Die Wälder der Erde haben eine grundlegende Bedeutung für die Zukunft der Menschheit. Sie bilden einen Großteil der Erdoberfläche und sind wichtiger Lebensraum der an Land lebenden Tier- und Pflanzenarten. Wälder produzieren nutzbare Stoffe, regulieren Stoff- und Wasserfüsse, die CO2-Konzentration der Atmosphäre sowie das globale und regionale Klima. Der Schutz der Wälder ist von zentraler Bedeutung für eine nachhaltige Existenz der Menschen in sicher funktionierenden Beziehungen zwischen Ökosystemen und der Umwelt. Weil Waldökosysteme auch bei forstlicher Nutzung weitgehend selbstorganisiert funktionieren, sind sie ein spannendes Gebiet der Ökosystemforschung. Die Komplexität von Waldökosystemen ist eine Herausforderung für das Umweltmanagement schlechthin. Im Prinzip zielt es darauf ab, Störungen von Strukturen und Wechselwirkungen mit der Umwelt so gering wie möglich zu halten oder deren Folgen zu therapieren. Dies ist nur möglich, wenn Ökosysteme gesamtheilich betrachtet werden. Allgemeine Ziele von Ökosystemforschung sind deshalb vertieftes Verständnis der Systeme zu entwickeln, Kritische Zustände zu erkennen sowie Möglichkeiten und Grenzen nachhaltiger Entwicklung aufzuzeigen. Unsere Arbeitsgruppe beschäftigt sich damit, Indikatoren für den Zustand von Ökosystemen zu finden, die Dynamik ihrer Umweltbeziehungen zu beschreiben und Grenzen der Belastbarkeit zu erkennen. Ziel ist es, auf systemtheoretischer Grundlage gesamtheitliche Vorstellungen über die Entwicklung von Ökosystems zu bekommen, und ihre Anpassungsfähigkeit an Umweltveränderungen abzuschätzen. Voraussetzung dafür ist eine intensive Systembeobachtung. Datenbasis unserer Forschung an Wäldern bildet die Beobachtung eines depositionsbelasteten und stark versauerten Buchenwaldökosystems. Dementsprechend messen wir fortlaufend nicht nur die Einträge der atmosphärischen Deposition säurewirkamer Luftschadstoffe, Stoffkonzentrationen in der Bodenlösung und Stoffausträge, sondern auch andere Stressgrößen. Die Philosophie gesamtheitlich orientierterer Ökosystemforschung und ökologischer Umweltbeobachtung findet sich in verschiedenen Monitoring Programmen wieder (Schimming et al. 2010). Deshalb kooperiert das Ökologie-Zentrum in solchen Netzwerken und beteiligt sich wegen der weitgehenden Zielkonformität auch am Forstlichen Monitorings der EU. Der Beitrag besteht mit dem bereits genannten, sehr langfristig untersuchten Buchenwaldökosystem im traditionellen Untersuchungsgebiet des Ökologie-Zentrums zum Level II-Programm des ICP-Forests. Das Institut führt die Untersuchungen dort im Auftrag des Ministeriums für Landwirtschaft, Umwelt und Ländliche Räume (MLUR) durch. Seitens des Ökologie-Zentrums Institute und eines Vorgängerprojektes existieren Datenreihen, die sich nunmehr mit einer Länge von mehr als 20 Jahren über einen weitaus längeren Zeitraum erstrecken, als seit Einrichtung des Level II-Programms im Jahre 1995 vergangen ist.
Die Gletscher Hochasiens, existentielle Ressource der Wasserversorgung von über einer Milliarde Menschen, reagieren ausgesprochen heterogen auf den Klimawandel. Die zugrunde liegenden Wirkmuster, Steuerungsfaktoren und Sensitivitäten sind jedoch bisher nur lückenhaft verstanden. Jüngste Studien zeigen die besondere Bedeutung topoklimatischer Effekte auf der Skale einzelner Täler und Höhenzüge, die auch ein großes Potential zu nicht-linearer Abschmelzdynamik implizieren. Zur Analyse dieser mesoskaligen Phänomene fehlen aber bislang adäquate Werkzeuge, die die big-data-kritische Datenlücke zwischen großräumigen Fernerkundungs- und feldbasierten Detailstudien schließen können. Die Höhe der Gletschergleichgewichtslinie (ELA) integriert alle am Gletscher wirkenden topographischen und klimatischen Faktoren und ist daher als Indikator eben dieser topoklimatischen Phänomene bestens geeignet. Im beantragten Projekt soll ein neuartiges Fernerkundungsverfahren für ganz Hochasien angewendet werden, das eigens entwickelt wurde, um für ganze Orogene Datensätze der ELA und multitemporaler ELA-Änderungen in präzedenzlos hoher Auflösung zu generieren. Durch ein künstliches neurales Netz werden dann die räumlichen Muster und ihnen zugrunde liegende Beziehungen im regional heterogenen Zusammenwirken klimatischer (Globalstrahlung, Temperatur, Niederschlag, Wind, etc.; aus Daten der High Asia Refined analysis, HAR) und topographischer (Exposition, Hangneigung, Gipfelhöhe, etc.; aus digitalen Geländemodellen, DGM) Faktoren zur Steuerung der ELAs in Hochasien aufgeschlüsselt. An für Teilräume repräsentativen Benchmark-Settings mit besonders guter Datensituation werden die steuernden Prozesse am Gletscher durch numerische Modellierung der Energie- und Massenbilanzen (MB) im Detail untersucht. Auf Basis der resultierenden MB-Daten wird zusätzlich die Sensitivität der MBs zu monatlichen Anomalien in Temperatur und Niederschlag (aus HAR) modelliert. Vorstudien zeigen, dass Verebnungsflächen in den Akkumulationsgebieten der Gletscher großes Potential zu nicht-linearer Abschmelzdynamik bei weiterem ELA-Anstieg bergen. Größe und Topographie dieser Verebnungen werden durch DGM-basierte GIS-Analysen für Gletscher ganz Hochasiens quantifiziert. Zur Identifizierung der zugehörigen Kipppunkte (ELA, ab der eine spezifische Verebnungsfläche zu Ablationsgebiet wird) werden jeweils aus Hochflächentopographie und ELA-Daten die verbleibenden Pufferhöhen berechnet. Die diesen Pufferhöhen entsprechenden Temperaturzu- oder Niederschlagsabnahmen werden auf Basis der zuvor erhobenen Sensitivitätsdaten abgeschätzt und die verbleibende Zeit zur Überschreitung der Kipppunkte für verschiedene Szenarien anthropogenen Klimawandels ermittelt. Die Resultate dieses interdisziplinär-polymethodischen Ansatzes werden erstmals eine Entschlüsselung der topoklimatischen Steuerung der Klimawandelresonanz von Gletschern in Hochasien und ihrer Potentiale zu nicht-linearer Abschmelzdynamik ermöglichen.
