Das Projekt "Teilvorhaben 1: (DLR), Modul E" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. (DLR), Institut für Physik der Atmosphäre Oberpfaffenhofen durchgeführt. Verlässliche Klimaprognosen sind von fundamentaler Bedeutung für die Gesellschaft. Die Forschung ist gefordert, die komplexen Wechselwirkungen des Klimasystems und die Ursachen von Klimaänderungen zu verstehen. Ziel des ClimVal Projekts ist es, die Stärken und Schwächen sowie die Unsicherheiten im MiKlip Modellsystem durch eine umfangreiche Evaluation mit Beobachtungsdaten zu quantifizieren. Die Evaluierung des MiKlip Modellsystems konzentriert sich hierbei auf für dekadische Prognosen wichtige ausgewählte essentielle Klimavariablen (engl. Essential Climate Variables, ECV). Mit der Ausnahme von Meereis werden Langzeitreihen von Beobachtungsdaten für die Modellevaluation von anderen MiKlip Partnern und den Modul E Koordinatoren bereitgestellt. Zur Beurteilung des MiKlip Modellsystems im Bezug auf arktisches Meereis werden im Rahmen von ClimVal Zeitreihen zur Ausdehnung, Fläche und Dicke erstellt. Für die Eisausdehnung stehen Zeitreihen seit 1978 zur Verfügung. Der neue Aspekt im ClimVal Projekt ist die höhere horizontale Auflösung seit 2003 auf der Grundlage des ASI (ARTIST Sea Ice) Algorithmus. Die Fernerkundung des nächst wichtigsten Meereisparameters, der Eisdicke, war lange schwierig. Über dem Bereich geringerer Eisdicken, bei denen der Transport von Wärme und die Verformbarkeit viel höher sind, können erst Aussagen gemacht werden, seitdem das L-Band (1.4 GHz) Radiometer SMOS seit November 2009 im Orbit ist. Schwerpunkt der Entwicklungsarbeit für den Meereisdatensatz ist daher die Erstellung eines Datensatzes der Dicke für dünnes Meereis. ClimVal trägt mit dem erstellten Meereisdatensatz zur Klimaüberwachung bei, in dem die Zeitreihen kontinuierlich aktualisiert werden.
Das Projekt "Wärme- und Stofftransport in Seen unter saisonaler Eisdecke" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Forschungsverbund Berlin, Leibniz-Institut für Gewässerökologie und Binnenfischerei durchgeführt. Der Wärme- und Stoffaustausch in einem See während der Eisbedeckung ist Im Vergleich zur eisfreien Zeit nur schlecht untersucht. Und das, obwohl eine quantitative Abschätzung der Transportprozesse unter dem Eis von entscheidender Bedeutung für das Verständnis der Dynamik des Ökosystems eisbedeckter See ist. Auch lässt sich die Antwort, die der See während der Eisbedeckung auf die klimatisch bedingten Veränderungen gibt nur mit dem Wissen um die Austauschprozesse unter der Eisdecke beurteilen. Das vorliegende Projekt bringt drei Forschergruppen aus Deutschland. Finnland und Russland mit dem Ziel zusammen, die hydrodynamischen Prozesse und ihre Auswirkungen auf den Stofftransport, die Sauerstoffdynamik und die Planktonentwicklung in saisonal eisbedeckten Binnenseen zu untersuchen. Dabei sollen räumliche Skalen von der Größenordnung der Mikrostrukturturbulenz genauso berücksichtigt werden wie synoptische bis saisonale Veränderungen. Ein komplexes Feldmessprogramm wurde konzipiert, um mit modernsten experimentellen Techniken an ausgewählten finnischen und russischen Seen die Mechanismen aufzudecken, die für die Wärmespeicherung, den vertikalen und lateralen Stofftransport, die Sauerstoffzehrung und die Frühentwicklung des Planktons noch unter dem Eis verantwortlich sind. Ergänzt wird dieses Feldmessprogramm durch ein Arsenal von numerischen Modellen und Laboruntersuchungen.
Das Projekt "Teilprojekt C2: Zyklonen in der Framstrasse - Ursache, Wirkung, Variabilitaet" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Hamburg, Zentrum für Meeres- und Klimaforschung, Meteorologisches Institut durchgeführt. Das im arktischen Ozean gebildete und durch die Framstrasse abfliessende Eis stellt einen erheblichen Beitrag zur Suesswasserbilanz der suedlich anschliessenden Seegebiete (Groenland-Island-Norwegensee) und einen nicht unbedeutenden Beitrag zur Suesswasserbilanz des gesamten Nordatlantiks dar. Zyklonen in der Framstrasse beeinflussen den Eisexport, indem sie zum einen auf ihrer Rueckseite, der groenlaendischen Seite der Framstrasse, die nach Sueden gerichtete Eisdrift beschleunigen und zum anderen durch die Deformation und Divergenz des Windfeldes die Eisdecke aufbrechen, so dass das Eis besser durch die relativ schmale Framstrasse abfliessen kann. In diesem Teilprojekt soll die Hypothese untersucht werden, dass Zyklonen, die in der Framstrasse entstehen oder in die Framstrasse ziehen, eine wichtige Rolle in der Regulierung des Eisexportes spielen und dass die Groesse des Eisexportes von der Zyklonenhaeufigkeit abhaengt.
