungen sollte der Nordatlantik allerdings nicht isoliert betrachtet werden. Dass vor allem auch die Entwicklung vor der Küste Südafrikas berücksichtigt werden muss, zeigt eine neue Studie des GEOMAR Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Kiel, die jetzt in der internationalen Fachzeitschrift „Geophysical Research Letters“ erschienen ist.

Bei dem Wort Meeresströmung denken die meisten Europäer wohl zunächst an den Golfstrom. Immerhin transportiert er so viel Wärme aus dem Golf von Mexiko in den Nordostatlantik, dass die Durchschnittstemperaturen in der Bretagne, in Irland und sogar in Südnorwegen deutlich milder sind als beispielsweise in Neufundland, dessen Hauptstadt St. John’s auf einer ähnlichen geographischen Breite liegt wie Paris. Veränderungen des Golfstromsystems infolge des globalen Klimawandels könnten also gravierende Konsequenzen für Europa haben.

Um derartige Veränderungen abschätzen zu können, reicht es aber nicht, den Golfstrom isoliert zu betrachten. Professor Arne Biastoch und Professor Claus Böning, Experten für Ozeanmodellierung am GEOMAR Helmholtz Zentrum für Ozeanforschung Kiel, zeigen in einer neuen Studie, dass sich Wind- und Strömungssysteme vor der Küste Südafrikas in den kommenden Jahrzehnten verändern werden. „Diese Ergebnisse sind wichtig für zukünftige Klimamodelle – auch für Europa“, erklärt Professor Biastoch. Die Studie ist in der internationalen Fachzeitschrift Geophysical Research Letters erschienen.

In ihrer Studie haben sich die Wissenschaftler mit dem Agulhasstrom beschäftigt. Dieser bewegt Wassermassen im Indischen Ozean entlang der ostafrikanischen Küste nach Süden und gehört ähnlich wie der Golfstrom zu den stärksten Strömungen im Weltozean. Südwestlich von Kapstadt vollzieht er eine abrupte Kehrtwende zurück in den Indischen Ozean. Dabei schnüren sich regelmäßig mächtige Wirbel von mehreren 100 Kilometern Durchmesser, die Agulhasringe, vom Hauptstrom ab. Diese bringen warmes und salzreiches Wasser aus dem Indischen Ozean in den Südatlantik.

„Es ist bekannt, dass diese Agulhasringe eine Schlüsselrolle für den Nachschub salzreichen Wassers in den Atlantik darstellen“, erklärt Professor Biastoch. Allerdings begrenzen starke westliche Winde im südlichen Ozean den Wasseraustausch zwischen dem Indischen und dem Atlantischen Ozean. Globale Klimamodelle, unterstützt von Messungen der vergangenen Jahre, sagen eine Verlagerung dieser Westwindzone nach Süden voraus. Dadurch würde ein breiterer Korridor entstehen, durch den Wassermassen aus dem Indik in den Atlantik strömen können. „Wir konnten in früherer Studien tatsächlich nachweisen, dass sich die Strömungsmuster in den vergangenen Jahrzehnten bereits verändert haben“, sagt Professor Böning.

Jetzt haben die beiden Kieler Forscher die Prognosen der globalen Klimamodelle auf ein hoch auflösendes Ozeanmodell übertragen, um detailliertere Erkenntnisse über die Entwicklung des Agulhasstroms in der Zukunft zu erlangen. „Danach könnte der Zustrom von warmem, salzhaltigem Wasser aus dem Indischen in den Atlantischen Ozean in diesem Jahrhundert um bis zu einem Drittel zunehmen“, erklärt Biastoch. Das würde zu einem Anstieg des Salzgehaltes im Südatlantik führen.

„Diese Entwicklungen scheinen weit weg zu sein, können aber Einfluss auf Europa haben“, betont Professor Böning. Denn der Antrieb für das globale Förderband der Meeresströmungen – auch für den Golfstrom – sind außer dem Wind auch unterschiedliche Wassertemperaturen und Salzkonzentrationen in bestimmten Wassermassen. Einige Klimamodelle sagen eine Abschwächung dieses System voraus, wenn rund um den Nordatlantik die Gletscher schmelzen, das arktische Meereis abnimmt und gleichzeitig Niederschläge zunehmen. Denn dabei gelangt Süßwasser in den Ozean, verändert so die Salzkonzentrationen, und schwächt dabei das Absinken von nordatlantischem Tiefenwasser, den Motor für das globale Förderband.

Der in der aktuellen Studie prognostizierte, zusätzliche Salznachschub von Süden könnte im nördlichen Nordatlantik den sich verstärkenden Niederschlägen und der Eisschmelze entgegen wirken. Ob die Änderungen im Agulhasstrom das Potenzial haben, die befürchtete starke „Aussüßung“ im Nordatlantik komplett zu neutralisieren, ist allerdings noch offen. „Die aktuelle Rechnung zeigt aber wieder deutlich, dass bei der Modellierung von zukünftigen Entwicklungen die Entwicklung im Südatlantik deutlich detaillierter als bisher berücksichtigt werden muss“, betont Professor Biastoch.

Arbeiten wie diese führen dazu, dass auch Veränderungen im Agulhasstrom und im Südatlantik stärker in den Fokus rücken. Das GEOMAR ist mit seiner hochauflösenden Ozeanmodellierung unter anderem über das EU-Projekt GATEWAYS und das geplante, vom Bundesforschungsministerium geförderte Projekt SPACES beteiligt und wird in den kommenden Jahren verstärkt den Einfluss von Zirkulationsänderungen südlich von Afrika auf das Golfstromsystem untersuchen.