Der Klimawandel bewirkt auch eine Erwärmung des Bodens, wodurch es zu einem verstärkten Abbau der organischen Substanz kommt. Dies könnte zu einem der stärksten Feedback-Mechanismen des Klimawandels werden, da durch diesen Prozess große Mengen CO2 emittiert würden. Ob tatsächlich Böden in sämtlichen Ökosysteme bei anhaltender Erwärmung zu Netto-CO2 Quellen werden, ist allerdings umstritten und sehr unsicher. Die am Umsatz der organischen Substanz beteiligten biogeochemischen Prozesse, und deren Änderung durch Erwärmung sind nicht im Detail verstanden. Dies liegt vor allem an den Schwierigkeiten der experimentellen Umsetzung von Bodenerwärmung. Besonders über lange Zeiträume, sowie in Unterböden, gibt es global kaum Beobachtungen zur Wirkung von Bodenerwärmung. Gerade ersteres erschwert die Abschätzung von neuen Gleichgewichtszuständen. Auch sogenannte Kipppunkte sind mit einer einzigen Erwärmungsstufe nicht zu ermitteln. Im Projekt AWESOME soll ein natürlicher (geothermaler) Erwärmungsgradient im kanadischen Yukon Territory genutzt werden, um wesentliche Erkenntnisse über die komplexen Wirkungen von Erwärmung auf die Interkation zwischen autotrophen und heterotrophen Organismen und der Mineralphase zu gewinnen. Erste Ergebnisse aus Voruntersuchungen zeigten, dass sich in dem geothermal erwärmten Boden unter subarktischem Laubwald Kohlenstoff um bis zu 22% reduziert war, während der Gesamtstickstoff im Boden unverändert blieb. Dabei kam es allerdings zu einer Stabilisierung des Stickstoffs in organischer Substanz an der Mineralphase. Vier Erwärmungsstufen mit einer Temperaturspanne von 8°C sind bereits etabliert und ein in-situ Mikrokosmenexperiment mit isotopisch markierter Streu wurde bereits im Sommer 2019 gestartet. Ein grundlegend verbessertes Verständnis dieser Beobachtungen und der Wirkung von jahrhundertelanger Erwärmung im Boden auf Umsetzungsprozesse der organischen Bodensubstanz soll durch dieses Projekt gewonnen werden. Sowohl Veränderungen der Vegetation und des Kohlenstoffeintrags, als auch der mikrobiellen Physologie, Gemeinschaft, deren Anpassung sowie der Qualität der organischen Bodensubstanz stehen im Fokus. Änderungen der Hydrologie (Bodenfeuchte) sowie der Mineralogie (Verwitterung) sollen als erklärende Variablen ebenfalls über den gesamten Erwärmungsgradienten abgebildet werden. Mit Hilfe mehrerer Kooperationspartner, modernsten Methoden der bodenkundlichen und mikrobiellen Forschung sowie einem idealen Versuchsstandort soll das Projekt AWESOME wichtige Fortschritte in einem zentralen Zukunftsthema liefern. Die Ergebnisse werden schließlich in Bezug zu einem weiteren geothermalen Erwärmungsexperiment auf Island gesetzt, um Unterschiede und Gemeinsamkeiten herauszuarbeiten.
Niedrige Wolken sind Schlüsselbestandteile vieler Klimazonen, aber in numerischen Modellen oft nicht gut dargestellt und schwer zu beobachten. Kürzlich wurde gezeigt, dass sich während der Haupttrockensaison im Juni und September im westlichen Zentralafrika eine ausgedehnte niedrige Wolkenbedeckung (engl. „low cloud cover“, LCC) entwickelt. Eine derart wolkige Haupttrockenzeit ist in den feuchten Tropen einzigartig und erklärt wahrscheinlich die dichtesten immergrünen Wälder in der Region. Da paläoklimatische Studien auf eine Instabilität hinweisen, kann jede Verringerung des LCC aufgrund des Klimawandels einen Kipppunkt für die Waldbedeckung darstellen. Daher besteht ein dringender Bedarf, das Auftreten, die Variabilität und die bioklimatischen Auswirkungen des LCC in westlichen Zentralafrika besser zu verstehen.Um diese Ziele zu erreichen, wurde ein Konsortium aus französischen, deutschen und gabunischen Partnern aufgebaut, zu dem Meteorologen, Klimatologen und Experten für Fernerkundung und Waldökologie gehören. Die meteorologischen Prozesse, welche die Bildung und Auflösung der LCC im Tagesgang steuern, werden anhand von zwei Ozean-Land-Transekten auf der Grundlage einer synergistischen Analyse von historischen In-situ Beobachtungen, von Daten einer Feldkampagne und anhand von atmosphärischen Modellsimulationen untersucht. Die Ergebnisse werden mit einem kürzlich entwickelten konzeptionellen Modell für LCC im südlichen Westafrika verglichen.Die intrasaisonale bis interannuale Variabilität des LCC wird durch die Analyse von In-Situ-Langzeitdaten und Satellitenschätzungen quantifiziert. Unterschiede im Jahresgang des LCC (d.h. jahreszeitlicher Beginn und Rückzug, wolkenarme Tage) und die Ausdehnung ins Inland werden dokumentiert. Ansätze, die auf Wettertypen und äquatorialen Wellen basieren, werden verwendet, um intrasaisonale Variationen des LCC zu verstehen. Die Auswirkungen lokaler und regionaler Meeresoberflächentemperaturen auf die LCC-Entwicklung und ihre Jahr-zu-Jahr Variabilität werden bewertet, wobei statistische Analysen und spezielle Sensitivitätsversuche mit einem regionalen Klimamodell verknüpft werden.Schließlich wird der Einfluss von LCC auf die Licht- und Wasserverfügbarkeit bzw. die Waldfunktion anhand von In-Situ-Messungen untersucht. Die Ergebnisse werden mit Messungen aus der nördlichen Republik Kongo, wo die Trockenzeit sonnig ist, sowie mit einem einfachen Wasserhaushaltsmodells, das an die Region angepasst ist, verglichen. Die Wasserhaushaltsanalysen sollen die Kompensations- oder Verstärkungseffekte von Regen im Vergleich zur potenziellen Evapotranspiration, beide moduliert durch die LCC, auf das Wasserdefizit aufzeigen.Die Ergebnisse von DYVALOCCA werden zum ersten konzeptionellen Modell für Wolkenbildung und -auflösung im westlichen Zentralafrika führen und eine Hilfestellung für die Bewertung von Klimawandel-Simulationen mit Blick auf potentielle Kipppunkte für die immergrünen Regenwälder in der Region geben.