Das Projekt "CLIMCYC: Palaeo-Modellierung des letzten Glazialzyklusses mit gekoppelten Klimamodellen - Transiente und Gleichgewichtssimulation" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Max-Planck-Institut für Meteorologie durchgeführt. Ziel ist die Entwicklung eines Klimamodells, das sowohl Atmosphaere, Ozean und Eisschilde als 3-dimensionale, realistische Modellkomponenten enthaelt, als auch entsprechende Modellkomponenten fuer die marine und terrestrische Biogeochemie, um damit einen kompletten Eiszeitzyklus ueber 130000 Jahre zu rechnen. Einzige extern vorgeschriebene Variation soll die solare Einstrahlung sein. Das Modell soll wesentliche Signale wie globale Abkuehlung, den Aufbau der Eisschilde und die Verringerung des atmosphaerischen pCO2 reproduzieren. Das Modell liefert neben physikalischen Groessen wie z.B. Temperatur, Niederschlag und Dicke der Eisschilde auch simulierte marine Sedimentkerne und Vegetationsverteilungen fuer eine direkte Validation mit Proxymessdaten. Kuerzere Integrationen mit einem hoeher aufloesenden Atmosphaerenozeanmodell ermoeglichen eine bessere Regionalisierung der Klimasignale.
Das Projekt "Modellierung des dynamischen Sauerstoffverbrauchs in zugefrorenen Flachseen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Forschungsverbund Berlin, Leibniz-Institut für Gewässerökologie und Binnenfischerei durchgeführt. Auf der Datengrundlage von fünf Seen aus dem Nordwesten Russlands und dem Norden Amerikas soll abgeschätzt werden, welche Rolle der Wärmeaustausch zwischen Wassersäule und Sediment bei der Bildung und der räumlichen und zeitlichen Entwicklung anaerober Zonen in eisbedeckten Flachseen spielt. Dafür wird ein einfaches 1-D-Modell vorgeschlagen, mit Hilfe dessen die Entstehung und der Verlauf eines Mangels an gelöstem Sauerstoff unter Eis beschrieben werden kann. Das Modell gibt die wesentlichen Merkmale des dynamischen Verhaltens von gelöstem Sauerstoff während der Eisbedeckung wieder, nämlich die Dicke der anaeroben Schicht, ihre vertikale Struktur und die Rate, mit der sie sich ausdehnt. Der Vergleich der Modellsimulationen mit den Messdaten zeigt, dass die Dynamik des gelösten Sauerstoffs im Winter vom Modell adequat widergespiegelt wird. Die vom Wärmeaustausch an der Wasser-Sediment- Grenze abhängigen Raten, mit denen der gelöste Sauerstoff von bakteriellem Plankton und dem Sediment verbraucht wird, stellt das Modell ebenfalls bereit. Die erzielten Ergebnisse erlauben vorauszusagen, ob bei einem Wandel des thermischen Regimes in Flachseen (oder deren Teilen) potenziell gefährliche, anaerobe Zonen auftreten können.
Das Projekt "Datenanalyse und numerische Simulationen zur Untersuchung antarktischer Schelfeis-Eisstrom-Systeme" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Darmstadt, Institut für Mechanik, Arbeitsgruppe III durchgeführt. Die antarktischen Schelfeise und deren einfließenden Eisströme und Gletscher sind von großer Bedeutung für die Dynamik des gesamten antarktischen Eisschilds, denn sie drainieren ca. 90 Prozent des küstenwärts gerichteten Massenflusses des Inlandeises. Wir planen, mit den Modell FESSACODE detaillierte numerische Simulationen der Dynamik von sechs typischen antarktischen Schelfeise, die sich in der Größe und im Typ unterscheiden, durchzuführen. Dafür müssen präzise Datensätze für die Eisdicke, die Eisgeschwindigkeit, die Aufsetzlinie (grounding line) und die Oberflächentemperatur als Eingabedaten und zur Validierung der berechneten Eisströmfelder zusammengestellt werden. Wir werden die Abhängigkeit der Eisströmung von der Eisdicke, der Einströmgeschwindigkeit, der Position und Ausdehnung von Eishügeln (ice rises) und Eishöckern (ice rumples), der Oberflächentemperatur und dem Vorhandensein von Spaltenregionen untersuchen. Weiterhin werden prognostische Simulationen zum Verhalten der antarktischen Schelfeise über die nächsten Jahrzehnte und Jahrhunderte in einer sich erwärmenden Umgebung ausgeführt. Mittels einer Kopplung von FESSACODE an das Eisschildmodell SICOPOLIS soll auch die Reaktion des Inlandeises auf mögliche Änderungen der Schelfeise untersucht werden.
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