Originalpublikation
Biastoch, A. and C. W. Böning, 2013: Anthropogenic Impact on Agulhas Leakage, Geophys. Res. Lett., 40, 1138-1143, http://dx.doi.org/10.1029/2012GL055037

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Neues Meereisportal liefert tagesaktuelle Eiskarten von der Arktis und Antarktis

Mittwoch 17. April 2013 von birdfish

Wissenschaftler des Alfred-Wegener-Institutes, Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung haben die neue Internetplattform meereisportal.de vorgestellt, die sie gemeinsam mit Kollegen von der Universität Bremen entwickelt haben.

Meereisbedeckung
Meereisbedeckung in deutschen Portal tagesaktuell dokumentiert – Foto: AWI

Die Internetseite bietet als deutschsprachige Webplattform neben jeder Menge Hintergrundinformationen zum Thema Meereis tagesaktuelle Meereiskarten von Arktis und Antarktis. Zudem eröffnet sie Nutzern die Möglichkeit, die unterschiedlichen Basisdaten für die eigene Weiterverarbeitung herunterzuladen. In naher Zukunft wollen die Initiatoren in diesem Portal auch die weltweit ersten Karten zur Meereisdicke als Datenprodukte des ESA-Satelliten CryoSat-2 veröffentlichen.

Bei der Frage „Wie groß ist die Eisdecke der Arktis?“ mussten sich interessierte Laien und Wissenschaftler aus dem deutschsprachigen Raum in der Vergangenheit oft auf englisch-sprachige Informationen deutscher oder amerikanischer Forschungseinrichtungen verlassen. Das Meereisportal ist das erste umfassende, deutschsprachige Internetportal rund um das Thema Meereis in der Arktis und Antarktis. Entwickelt wurde es im Rahmen des Helmholtz-Verbundes Regionale Klimaveränderungen (REKLIM) als Gemeinschaftsprojekt der Universität Bremen und des Alfred-Wegener-Institutes, Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung – einem der weltweit führenden Zentren im Bereich Meereisforschung.

„Unsere Seite bietet den Internetnutzern drei Informationsquellen: Erstens ein umfangreiches Kartenarchiv, in dem jeder Interessierte momentan bereits mehr als 7000 grafisch aufbereitete Meereiskarten der Arktis und Antarktis herunterladen kann – die tagesaktuellen ebenso wie jene aus den zurückliegenden zehn Jahren. Zweitens ein Datenportal, in dem Messdaten zum Meereis zu finden sind, sowie drittens einen großen Bereich, in dem wir durch unser Klimabüro verständlich aufbereitete Informationen rund um das Thema Meereis bereitstellen. Sie geben Antwort auf Fragen wie ‚Wie entsteht Meereis?’, ‚Wie wird es erforscht?’ oder ‚Welche Rolle spielt es für das Klima unserer Erde?’“, sagt REKLIM-Geschäftsführer Dr. Klaus Grosfeld.

Die tagesaktuellen Karten zur Meereisausbreitung basieren auf Messdaten des japanischen Satelliten SHIZUKU, der in einer Höhe von 700 Kilometern um die Erde kreist. Sein Mikrowellen-Radiometer AMSR2 erfasst seit dem 4. Juli 2012, wo auf der Erde sich wie viel Eis auf dem Meer befindet. Diese Satellitendaten werden vom Institut für Umweltphysik der Universität Bremen (IUP) abgerufen, dort entsprechend ausgewertet und aufbereitet. Sie fließen anschließend direkt in die vom AWI-Rechenzentrum betriebene digitale Infrastruktur des Meereisportals, wo sie automatisch als Meereiskarten ausgegeben werden. „Die Kooperation mit dem AWI ermöglicht uns, die an der Universität Bremen entwickelten Datenprodukte einer breiten Öffentlichkeit zur Verfügung zu stellen und so die in Bremen und Bremerhaven vorhandene Expertise zu diesem Thema zu bündeln“, sagt Dr. Georg Heygster, Leiter der Meereisabteilung am IUP-Bremen.

In naher Zukunft wollen die AWI-Experten das Portal dann noch um aktuelle Meereisdicken-Karten erweitern. Diese werden auf Daten des im Jahr 2010 gestarteten ESA-Satelliten CryoSat-2 beruhen und das aktuelle Volumen des arktischen und antarktischen Meereises zeigen. „Wir freuen uns sehr, dass unser Meereisportal unseres Wissens nach das erste Internetportal weltweit sein wird, auf dem diese Eisdickenkarten frei und unkompliziert heruntergeladen werden können“, sagt AWI-Meereisphysiker Dr. Stefan Hendricks, der sich mit der Auswertung der CryoSat-2-Daten beschäftigt.

In Sachen Aktualität aber wollen die AWI-Klimaforscher und ihre Kollegen von der Universität Bremen noch einen Schritt weitergehen. Sie planen, auf der neuen Internetplattform in regelmäßigen Abständen Verlaufsanimationen, wissenschaftliche Analysen der aktuellen Meereis-Situation sowie Berichte über spezielle Forschungsaktivitäten für eine deutschsprachige Leserschaft zu veröffentlichen. Von Meereisphysikern über Ozeanografen bis hin zu den AWI-Modellierern – sie alle werden auf dem Meereisportal zu Wort kommen und verdeutlichen, auf welch vielfältige Art und Weise Wissenschaftler das Meereis untersuchen und zu welchen Themen sie Auskunft geben können.