Veranlassung Die aktuellen, trockenen Jahre haben gezeigt, dass an den Bundeswasserstraßen im Binnenland und den Ästuaren in Zeiten des Klimawandels wieder vermehrt mit Eutrophierungs-Phänomenen zu rechnen ist. Das Fischsterben in der Oder, ausgelöst durch das verstärkte Wachstum der Alge Prymnesium parvum und der von ihr gebildeten Toxine, die mittlerweile regelmäßig auftretenden Cyanobakterienblüten an der Mosel oder auch die wieder verstärkt auftretende Sauerstoffproblematik in vielen Fließgewässern wie z. B. der Elbe sind die prominentesten Beispiele dieser Entwicklung (Abb. 1). Nicht nur in den Medien, der Öffentlichkeit und in der nationalen und internationalen Politik, auch bei den verwaltenden Behörden wie den Landesämtern oder der Wasserstraßen und Schifffahrtsverwaltung des Bundes erregt dieses Thema große Aufmerksamkeit und Besorgnis. Eutrophierung ist eines der zentralen Wasserqualitätsprobleme, die in der Nationalen Wasserstrategie der Bundesregierung benannt werden. Ihre Vermeidung, insbesondere im Ästuar- und Küstenbereich, ist „Vision“ der Nationalen Wasserstrategie und entspricht dem nationalen Umweltziel 1 aus der Umsetzung der Europäischen Meeresstrategie-Rahmenrichtlinie. Die Gründe für diese Eutrophierungsphänomene liegen in den ungewöhnlich langen, trockenen und warmen Wetterperioden in den Frühjahrs- und Sommermonaten der vergangenen Jahre. Diese führen nicht nur zu einem Anstieg der Wassertemperatur und ausreichender Lichtverfügbarkeit, auch der Abfluss in den Bundeswasserstraßen nimmt ab, während die Aufenthaltszeit des Wassers gerade in staugeregelten Bereichen ansteigt. All diese Faktoren sind wachstumsfördernd für Algen und Cyanobakterien. Durch den geringen Abfluss werden zudem eingeleitete Substanzen nicht mehr ausreichend verdünnt. Im Falle der Oder führten durch den Bergbau eingeleitete Salze erst dazu, dass die Brackwasseralge Prymnesium parvum ein ideales Habitat vorfand. Es besteht daher starker Bedarf, solche Kipppunkte von Gewässern frühzeitig zu erkennen und über ein Monitoringprogramm im Krisenfall die Handlungsfähigkeit der zuständigen Behörden zu verbessern. Dazu ist es zunächst notwendig, das Potenzial der Bundeswasserstraßen für die Massenentwicklung von schädlichen Algen und Cyanobakterien zu evaluieren und damit zu klären, an welchen Bundeswasserstraßen das Risiko für schädliche Algenblüten besteht. Es gibt verschiedene Algen, andere Protisten und Cyanobakterien, die das Potenzial schädlicher Auswirkungen auf das Ökosystem und die menschliche Gesundheit haben. Die Nischen oder Habitate, in denen diese Arten vorkommen sind zwar begrenzt, es ist jedoch nachgewiesen, dass durch den Menschen verursachte Phänomene (Klimawandel, Einleitung von Nährstoffen und Salzen) die Ausbreitung schädlicher Algen befördern und es dadurch zu massenhaften Entwicklungen dieser kommt. Es ist nicht bekannt, in welchen der Bundeswasserstraßen mögliche Habitate für diese schädlichen Organismen derzeit bestehen oder auch in Zukunft unter einem Klimawandelszenario entstehen könnten. Diese Lücke soll in diesem Projekt geschlossen werden. Ziele - Identifizierung der TOP10 HABs (engl. „Harmful Algae Blooms“ = schädliche Algenblüten), also der 10 Arten, die am wahrscheinlichsten in großen Fließgewässern eine schädliche Algenblüte bilden und Charakterisierung ihrer Umweltanforderungen - Erstellung und Veröffentlichung von Steckbriefen der TOP10 HABs - Zusammenstellung von Umweltdaten für eine Risikoanalyse schädlicher Phytoplankton-Massenentwicklungen - Analyse des trophischen Potenzials der Bundeswasserstraßen, d. h. der theoretischen Möglichkeit für eine Phytoplankton-Massenentwicklung in den Bundeswasserstraßen.