Im nächsten Schritt soll meereisportal.de auch auf saisonale Vorhersagen zur Meereisausdehnung erweitert werden. Dafür wollen die Initiatoren den sogenannten „Sea Ice outlook“ in das Portal integrieren. Dieses wissenschaftliche Werkzeug verknüpft aktuelle Beobachtungsdaten mit Modelldaten, um im Anschluss daran die Entwicklung der Meereisausdehnung vorherzusagen. Bisher wurden diese Vorhersagen nur für das jährliche Meereisminimum in der Arktis gemacht. In Zukunft sollen sie jedoch auf monatlicher Basis erfolgen. „Auf diese Weise wollen wir eine Grundlage dafür schaffen, die zukünftige Meereisentwicklung in der Arktis genauer vorhersagen und unsere Erkenntnisse einem erweiterten Nutzerkreis zur Verfügung stellen zu können“, sagt Klaus Grosfeld. Bevor die Forscher jedoch wirklich verlässliche Aussagen ableiten können, müssen noch spezielle Vorkehrungen zur Qualitätssicherung getroffen werden.

Website www.meereisportal.de

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Eine erfolgreiche Klimapolitik benötigt lokale Lösungen und viel Kommunikation

Montag 18. März 2013 von birdfish

Rekordhitze, Hurrikans, Überschwemmungen – der Klimawandel und seine Folgen sind in aller Munde.

Hochwasser in FlensburgAuswirkungen des Klimawandels werden zunehmen. Hier: Ostsee-Hochwasser in Flensburg. Foto: Julia Vogt / Pixelio

Ein koordiniertes Vorgehen zum Schutz des globalen Klimas und Anpassungen an die Auswirkungen ist politisch und gesellschaftlich gewollt. “Den mitunter hochtrabenden Zielen der nationalen und internationalen Klimapolitik steht jedoch eine mangelhafte Umsetzung auf lokaler Ebene gegenüber”, bilanziert Thorsten Heimann vom Leibniz-Institut für Regionalentwicklung und Strukturplanung (IRS). In einem sozialwissenschaftlichen Forschungsprojekt analysierte er mit Nicole Mahlkow und Karsten Balgar Problemwahrnehmungen, Strategien und Mediendiskurse zum Klimawandel und leitete Handlungsempfehlungen ab.

Das Projekt ist Teil des “Potsdamer Forschungs- und Technologieverbundes zu Naturgefahren, Klimawandel und Nachhaltigkeit” (PROGRESS). Das IRS erstellte im Rahmen von PROGRESS drei aufwändige Untersuchungen zur Klimapolitik und –kommunikation im Ostseeraum: Mit einer Medienanalyse der letzten zehn Jahre in deutschen Küstenstädten, unter anderem Lübeck und Rostock, können Themen, Akteure und Positionen in ihrer zeitlichen Entwicklung analysiert werden. Eine ausführliche Expertenbefragung in denselben Städten bringt grundlegende Erkenntnisse über Planungs- und Koordinationsprozesse vor Ort. Nicht zuletzt liefert eine umfassende Befragung von Akteuren aus Politik, Verwaltung, Wirtschaft und NGOs in allen deutschen Küstengemeinden über 5.000 Einwohnern ein detailliertes Bild darüber, welche Strategien zum Umgang mit dem Klimawandel lokal als notwendig gelten – und welche nicht.

“Wir haben festgestellt, dass an vielen Stellen Sand im Getriebe der Klimapolitik ist”, so Heimann. “Am gravierendsten stellt sich der Mismatch zwischen nationaler und internationaler Klimapolitik und der lokalen Ebene dar.” Lokale Differenzierung sei ein notwendiger Weg, um substanziell voranzukommen. Der Grund dafür liege vor allem darin, dass sich Wahrnehmungen und damit auch Problempriorisierungen und Maßnahmenpräferenzen lokal sehr unterscheiden können Ob Klimawandel überhaupt als Problem wahrgenommen wird, sei nicht flächendeckend gegeben, berichtet Nicole Mahlkow. “In dieser Hinsicht unterscheiden sich beispielsweise die lokalen Perspektiven in den Städten Lübeck und Rostock – was in Lübeck vor allem als potenzielle Gefahr diskutiert wird, verheißt in Rostock steigende Touristenzahlen an den Stränden.” Auch die Bedrohung durch Binnenhochwasser führt nicht immer zu denselben Strategien, ergänzt Heimann. In Deutschland sei es derzeit ein Tabu, Siedlungen für natürliche Überflutungsflächen aufzugeben. In den Niederlanden oder Frankreich gebe es hingegen einzelne Landstriche, für die es zur Strategie wurde, dort dem Wasser mehr Raum zu geben. “Wir müssen davon wegkommen, für alle Probleme dieser Art einen überall gültigen Standard finden zu wollen. Wenn lokale Unterschiede missachtet werden, wird fehlender Konsens zum Scheitern der Bemühungen führen.”

Eine weitere Empfehlung der Sozialwissenschaftler ist, Maßnahmen zum Klimaschutz und zur Klimaanpassung nicht gegeneinander auszuspielen. Es gebe keinen Widerspruch zwischen der Installation einer Solaranlage zur CO2-Minderung und einem durchdachten regionalen Flussmanagement zur Eindämmung von Überflutungsschäden. Dies sei aber vor allem ein Kommunikationsproblem, so das Fazit der Medienanalyse. “In der raumplanerischen Diskussion ist dies bereits jetzt verankert. Die Wirklichkeit der Medien und die Wirklichkeit der Experten klaffen aber oft weit auseinander”, so Karsten Balgar. Die Kommunikation von Klimapolitik spielt daher eine zentrale Rolle. Genauso wie Strategien zum Umgang mit dem Klimawandel lokal differenziert sein müssen, sollten auch die Menschen mit dem Bezug zu konkreten lokalen Problemlagen angesprochen werden. Alltagskontexte spielen für die Akzeptanz von Klimapolitik eine große Rolle.

Einen Überblick über die sozialwissenschaftliche Klimaforschung am IRS bietet die Ausgabe 70 des Magazins IRS aktuell

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Neue nachhaltige Nutzungssysteme sollen in Vietnam dem Klimawandel entgegenwirken

Montag 25. Februar 2013 von birdfish

Vietnam gilt als einer der Tigerstaaten in Asien, denn die Wirtschaft floriert seit Jahren ungebremst.

VietnamVietnam. Foto: D. Meinhardi / LUCCi

Der Aufschwung birgt aber Nachteile für Landschaft und Natur. Gemeinsam wollen deshalb deutsche und vietnamesische Forscher in Zentral-Vietnam nachhaltige Nutzungssysteme erarbeiten. Diese scheinen dringend notwendig, denn die Region könnte zudem unter den Folgen des Klimawandels ganz besonders leiden.

‘Vietnam’ ist das Thema des jüngsten Porträts des Forschungsschwerpunkts ‘Nachhaltiges Landmanagement’, das das Projekt ‘LUCCi’ vorstellt.

Blutrünstige Egel, lästige Stechmücken, hohe Temperaturen und schwer zugängliches Gelände – Forschung in den Bergwäldern in Zentral-Vietnam ist schweißtreibend und nicht für jeden ein Vergnügen. Doch die promovierte Biologin Claudia Raedig liebt ihren Job. Sonst würde sich die Wissenschaftlerin der Fachhochschule (FH) Köln nicht davon abhalten lassen, durch Bergwälder und Mangrovenwälder zu stiefeln, um Baumarten zu bestimmen.

“Die Bergregionen Vietnams gehören zu den artenreichsten Regionen weltweit, gleichzeitig fehlen aber für die Region präzise Daten”, sagt die Wissenschaftlerin. Wo gibt es welche Baumarten? Welche Höhe und Umfang haben die Bäume? Wie oft kommen die einzelnen Baumarten vor? Diese Wissenslücke sollen Raedigs Untersuchungen schließen, die sie zusammen mit Wissenschaftlern der Hue Universität für Land- und Forstwirtschaft sowie lokalen Rangern in der Projektregion von insgesamt ca. 12 000 Quadratkilometern macht, einer Fläche mehr als 14-mal so groß wie Berlin.

Claudia Raedig ist aber nicht die einzige deutsche Forscherin, die derzeit auf dem schmalen zentralvietnamesischen Landstreifen den Geheimnissen der Natur auf die Spur kommen will. “Wechselwirkungen zwischen Landnutzung und Klimawandel in Zentral-Vietnam”, kurz und bündig LUCCi, heißt das Forschungsprojekt, für das sich ein deutsch-vietnamesisches Forscherteam im Einzugsgebiet der beiden Flüsse Vu Gia und Thu Bon zusammengefunden hat. Die Wissenschaftler kommen aus den unterschiedlichsten Disziplinen: Von der Agrar- und Forstwissenschaft über Klima-, Hydrologie- und Wassermanagement bis hin zu Sozial- und Politikwissenschaften.

Noch bis Juni 2015 wollen sie Strategien entwickeln, wie sich Zentral-Vietnam mit einer angemessenen Land-, Forst- und Wasserwirtschaft gegen mögliche Folgen des Klimawandels wappnen kann. Vier Millionen Euro hat ihnen das Bundesforschungsministerium für das auf fünf Jahre angelegte Projekt zur Verfügung gestellt. Geleitet wird das Projekt von Lars Ribbe, Professor für integriertes Land- und Wasserressourcenmanagement am Institut für Technologie und Ressourcenmanagement in den Tropen und Subtropen (ITT) an der FH Köln. Sein Ziel: “Wir wollen für die Region enorm unter den Folgen der Klimaerwärmung leiden könnten”. So soll die Jahresdurchschnittstemperatur bis zum Jahr 2020 um 1,5 Grad Celsius steigen, die Niederschlagsmenge zur Monsunzeit bis 2070 um bis zu 19 Prozent nach oben schnellen, und für die Trockenzeiten rechnet das Ministerium mit einer deutlichen Zunahme von Dürren. Gefahr droht auch vom Meer: Nach MONRE-Angaben könnte der Meeresspiegel bis zum Jahr 2050 um bis zu 40 Zentimeter steigen.

Autor: Benjamin Haerdle

Ausführlicheres LUCCi-Projektporträt (PDF)

Das Projekt LUCCi

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UN-Sicherheitsrat wird von Schellnhuber zu Bedrohungen durch Klimawandel aufgeklärt

Freitag 15. Februar 2013 von birdfish

Weil der Klimawandel auf höchster internationaler Ebene zunehmend als Sicherheitsrisiko erkannt wird, haben Pakistan und Großbritannien Hans Joachim Schellnhuber vom Potsdam-Institut für Klimafolgenforschung (PIK) ersucht, zu einer dreistündigen Diskussion mit Mitgliedern des UN Sicherheitsrats nach New York zu kommen.

Insel
Klimafolgen: Ernteausfälle und untergehende Inseln – Foto: A. Dreher / Pixelio

Thema des Treffens: „potentielle Bedrohungen durch mögliche nachteilige Auswirkungen des Klimawandels auf den Erhalt von Frieden und Sicherheit“. Es findet heute im UN-Hauptquartier statt. Generalsekretär Ban Ki-moon plant, daran teilzunehmen.