Im Zuge des Klimawandels steigt der Informationsbedarf zur Vitalitätsentwicklung von Wäldern und Baumarten sowie deren Reaktionen auf Störungsereignisse wie Sturm oder Kalamitäten. Da detaillierte Informationen häufig fehlen, sind die verbreiteten Abschätzungen hierzu teils widersprüchlich und spekulativ. Parallel zur terrestrischen Waldzustandserfassung ist die forstliche Fernerkundung bemüht, diese Informationslücke zu schließen. Allerdings ist die Unterscheidung von Baumarten und deren Vitalitätszustand noch immer problematisch. Zur Erhebung dieser Messwerte fehlen belastbare baumphysiologisch belegte Zusammenhänge. Dafür bieten sich Verfahren der Fernerkundung an, wenn über eine rein empirische Erhebung hinaus die Ableitung baumphysiologischer Parameter gelingt. Mit dem aktuellen Forschungsvorhaben soll eine Brücke zwischen den modernen Möglichkeiten der forstlichen Fernerkundung und Gehölzphysiologie geschlagen werden. Ein im Wald installierter 40 m hoher Drehkran am GFZ TERENO-Forschungsstandort im Raum Demmin (MV) bietet dabei für FeMoPhys einzigartige Möglichkeiten. Das Vorhaben verfolgt folgende Ziele: 1. Untersuchung von Zusammenhängen zwischen stressbedingten, physiologischen Veränderungen in Baumkronen, Stamm und Wurzeln und deren Quantifizierbarkeit durch 'Messung von außen' 2. Verknüpfung des methodischen Knowhow der baumphysiologischen Diagnostik und den Verfahren der hyper-/multispektralen und thermalen Diagnostik von Baumkronen 3. Identifikation klimasensitiver Areale auf der Basis von Flächendaten und baumphysiologischen Untersuchungen speziell für Hauptbaumarten 4. Entwicklung eines einfach zugänglichen Informationsproduktes zum baumartenspezifischen Waldzustand Das Projekt will einen Forest Vulnerability Index anvisieren, der Zielgrößen wie Anfälligkeit für Insektenbefall und Dürreschäden ausgibt. Dieser und weitere Indizes können kombiniert werden und so helfen, Risiken für Kaskadeneffekte und die Überschreitung von Kipppunkten abzuschätzen.
The increasing pCO2 in seawater is a serious threat for marine calcifiers and alters the biogeochemistry of the ocean. Therefore, the reconstruction of past-seawater properties and their impact on marine ecosystems is an important way to investigate the underlying mechanisms and to better constrain the effects of possible changes in the future ocean. Cold-water coral (CWC) ecosystems are biodiversity hotspots. Living close to aragonite undersaturation, these corals serve as living laboratories as well as archives to reconstruct the boundary conditions of their calcification under the carbonate system of the ocean. We investigated the reef-building CWC Lophelia pertusa as a recorder of intermediate ocean seawater pH. This species-specific field calibration is based on a unique sample set of live in situ collected L. pertusa and corresponding seawater samples. These data demonstrate that uranium speciation and skeletal incorporation for azooxanthellate scleractinian CWCs is pH dependent and can be reconstructed with an uncertainty of ±0.15. Our Lophelia U / Ca-pH calibration appears to be controlled by the high pH values and thus highlighting the need for future coral and seawater sampling to refine this relationship. However, this study recommends L. pertusa as a new archive for the reconstruction of intermediate water mass pH and hence may help to constrain tipping points for ecosystem dynamics and evolutionary characteristics in a changing ocean.
Saisonalität spielt eine fundamentale Rolle im Erdklima, aber die Entwicklung des Jahresgangs der Temperatur an der Erdoberfläche ist für die Vergangenheit nicht hinreichend bekannt - insbesondere nicht für den tropischen Ozean, der eine Schlüsselrolle in der globalen Klimadynamik spielt. Es wird angenommen, dass die Amplitude des Temperaturjahresgangs auf längeren Zeitskalen durch Änderungen der Erdbahnparameter moduliert wird. Die Saisonalität ist von großer Bedeutung für verbesserte Modellprojektionen zukünftiger Klimaentwicklung anhand retrospektiver Simulationen vergangener Klimazustände, aber quantifizierbare Informationen des Temperaturjahresgangs aus geologischen Archiven sind spärlich. Fossile Flachwasserkorallen liefern ein einzigartiges, aber relativ seltenes Archiv für die Saisonalität der Meeresoberflächentemperaturen im tropischen Ozean und können mit der U-Th Methode präzise datiert werden. Aufkommende Korallenarbeiten aus dem Atlantik zeigen, dass die Temperatursaisonalität des tropischen Oberflächenozeans während Interglazialen in erster Linie durch Veränderungen der Sonneneinstrahlung aufgrund Änderungen der Erdbahnparameter gesteuert wird, selbst in Perioden erheblicher Klimaschwankungen und abrupten Meeresspiegelanstiegs. Vergleichbare Informationen zu Glazialen und Deglazialen fehlen jedoch bisher. Wir schlagen vor, die Temperatursaisonalität des tropischen Pazifiks während des letzten Deglazials, mit einem speziellen Fokus auf den Schmelzwasserpuls (MWP) 1A (ca. 14,5 ka vor heute), zu rekonstruieren und zu quantifizieren, indem geochemische Proxies in den Skeletten fossiler Flachwasserkorallen (Porites) der IODP Expedition 310 'Tahiti Sea Level' gemessen werden. Ergänzt durch eine neue Sammlung rezenter Tahiti Porites Korallen aus der Nähe der Expedition 310 Bohrlokationen, die als rezente Messlatte dienen um die Unsicherheiten in unseren Rekonstruktionen besser abzuschätzen, wollen wir folgende Hypothesen testen. Wurde die Temperatursaisonalität des tropischen Pazifiks (1) während des letzten Deglazials und insbesondere (2) während des MWP-1A, einem Zeitraum, der durch abrupten Meeresspieganstieg und Klimawandel sowie erhebliche Klimaschwankungen gekennzeichnet war, hauptsächlich durch Veränderungen der Sonneneinstrahlung aufgrund von Änderungen der Erdbahnparameter gesteuert. Unsere zu erwartenden Korallenergebnisse werden wertvolle Proxydaten für den Vergleich mit modernsten Klimamodellsimulationen liefern, z.B. denen der Deutschen Klimamodellierungsinitiative PALMOD 'Vom letzten Interglazial zum Anthropozän - Modellierung eines kompletten glazialen Zyklus', und werden zu einem verbesserten Verständnis der saisonalen Reaktion tropischer pazifischer Klimavariabilität auf abrupte Störungen auf Glazial-Interglazial Zeitskalen beitragen. Dies ist von großer Bedeutung für verbesserte Projektionen zukünftiger pazifischer Klimavariabilität und ihrer globalen Fernwirkungen auf gesellschaftsrelevanten Zeitskalen.