„Wenn der Ausstoß von Treibhausgasen nicht verringert wird, begibt sich die Menschheit auf den Weg in eine ungewisse Zukunft – sie wagt sich in eine Welt, die viel heißer ist als je zuvor in ihrer Geschichte“, sagt Schellnhuber, Direktor des PIK und Vorsitzender des Wissenschaftlichen Beirats globale Umweltveränderungen der deutschen Bundesregierung. „Aus der Sicht des Wissenschaftlers ist der Klimawandel deshalb ein Multplikator für Risiken, sie nehmen um ein Vielfaches zu.“

Viele Millionen Menschen könnten von den Folgen betroffen sein. Diese reichen vom Anstieg des Meeresspiegels, der die Häufigkeit schwerer Überflutungen erhöht, bis zu Veränderungen der Luftströmungen in der Atmosphäre, die beispielsweise Störungen des Monsuns auslösen könnten. „Es ist bemerkenswert, dass Pakistan und Großbritannien gemeinsam dieses Treffen einberufen haben“, so Schellnhuber. „Sie zeigen durch ihr Handeln, nicht bloß durch Worte, dass der Klimawandel ein Thema ist sowohl für Entwicklungsländer als auch für Industriestaaten.“

Klimawandel könnte gesellschaftliche Kipp-Dynamiken auslösen

Wenn die internationale Staatengemeinschaft es zulässt, dass die globale Mitteltemperatur deutlich über die von dieser Gemeinschaft vereinbarte Zwei-Grad-Grenze hinausgeht, könnten wichtige Kipp-Punkte in Natur und Umwelt überschritten werden. „Das Erdsystem reagiert nicht linear auf den Ausstoß von Treibhausgasen – Elemente wie der Regenwald des Amazonas könnten recht drastisch ihren Zustand ändern, wenn bestimmte Schwellenwerte der Erwärmung überschritten werden“, erklärt Schellnhuber.

„Dies könnte wiederum Kipp-Prozesse in den internationalen Beziehungen auslösen, die in der Krise zunächst etwas mehr Kooperation zeigen, bei einer Zuspitzung dann aber im scharfen Wettbewerb um natürliche Ressourcen stehen, etwa um Nahrungsmittel“, so Schellnhuber. „Allerdings ist auch eine andere Form gesellschaftlicher Kipp-Dynamik vorstellbar – mit Staaten und Völkern, die sich der bevorstehenden Gefahren bewusst werden, und die große Transformation zur Nachhaltigkeit beginnen.“ Ein kleines Beispiel hierfür könnte die deutsche Energiewende sein.

Schellnhuber ist der einzige Wissenschaftler, der zu dem UN-Treffen eingeladen wurde. Die anderen Gastredner sind Tony DeBrum, Regierungsmitglied auf den Mashall-Inseln, Rachel Kyte, Vize-Präsidentin für nachhaltige Entwicklung bei der Weltbank, und Gyan Acharya, Untergeneralsekretär und Hoher Repräsentant der am wenigsten entwickelten Länder. Diskutiert werden sollen unter anderem Auswirkungen des Klimawandels auf die Ernährungssicherheit, der Erhalt der Zusammenarbeit beim Management der Wasserversorgung angesichts von verringerten Abflüssen aus geschrumpften Gletschern, und mögliche große Migrationsbewegungen von Menschen über Grenzen hinweg.

Das informelle Treffen bei den Vereinten Nationen wird unter der so genannten Arria-Formel des Sicherheitsrats stattfinden; diese erlaubt es, externe Fachleute vor den Mitgliedern sprechen zu lassen. Diese Regelung wurde zum ersten Mal 1992 eingesetzt, durch den UN-Botschafter Venezuelas, Diego Arria. Seitdem hat sie beträchtliche Bedeutung gewonnen, weil sie dem Rat mehr Beweglichkeit erlaubt. Der Sicherheitsrat hat bislang zweimal das Thema Klimawandel beraten, einmal unter der Führung von Großbritannien und einmal unter jener Deutschlands. Das aktuelle Arria-Treffen könnte nun dazu beitragen, den Klimawandel als Sicherheitsthema auf der Agenda des Rats fest zu etablieren.

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Klimawandel: kalkbildende Einzeller sind Profiteure der steigenden Temperaturen

Mittwoch 13. Februar 2013 von birdfish

Das Klima wird wärmer und der Meeresspiegel steigt – eine Bedrohung für Inselstaaten.

SternchensandeSternchensande: Foraminiferensande vom Großen Barrier-Riff – Foto: Martin Langer / Uni Bonn

Wie Forscher unter Federführung der Universität Bonn herausgefunden haben, breiten sich gleichzeitig winzige einzellige Organismen in den Weltmeeren rasant aus, die die Folgen des Klimawandels mildern können: Mit ihren Kalkschalen stabilisieren die zu den Foraminiferen gehörenden Amphisteginen Küsten und Riffe. Die Ergebnisse sind in der internationalen Online-Fachzeitschrift „PLOS ONE“ erschienen.

Manche sehen aus wie kleine Sternchen, andere ähneln löchrigem Käse, wieder andere erinnern an winzige Muscheln: Die zu den Foraminiferen zählenden Amphisteginen sind extrem häufig und außerordentlich formenreich. Die meisten der rund 10.000 Foraminiferenarten leben auf dem Meeresboden in den Tropen und Subtropen, sind von einer Kalkschale umgeben und werden nicht einmal so groß wie ein Sandkorn. Trotzdem sind die Winzlinge zu enormen Leistungen fähig: „Foraminiferen sind Ökosystem-Ingenieure“, sagt Prof. Dr. Martin Langer vom Steinmann-Institut für Geologie, Mineralogie und Paläontologie der Universität Bonn. „Die Einzeller produzieren pro Jahr mit ihren Schalen bis zu zwei Kilogramm Kalk pro Quadratmeter Meeresboden und sind, nach den Korallen, die wichtigsten Sedimentproduzenten in tropischen Riffregionen.“

Rund 9.000 Kilometer entlang der Küste

Die Wissenschaftler der Universität Bonn untersuchten mit ihren Kollegen des Zoologischen Forschungsmuseums Alexander Koenig, der Universität Trier und der Woods Hole Oceanographic Institution (USA) die Verbreitung der winzigen Einzeller. Prof. Langer erfasste in den letzten Jahren die Verbreitung der Amphisteginen entlang der rund 9.000 Kilometer langen Küstenlinie vor Somalia, Kenia, Tansania, Mosambik, Südafrika, Namibia und Angola. „Das Vorkommen der Amphisteginen hängt entscheidend von der Temperatur sowie dem Salz- und Nährstoffgehalt der Ozeane ab“, sagt der Mikropaläontologe. So brauchen die Einzeller Wassertemperaturen von mindestens 14 Grad Celsius.

Bis 2100 breiten sich die Einzeller fast 300 Kilometer polwärts aus

Mit den Daten aus den Geländeuntersuchungen entwickelten die Forscher ein Artverbreitungsmodell, das berechnet, wo die Amphisteginen unter bestimmten Umweltbedingungen vorkommen. Mithilfe von Klimamodellen prognostizierten die Wissenschaftler anschließend die künftige Verbreitung der kalkschaligen Einzeller. „Die Amphisteginen zählen zu den Profiteuren der steigenden Temperaturen durch den Klimawandel“, fasst Prof. Langer zusammen. Bis zum Jahr 2050 breiten sich die Kalk-Einzeller durch die erwärmten Ozeane nach den Modellen um 180 Kilometer polwärts aus – das entspricht etwa 1,6 Breitengrade. Bis zum Jahr 2100 erhöht sich die durchschnittliche Temperatur in den Ozeanen vorsichtig geschätzt um rund 2,5 Grad Celsius. Dementsprechend dringen die Amphisteginen fast 300 Kilometer – rund 2,5 Breitengrade – weiter in Richtung der Pole vor.

Versauerung der Meere: „Survival of the Fittest“

„Unsere Modelle prognostizieren Ausbreitungsgeschwindigkeiten von bis zu acht Kilometer pro Jahr“, sagt die Doktorandin Anna Weinmann vom Steinmann-Institut der Universität Bonn. Korallen können ähnlich rasant in neue Bereiche vordringen. Allerdings macht ihnen die mit dem höheren Kohlendioxidgehalt der Atmosphäre einhergehende Ozeanversauerung zu schaffen. Das Skelett der Korallen besteht aus Aragonit und ist damit viel säureempfindlicher als die Kalzitschale der Foraminiferen. „Amphisteginen und andere Foraminiferen übernehmen zunehmend die Kalkproduktion der Korallen und besetzen deren ökologische Nische. Ein Rollentausch vollzieht sich“, berichtet Prof. Langer.

Kalkproduzenten stabilisieren die Küsten und Riffe

Auf diese Weise werden in Zukunft Massenvorkommen von Foraminiferen den tropischen Meeresgrund prägen. Dafür gibt es auch zahlreiche Belege aus der Vergangenheit, zumal die Kalk-Einzeller die Ozeane bereits seit rund 600 Millionen Jahren besiedeln. „Der Fossilbericht zeigt: Immer wenn in der Erdgeschichte der Kohlendioxidgehalt der Atmosphäre erheblich höher und die Ozeane deutlich wärmer waren, sind Foraminiferen die häufigsten Kalkproduzenten in den Riffen gewesen“, sagt der Mikropaläontologe. Die winzigen Kalk-Einzeller können damit absehbar auch einen Teil der Schäden durch den Klimawandel wieder wettmachen. Bereits heute klagen Inselstaaten über den ansteigenden Meeresspiegel und zunehmende Schäden an ihren Küsten. Prof. Langer: „Amphisteginen und andere Foraminiferen werden sich in den nächsten Jahrzehnten rasch ausbreiten und die Küsten und Riffe durch ihre hohe Kalkproduktion stabilisieren.“

Originalpublikation:

Climate-Driven Range Extension of Amphistegina (Protista, Foraminiferida): Models of Current and Predicted Future Ranges, PLOS ONE, DOI: 10.1371/journal.pone.0054443

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Forscher berechneten, wie Festland-Flüsse zum Anstieg des Meeresspiegels beitragen

Montag 28. Januar 2013 von birdfish

Vermessungswissenschaftler der Universität Bonn haben berechnet, inwieweit die Flüsse auf dem Festland zum Anstieg des Meeresspiegels beitragen.

MeeresspiegelanstiegeKeine Entwarnung: Meeresspiegeländerungen 2002-2009 – Grafik: (c) Roelof Rietbroek / Uni Bonn

Im Schnitt verringerte in den letzten acht Jahren der abnehmende Zufluss vom Land in die Weltmeere den Anstieg jährlich um 0,2 Millimeter – das sind etwa zehn Prozent des durchschnittlichen globalen Meeresspiegelanstiegs. Die Wissenschaftler geben mit Blick auf den Klimawandel jedoch keine Entwarnung. Die Ergebnisse werden nun im „Journal of Geophysical Research“ vorgestellt.

Der Meeresspiegel steigt und bedroht insbesondere Inseln und Küsten. Eine Ursache für den Anstieg ist die globale Erwärmung, die Gletscher und Eisschilde schmelzen lässt und die Ozeane aufheizt, was zur Ausdehnung des Wassers führt. Weitgehend unklar war bislang jedoch, ob die Kontinente mit Flüssen, Seen, grundwasserführenden Bodenschichten und künstlichen Reservoirs zu den steigenden Pegeln beitragen. „In der Wissenschaft gibt es seit Jahren eine Kontroverse darüber, ob die Summe der Effekte an Land den Meeresspiegelanstieg verstärken oder bremsen“, sagt Prof. Dr. Jürgen Kusche vom Institut für Geodäsie und Geoinformation der Universität Bonn. Diese Effekte sind sehr unterschiedlich und teils auch gegenläufig: So kann sich der Niederschlag über dem Festland etwa durch Landnutzungsänderung oder Luftverschmutzung ändern, die Verbauung von Flussauen als Rückhalteräume oder die Entnahme von Grundwasser für die Bewässerung beschleunigt die Wassermassen. Umgekehrt bremst etwa der Bau von Staudämmen den Abfluss vom Land ins Meer.