<p> <p>Was ist eigentlich wirklich damit gemeint, wenn vom „1,5-Grad-Ziel“ für das Klima gesprochen wird? Woher kommt dieser Wert und wie wird er gemessen? Was passiert, wenn wir das Ziel überschreiten – gibt es danach noch ein Zurück unter 1,5 Grad Erderwärmung? Dieser Text geht auf die Hintergründe des 1,5-Grad-Ziels ein und erklärt, warum wir dieses Ziel in Reichweite halten müssen.</p> </p><p>Was ist eigentlich wirklich damit gemeint, wenn vom „1,5-Grad-Ziel“ für das Klima gesprochen wird? Woher kommt dieser Wert und wie wird er gemessen? Was passiert, wenn wir das Ziel überschreiten – gibt es danach noch ein Zurück unter 1,5 Grad Erderwärmung? Dieser Text geht auf die Hintergründe des 1,5-Grad-Ziels ein und erklärt, warum wir dieses Ziel in Reichweite halten müssen.</p><p> <p>Mit der Verabschiedung des Übereinkommens von Paris (ÜvP) auf der Weltklimakonferenz im Dezember 2015 setzte sich die Weltgemeinschaft das gemeinsame Ziel, dass „der Anstieg der durchschnittlichen Erdtemperatur deutlich unter 2 °C über dem vorindustriellen Niveau gehalten wird und Anstrengungen unternommen werden, um den Temperaturanstieg auf 1,5 °C über dem vorindustriellen Niveau zu begrenzen […]“. Das darin enthaltene <a href="https://www.umweltbundesamt.de/dokument/das-15-degc-ziel-nach-dem-uebereinkommen-von-paris">1,5-Grad-Ziel</a> wurde in den folgenden Jahren zum Maßstab des politischen Handelns im globalen <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/klimaschutz">Klimaschutz</a>. Die Bedeutung dieser Temperaturobergrenze für den Schutz von Menschen und Umwelt wurde unter anderem durch den <a href="https://www.umweltbundesamt.de/themen/klima-energie/klimawandel/weltklimarat-ipcc/sonderbericht-des-weltklimarates-ueber-15degc">Sonderbericht des Weltklimarats</a> (Intergovernmental Panel on Climate Change, <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/ipcc">IPCC</a>) aus dem Jahr 2018 über 1,5 Grad globale Erwärmung unterstrichen.</p> <p>Hier das <a href="https://www.umweltbundesamt.de/dokument/das-15-degc-ziel-nach-dem-uebereinkommen-von-paris">UBA-Positionspapier zum 1,5-Grad-Ziel</a> lesen. </p> </p><p> Was bedeutet das 1,5-Grad-Ziel? <p>Das 1,5-Grad-Klimaziel, das 2015 im ÜvP festgelegt wurde, bezieht sich auf den Anstieg der globalen Durchschnittstemperatur im Vergleich zum vorindustriellen Niveau (1850-1900). Eine Erwärmung um 1,5 Grad würde zwar immer noch erhebliche Auswirkungen haben, aber diese wären deutlich weniger verheerend als eine Erwärmung von zwei Grad oder mehr.</p> <p>Im ÜvP selbst wurde die Basislinie, also der genaue Referenzzeitraum, für vorindustrielle Messungen nicht definiert. Der <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/ipcc">IPCC</a> verwendet jedoch eine Basislinie von 1850 bis 1900. Dies ist der früheste Zeitraum mit zuverlässigen, nahezu globalen Messungen.</p> </p><p> Ein kurzer Ausflug in die Geschichte <p>Das 1,5-Grad-Ziel wurde 2015 im Rahmen des ÜvP festgelegt, aber seine Wurzeln reichen weiter zurück:</p> <ul> <li>1992 wurde die <a href="https://www.umweltbundesamt.de/themen/klima-energie/internationale-klimapolitik/klimarahmenkonvention-der-vereinten-nationen-unfccc">Klimarahmenkonvention</a> der Vereinten Nationen (<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/unfccc">UNFCCC</a>) auf der <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/uno">UNO</a>-Konferenz für Umwelt und Entwicklung in Rio de Janeiro beschlossen, um eine globale Antwort auf den <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/klimawandel">Klimawandel</a> zu koordinieren.</li> <li>1997 setzte das <a href="https://www.umweltbundesamt.de/themen/klima-energie/internationale-klimapolitik/kyoto-protokoll">Kyoto-Protokoll</a> erstmals rechtlich bindende Emissionsziele für Industrieländer fest, jedoch ohne spezifische Temperaturziele.</li> <li>2010 wurde mit dem Cancun-Abkommen auf der Klimakonferenz in Cancun das langfristige Ziel bestätigt, die Erwärmung auf unter zwei Grad zu begrenzen. Der 1,5-Grad-Grenzwert wurde von besonders betroffenen Staaten gefordert.</li> <li>2015 einigten sich die Staaten als Ergebnis wissenschaftlicher Forschung und intensiver diplomatischer Verhandlungen auf der COP21 in Paris mit dem <a href="https://www.umweltbundesamt.de/themen/klima-energie/internationale-klimapolitik/uebereinkommen-von-paris">Übereinkommen von Paris</a> auf das Ziel, die Erwärmung auf deutlich unter zwei Grad zu begrenzen und Anstrengungen zu unternehmen, sie auf 1,5 Grad zu beschränken.