„Tom“ und „Jerry“ lieferten die Daten für die Berechnungen
Das Forscherteam um Prof. Kusche verwendete Daten des Satellitentandems „GRACE“ (Gravity Recovery And Climate Experiment), um die Summe der Abflüsse vom Festland ins Meer zu berechnen. Die beiden Satelliten mit den Spitznamen „Tom“ und „Jerry“ erfassen sehr präzise das Schwerefeld der Erde. Die Wissenschaftler nutzten, dass das Satellitenpaar jeden Messpunkt über der Erde mehrmals überfliegt. Dadurch erhielten sie zeitversetzte Messdaten und konnten damit Veränderungen im Schwerefeld der Erde beobachten. „Diese Schwerkraftänderungen sind auf Veränderungen der Wassermengen zurückzuführen“, berichtet Prof. Kusches Mitarbeiter Roelof Rietbroek. Wenn sich also ein großer Staudamm mit Wasser füllt oder der Meeresspiegel ansteigt, macht sich dies auch durch einen Anstieg der Schwerkraft an dieser Stelle bemerkbar. Zusätzlich wurden Radarhöhenmessungen der Weltmeere ausgewertet. Auf diese Weise konnten die Forscher die Wasserflüsse vom Festland ins Meer und den Pegelanstieg in den Ozeanen global erfassen.

Wasserspeicherung der Kontinente bremst Meeresspiegelanstieg
„Derjenige Teil des globalen Meeresspiegelanstiegs, der auf veränderten Niederschlägen über Land und Effekte des Menschen durch Entnahme von Grundwasser oder Bau von Talsperren beruht, ist negativ“, berichtet Prof. Kusche. Konkret: Im Schnitt der vergangenen acht Jahre verringerte sich der Beitrag des Festlandes zum Meeresspiegelanstieg jährlich um 0,2 Millimeter – das sind etwa zehn Prozent des durchschnittlichen globalen Meeresspiegelanstiegs. Also wird die Erhöhung der Pegel in den Ozeanen durch verringerte Wasserzuführung der Flüsse ins Meer leicht gebremst.

Keine Entwarnung
„Das bedeutet aber überhaupt keine Entwarnung: Es ist nur eine Momentaufnahme und erlaubt keine Rückschlüsse für die Zukunft“, sagt der Geodät der Universität Bonn. Zumal der Anstieg der Pegel in den Weltmeeren an verschiedenen Küsten auch sehr unterschiedlich erfolgt: Vor den Küsten von Südamerika und Westafrika steigt der Spiegel alleine aufgrund von Zuflüssen bis zu 0,9 Millimeter im Jahr, während er um Alaska und Australien bis zu 2 Millimeter im Jahr gebremst wird. Weltweit ist der Meeresspiegel in den letzten acht Jahren durchschnittlich um etwa zwei Millimeter im Jahr gestiegen, wenn man die Erwärmung und das Abschmelzen der Gletscher und Polkappen mitberücksichtigt. Wie sich die Abflüsse vom Festland ins Meer weiterentwickeln, hängt entscheidend davon ab, wie die Menschen die Wasservorräte an Land nutzen. So führen etwa Grundwasserentnahmen für die landwirtschaftliche Bewässerung zu einem stärkeren Abfluss ins Meer und verschärfen dadurch das Problem.

Originalpublikation
Land water contribution to sea level from GRACE and Jason-1 measurements, Journal of Geophysical Research, DOI: 10.1002/jgrc.20058

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Neue Eiskern-Studie: Grönlands Eisschild schrumpfte während Warmzeit nur minimal

Freitag 25. Januar 2013 von birdfish

Einem internationalen Forscherteam ist es zum ersten Mal gelungen, die Schichtung des grönländischen Eisschildes aus der zurückliegenden Eem-Warmzeit (130 000 bis 115 000 Jahre vor heute) vollständig zu rekonstruieren.

NEEM-Bohrcamp NEEM-Bohrcamp auf grönländischem Inlandeis – Foto: Lars Moeller / AWI

Mithilfe dieser Eisdaten können die Wissenschaftler jetzt sagen, wie warm es damals in Grönland wurde und wie der Eispanzer auf die Klimaveränderungen reagierte. Das überraschende Fazit ihrer Studie, die heute im Fachmagazin Nature erscheint: Bei Lufttemperaturen, die bis zu acht Grad Celsius höher waren als im 21. Jahrhundert, schrumpften die Eismassen im Vergleich zu heute weitaus weniger als vermutet. Der grönländische Eisschild hatte demzufolge auch einen viel kleineren Anteil am damaligen Anstieg des Meeresspiegels als bisher angenommen. Sollte der aktuelle Temperaturanstieg in Grönland anhalten, gelten die Reaktionen des Eisschildes im Zuge der Eem-Warmzeit als ein mögliches Zukunftsszenario für die Eismassen der Insel.

In einer grönländischen Sage heißt es, Erik, der Wikinger sei bei seinem ersten Landgang auf der Insel so beeindruckt gewesen von der fruchtbaren Fjordlandschaft, dass er dem Eiland den Namen „Grönland“ (übersetzt „grünes Land“) gab. Je nachdem, wie weit der Wikinger im Jahr 982 jedoch in das Landesinnere vorgestoßen sein mag, dürfte er auch die Ausläufer des grönländisches Eispanzers entdeckt haben. Denn wie ein internationales Forscherteam nun herausgefunden hat, war Grönland weder zu Eriks Lebzeiten noch rund 125.000 Jahre früher, zum Höhepunkt der zurückliegenden Eem-Warmzeit, eisfrei. Im Gegenteil: Der Eispanzer hatte seit dem Hochstand der dem Eem vorangegangenen Kaltzeit etwa 400 Meter an Mächtigkeit verloren und war am Ende der Wärmeperiode vor 130.000 bis 115.000 Jahren etwa 130 Meter niedriger als heute. Sein Volumen war im gleichen Zeitraum um maximal ein Viertel geschrumpft.

Zu diesem Ergebnis kommen die Wissenschaftler aus 14 Nationen, nachdem sie den unteren Teil eines 2540 Meter langen Eisbohrkernes aus Nordgrönland untersucht haben und erstmals seine in der Tiefe durcheinandergebrachte Schichtung rekonstruieren konnten. „Wir wussten, dass das Eis aus einer Tiefe von 2200 bis 2450 Meter aus der Eem-Warmzeit stammte. Die Herausforderung war jedoch, in diesem Eis ‚zu lesen’. Denn im Gegensatz zu dem darüber liegenden jüngeren Eiszeit-Eis, dessen einzelne Jahresschichten wie Tortenböden übereinanderliegen, hatten sich die einzelnen Schichten des Eem-Eises und die Schichten aus dem Übergang in die letzte Eiszeit wie eine zusammengeschobene Tischdecke mit aufliegender Serviette ineinander gefaltet“, erzählt die am Projekt beteiligte Expertin für Eisdeformation und Mikrostrukturen Dr. Ilka Weikusat vom Alfred-Wegener-Institut, Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung.

Um Ordnung und somit eine zeitliche Abfolge in dieses Schichtchaos zu bringen, haben die Wissenschaftler den grönländischen Eispanzer mit Radiowellen vermessen, die physikalischen Eigenschaften des Eiskerns untersucht, die Wasser- und Sauerstoff-Isotopenzahl bestimmt, überprüft, wie viel Methan die im Eis eingeschlossene Luft enthielt und all diese Werte am Ende mit Eem-Daten aus der Antarktis und anderen Orten der Welt verglichen. Im Anschluss daran konnten sie dann ihre eigentlichen Fragen nach den Temperatur- und Eisbedingungen auf Grönland während der Eem-Warmzeit beantworten.

„Unsere Daten zeigen, dass es während der Eem-Warmzeit in Nordgrönland bis zu acht Grad Celsius wärmer war als heute“, sagt Projektleiterin Prof. Dorthe Dahl-Jensen von der Universität Kopenhagen. Dass der grönländische Eispanzer auf diesen Temperaturanstieg nicht so empfindlich reagiert habe, wie bisher gedacht, sei die gute Nachricht der Studie.
Eine schlechte Nachricht gibt es allerdings auch: „Wenn der grönländische Eisschild damals nicht vollständig verschwunden ist, bedeutet dies im Umkehrschluss, dass die Eismassen der Antarktis hauptverantwortlich dafür waren, dass der Meeresspiegel während des Eems vier bis acht Meter höher war als heute“, sagt Dorthe Dahl-Jensen.

Und noch etwas gibt der Projektleiterin zu denken: Während der Eem-Warmzeit ist der Schnee an der Gletscheroberfläche immer wieder erheblich geschmolzen und das Schmelzwasser in die darunterliegenden Schneeschichten gesickert. Dafür sprechen Schichten aus wiedergefrorenem Schmelzwasser, welche die Forscher im Eiskern gefunden haben.

Ein ähnlich großes Schmelzereignis hatten Dorthe Dahl-Jensen und ihr NEEM-Team (NEEM = North Greenland Eemian Ice Drilling Project) bei ihren letzten Bohrungen im Sommer des vergangenen Jahres beobachtet. „Die warmen Oberflächentemperaturen des Sommers 2012 haben uns wirklich überrascht. Es hat geregnet und wie damals im Eem ist das Schmelzwasser versickert und in der Tiefe wieder gefroren“, erzählt Dorthe Dahl-Jensen. Ihrer Meinung nach war der vergangene Sommer ein Extremereignis. Dennoch steige mit der vorhergesagten Erwärmung Grönlands die Wahrscheinlichkeit, dass sich ein solches Ereignis in den kommenden 50 bis 100 Jahren wiederhole und das Klima eem-ähnliche Züge annähme.

Die neu gewonnenen Eis- und Temperaturdaten für Grönland sollen jetzt in Klimamodelle einfließen und deren Vorhersagegenauigkeit weiter verbessern. „Diese neuen Erkenntnisse sind wirklich aufregend. Sie widerlegen nicht nur alle Schreckensszenarien, denen zufolge der grönländische Eispanzer im Zuge einer Warmzeit im Nu verschwindet. Sie bestätigen zudem Modellrechnungen, die schon vor über einem Jahrzehnt am Alfred-Wegener-Institut gemacht wurden“, sagt Prof. Heinrich Miller, Mitautor der Studie und Helmholtz-Professor für Glaziologie am Alfred-Wegener-Institut.

Beteiligung von Wissenschaftlern des Alfred-Wegener-Institutes
Experten des Alfred-Wegener-Institutes, Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung (AWI), waren in allen Abschnitten des NEEM-Projektes beteiligt. Sie haben an den geophysikalischen und glaziologischen Vorerkundungen der Bohrstelle mitgewirkt, haben mit den Forschungsflugzeugen POLAR 5 und 6 logistische Unterstützung auf Grönland geleistet, die Bohrtechnik mitentwickelt sowie beim Bohren und der ersten Verarbeitung der Eisbohrkerne geholfen. Anschließend war ihre Expertise bei den Staub- und Aerosolmessungen sowie bei der Isotopenanalyse gefragt. Im grönländischen Bohrcamp sowie im AWI-Eislabor in Bremerhaven haben AWI-Glaziologen zudem die physikalischen Eigenschaften des Bohrkernes untersucht und ausgewertet.

Das NEEM-Projekt

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