</li> </ul> </p><p> Warum 1,5 Grad? <p>Wissenschaftliche Erkenntnisse und Studien, größtenteils zusammengetragen in den Berichten des <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/ipcc">IPCC</a>, haben gezeigt, dass eine Erwärmung über 1,5 Grad hinaus schwerwiegende und möglicherweise irreversible Auswirkungen auf das <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/klima">Klima</a> haben kann. Schon bei 1,5 Grad Erwärmung sind Meeresspiegelanstiege, der Verlust großer Eisflächen, Hitzewellen und die Bedrohung für Inselstaaten signifikant. Bei zwei Grad globaler Erwärmung und darüber hinaus werden sehr wahrscheinlich Kipppunkte erreicht, die das <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/klimasystem">Klimasystem</a> destabilisieren und unumkehrbare Veränderungen nach sich ziehen können.</p> <p>Zu den drastischen Auswirkungen des fortschreitenden Klimawandels zählen:</p> <ul> <li><u>Extremwetterereignisse:</u> Eine Erwärmung über 1,5 Grad würde die Häufigkeit und Intensität von extremen Wetterereignissen wie Hitzewellen, <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/starkregen">Starkregen</a> und Wirbelstürmen noch weiter erhöhen. Diese Ereignisse können erhebliche Schäden an Infrastruktur und Landwirtschaft verursachen und die Lebensgrundlagen vieler Menschen bedrohen.</li> <li><u>Meeresspiegelanstieg:</u> Eine Begrenzung der Erwärmung auf 1,5 Grad würde den Anstieg des Meeresspiegels verlangsamen, was besonders wichtig für Inselstaaten und küstennahe Regionen ist. Folgen des Meeresspiegelanstiegs sind u. a. Überschwemmungen und der Verlust von Landflächen.</li> <li><u>Ökosysteme und <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/biodiversitaet">Biodiversität</a>:</u> Viele Ökosysteme, darunter Korallenriffe und arktische Lebensräume, sind bei einer Erwärmung von mehr als 1,5 Grad stark gefährdet. Der Erhalt dieser Ökosysteme ist entscheidend für die Biodiversität und das Wohlergehen vieler Tier- und Pflanzenarten.</li> <li><u>Gesundheitliche Auswirkungen:</u> Eine geringere Erwärmung würde auch die negativen gesundheitlichen Auswirkungen reduzieren, die durch Hitzewellen, Luftverschmutzung und die Ausbreitung von Krankheiten entstehen können.</li> <li><u>Wirtschaftliche Stabilität:</u> Klimawandelbedingte Schäden können erhebliche wirtschaftliche Kosten verursachen. Eine Begrenzung der Erwärmung würde helfen, wirtschaftliche Verluste zu minimieren und neue Arbeitsplätze im Bereich der grünen Technologien zu schaffen.</li> </ul> </p><p> Haben wir die 1,5-Grad-Marke schon überschritten? <p>Im Jahr 2024 wurde durch aktuelle Messdaten der europäischen Klimadaten-Agentur Copernicus bestätigt, dass die Erde erstmals ein volles Jahr lang eine Erwärmung von mehr als 1,5 Grad über dem vorindustriellen Niveau erreicht hat. <br>Das bedeutet jedoch noch nicht, dass das langfristige Ziel des ÜvP bereits überschritten ist. Die globale Erwärmung wird als langjährige Durchschnittstemperatur (in der Regel 20- bis 30-jährige Mittel) gemessen, nicht anhand einzelner heißen Jahre oder Monate, da kürzere Zeiträume stark von natürlichen Schwankungen dominiert werden können. Allerdings schreitet die Erderwärmung schneller voran als bisher angenommen. Legt man den aktuellen Erwärmungstrend zugrunde, würde die Welt schon um das Jahr 2030 das 1,5-Grad-Ziel langfristig überschreiten.</p> </p><p> Wie lässt sich das 1,5-Grad-Ziel noch erreichen? <p>Die Debatte um die Einhaltbarkeit und die Auslegung des 1,5-Grad-Ziels verdeutlicht, wie dringend wir globalen und wirksamen <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/klimaschutz">Klimaschutz</a> brauchen und wie komplex die politischen, wirtschaftlichen und technologischen Herausforderungen sind, die damit einhergehen. Laut IPCC-Synthesebericht 2023 erfordert die Einhaltung des 1,5-°C-Ziels mit keiner oder nur begrenzter temporärer Überschreitung rasche, tiefgreifende und nachhaltige Emissionsminderungen in allen Sektoren: Die globalen Treibhausgasemissionen hätten vor 2025 ihren Höchststand erreichen und gegenüber 2019 bis 2030 um rund 43 % sowie bis 2035 um rund 60 % sinken müssen. Spätestens in den frühen 2050er Jahren muss die Bilanz des Ausstoßes und der Entnahme von CO2 aus der <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/atmosphaere">Atmosphäre</a> mittels Senken ausgeglichen sein – also globale CO2-Neutralität erreicht werden (<a href="https://www.umweltbundesamt.de/themen/klima-energie/grundlagen-des-klimawandels/weltklimarat-ipcc/sechster-sachstandsbericht-des-weltklimarates-ipcc">IPCC, 2023</a>). Aktuelle Bewertungen zeigen jedoch, dass bestehende Politikpfade und Klimabeiträge dafür nicht ausreichen und eine temporäre Überschreitung von 1,5 °C inzwischen sehr wahrscheinlich ist (<a href="https://www.unep.org/resources/emissions-gap-report-2025">UNEP, 2025</a>). </p> <p>Während einige Fachleute skeptisch sind, ob das ÜvP-Ziel überhaupt noch erreichbar ist, gibt es immer noch Hoffnung, dass der <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/klimawandel">Klimawandel</a> durch rasches Handeln auf ein erträgliches Maß begrenzt werden kann. Dies erfordert drastische Maßnahmen wie die Reduktion der Abhängigkeit von fossilen Brennstoffen und eine ambitioniertere Förderung erneuerbarer Energien. Weltweit müssen die Emissionen stark gesenkt und bis auf nicht vermeidbare Restemissionen reduziert werden. Internationale Kooperationen im Klimaschutz, insbesondere zwischen großen Emittenten wie den USA, China und der EU, werden als entscheidend angesehen.</p> <p>Ein Überblick der wichtigsten Klimaschutz-Maßnahmen:</p> <ul> <li><a href="https://www.umweltbundesamt.de/themen/klima-energie/erneuerbare-energien">Erneuerbare Energien</a>: Investitionen in Solar- und Windkraft, um fossile Brennstoffe zu ersetzen.</li> <li><a href="https://www.umweltbundesamt.de/themen/klima-energie/energiesparen">Energieeffizienz</a>: Verbesserung der Energieeffizienz in allen Sektoren.</li> <li><a href="https://www.umweltbundesamt.de/aufforstung-wiederaufforstung">Aufforstung</a>: Schutz und Wiederherstellung von Wäldern, um CO2 aus der Atmosphäre zu binden.</li> <li>Technologische Innovationen: Entwicklung und Einsatz neuer Technologien zur Emissionsreduktion.</li> <li><a href="https://www.umweltbundesamt.de/themen/uba-veroeffentlicht-leitsaetze-fuer-die">Kreislaufwirtschaft</a>: Übergang zu einer nachhaltigen, regenerativen und treibhausgasneutralen Kreislaufwirtschaft.</li> <li>Verhaltensänderungen: Förderung nachhaltiger Lebensstile und Konsummuster, z. B. <a href="https://www.umweltbundesamt.de/themen/verkehr/nachhaltige-mobilitaet/suffizienz-im-verkehr">Mobilitätssuffizienz</a>.</li> <li><a href="https://www.umweltbundesamt.de/themen/nachhaltigkeit-strategien-internationales/internationale-zusammenarbeit">Internationale Zusammenarbeit</a>: Globale Unterstützung und Zusammenarbeit, besonders für Entwicklungsländer.</li> </ul> </p><p> Was passiert, wenn wir 1,5 Grad überschreiten? Gibt es danach noch einen Weg zurück? <p>Ein „Overshoot“, also ein Überschreiten der 1,5-Grad-Marke würde schwerwiegende Folgen haben. Beispielsweise wäre das Schmelzen der Eisschilde auf Grönland und in der Antarktis kaum mehr aufzuhalten, was den Meeresspiegel langfristig ansteigen ließe. Auch das Risiko von Extremwetterereignissen wie Dürren und Hitzewellen würde zunehmen.</p> <p>Es wäre theoretisch möglich, auch nach einem Overshoot wieder eine Absenkung unter die 1,5-Grad-Marke zu erreichen. Dies würde aber enorme Anstrengungen und neben der ohnehin nötigen Stärkung natürlicher CO2-Senken wie Wäldern den großflächigen Einsatz von Technologien zur Kohlenstoffdioxidabscheidung und -speicherung bedeuten. Diese Technologien, die CO2 aus der <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/atmosphaere">Atmosphäre</a> entfernen und beispielsweise in geologischen Formationen speichern, sind bisher nur in kleinem Maßstab verfügbar, extrem teuer, ressourcenintensiv und ihre potenziellen Auswirkungen auf die Umwelt sind (noch) nicht absehbar. Deshalb ist es wichtig, den globalen Temperaturanstieg so gering wie möglich zu halten: Jede noch so kleine vermiedene Temperaturerhöhung zählt. Eine vorübergehende Überschreitung der 1,5-°C-Marke muss im Ausmaß so gering und in der Dauer so kurz wie möglich gehalten werden. Denn jedes Überschreiten kann schwerwiegende und möglicherweise irreversible Veränderungen im <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/klimasystem">Klimasystem</a> zur Folge haben, mit unvorhersehbaren Auswirkungen auf Menschen und Umwelt. Daher gilt weiterhin die Prämisse, frühzeitig und konsequent zu handeln, um solche Szenarien zu vermeiden.</p> </p><p> Für wen gilt das 1,5-Grad-Ziel? <p>Das 1,5-Grad-Ziel gilt für alle Länder, die das ÜvP unterzeichnet haben. Insgesamt 195 Länder haben sich verpflichtet, nationale <a href="https://www.umweltbundesamt.de/themen/klima-energie/internationale-klimapolitik/uebereinkommen-von-paris/nationale-klimaschutzbeitraege-ndc">Klimaschutzbeiträge (Nationally Determined Contributions, NDCs)</a> zu erstellen, um ihre Treibhausgasemissionen zu reduzieren und Anpassungsstrategien zu entwickeln. Diese Unterschiede sind wichtig:</p> <ul> <li><u>Industrieländer:</u> Sie tragen eine besondere Verantwortung, da sie historisch gesehen die meisten Treibhausgase ausgestoßen haben und über mehr Ressourcen verfügen, um Maßnahmen gegen den <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/klimawandel">Klimawandel</a> zu ergreifen. Diese Länder müssen ihre Emissionen drastisch senken und Entwicklungsländer finanziell und technologisch unterstützen.</li> <li><u>Entwicklungsländer:</u> Diese Länder sind oft am stärksten von den Auswirkungen des Klimawandels betroffen und haben die geringsten Ressourcen, um sich anzupassen. Internationale Unterstützung und Zusammenarbeit sind daher besonders wichtig.</li> <li><u>Besonders verwundbare Staaten:</u> Kleine Inselstaaten und niedrig gelegene Küstenländer sind besonders gefährdet durch den Anstieg des Meeresspiegels und extreme Wetterereignisse. Diese Länder haben sich in den Verhandlungen besonders stark für das 1,5-Grad-Ziel eingesetzt.</li> </ul> <p>Fazit: Das 1,5-Grad-Ziel ist nach wie vor von zentraler Bedeutung für die internationale Klimapolitik. Ziel ist, die Begrenzung des globalen Temperaturanstiegs auf 1,5 Grad in Reichweite zu halten. Darüber hinaus ist das ÜvP völkerrechtlich bindend. Um gefährliche Auswirkungen ungebremster Erderwärmung zu verhindern oder zu minimieren, muss die Weltgemeinschaft weiterhin ambitionierte Klimaschutzmaßnahmen umsetzen. Die Begrenzung der Erderwärmung bedeutet eine lebenswertere Zukunft für uns alle und ist für vulnerable Gesellschaften und Gruppen sowie auch für viele bedrohte Arten und die <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/biodiversitaet">Biodiversität</a> überlebensnotwendig.</p> <p>Hier weiterlesen: Das <a href="https://www.umweltbundesamt.de/dokument/das-15-degc-ziel-nach-dem-uebereinkommen-von-paris">UBA-Positionspapier zum 1,5-Grad-Ziel nach dem Übereinkommen von Paris</a>.</p> </p><p> </p><p>Informationen für...</p>
Das Chew Bahir Drilling Projekt (CBDP) erbrachte tropische Sedimente aus den letzten 650000 Jahren. DNA-Metabarcoding an diesen Proben erschließt ein einzigartiges paläolimnologisches Archiv bezüglich Zeitspanne und zeitlicher Auflösung. In einer Pilotstudie konnten wir mittels Hybridization-Capture-basiertem Metabarcoding eukaryotische DNA aus den ca. 280 m langen Chew Bahir-Kernen in Sedimenten bis 70m Tiefe (ca. 150000 Jahren) analysieren. Dabei werden Sedimentproben einer Taxon- und Gen-spezifischen DNA-Anreicherung mit spezifischen Sonden ('baits') unterzogen und mittels Next-Generation-Sequencing analysiert. Wir wollen das Potenzial des DNA-Metabarcodings in den langen CBDP-Kernen weiter untersuchen. Unsere grundlegenden wissenschaftlichen Fragen sind: (1) Wie reagiert das Ökosystem auf kurze, aber signifikante Störungen, z.B. Dürren oder erhöhte Feuchtigkeit? Wir testen die Hypothese, dass einzelne Störungen das Ökosystem dauerhaft verändern, indem wichtige Komponenten des Ökosystems ausgetauscht werden. Da wir die Gesamtheit der Eukaryoten erfassen, können wir die Effekte für die Biodiversität quantifizieren und Folgen für Ökosystemfunktionen ableiten. (2) Was sind die Folgen globaler und lokaler Klimaveränderung, z.B. an Kipppunkten (tipping points)? Hier untersuchen wir, ob und wie ein Ökosystem infolge einer Störung von einem stabilen Zustand in einen anderen übergeht. Ein spezieller Fokus ist, ob ökologische Nischen nach einer Störung von den gleichen Taxa wiederbesiedelt werden oder ob sie durch andere Taxa ersetzt werden, wodurch sich Eigenschaften des Ökosystems verändern können. (3) Welche Langzeit-Trends finden sich in den Lebensgemeinschaften in Chew Bahir und anderen afrikanischen Sedimentkernen? Wir werden zeitliche Trends unserer Ziel-Eukaryotentaxa ermitteln, sowohl bezüglich der Artzugehörigkeit als auch bezüglich kryptischer genetischer Variation und (halbquantitativ) relativer Abundanz. Dies umfasst als Proxies etablierte Planktonorganismen (Ostracoda, Cladocera, Rotatoria, Diatomeen), aber auch wichtige terrestrische Arten (Insekten, Nagetiere, Huftiere, höhere Pflanzen). (4) Wie lange zurück in der Zeit können DNA-Reste im Chew Bahir und anderen HSPDP-Kernen extrahiert und analysiert werden? Hier werden wir Möglichkeiten DNA-basierter Detektion von Organismen in tieferen Schichten der Kerne (unter 70m) evaluieren. Weiterhin werden wir unsere Analyseprotokolle optimieren, um die DNA-Ausbeute unserer Zieltaxa zu maximieren und methodische Verzerrungen zu minimieren. Darüberhinaus werden wir Möglichkeiten und Grenzen halbquantitativer Abundanzschätzungen mittels NGS und qPCR zwischen Kernschichten und Taxa evaluieren. Wir analysieren gezielt Sedimente vor, während und nach drastischen Umweltveränderungen (vor allem Transitionen zwischen Dürren und Feuchtperioden), die in lithologischen Untersuchungen unserer Kooperationspartner identifiziert werden.
| Organisation | Count |
|---|---|
| Bund | 231 |
| Europa | 2 |
| Land | 6 |
| Weitere | 5 |
| Wirtschaft | 6 |
| Wissenschaft | 170 |
| Zivilgesellschaft | 3 |
| Type | Count |
|---|---|
| Daten und Messstellen | 1 |
| Ereignis | 2 |
| Förderprogramm | 216 |
| Taxon | 1 |
| Text | 15 |
| unbekannt | 4 |
| License | Count |
|---|---|
| Geschlossen | 21 |
| Offen | 218 |
| Language | Count |
|---|---|
| Deutsch | 209 |
| Englisch | 50 |
| Resource type | Count |
|---|---|
| Bild | 4 |
| Datei | 2 |
| Dokument | 11 |
| Keine | 125 |
| Webseite | 109 |
| Topic | Count |
|---|---|
| Boden | 194 |
| Lebewesen und Lebensräume | 226 |
| Luft | 192 |
| Mensch und Umwelt | 237 |
| Wasser | 175 |
| Weitere | 239 |