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Ozean und Kryosphäre im Klimawandel

Das Poster im Format DIN A0 veranschaulicht die Ursachen und Wirkungen von Treibhausgasemissionen und Erderwärmung auf die Ozeane und die Kryosphäre (gefrorener Teil der Erde, zum Beispiel polare Eisschilde, Meereis, ⁠ Permafrost ⁠). Die dargestellten Inhalte basieren auf dem Sonderbericht des Weltklimarates (⁠ IPCC ⁠) zu Ozean und Kryosphäre vom September 2019. Veröffentlicht in Poster.

Meere und Polargebiete schützen, Küsten langfristig sichern

Gemeinsame Pressemitteilung des Umweltbundesamtes und des Alfred-Wegener-Instituts, Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung in Bremerhaven UBA und AWI fordern: Anstrengungen im Klima- und Meeresschutz verstärken und Risiken für Küstenräume verringern Heute hat der Weltklimarat IPCC seinen neuen Sonderbericht zu Meeren und Eisgebieten im Klimawandel vorgestellt. Der Bericht zeigt: Der Klimawandel hat schon heute gravierende Folgen für die Meere und Polargebiete. Die Ozeane erwärmen und versauern zunehmend, die Zahl der marinen Hitzewellen steigt, der Anstieg des Meeresspiegels beschleunigt sich. Maria Krautzberger, Präsidentin des Umweltbundesamtes und Prof. Dr. Antje Boetius, Direktorin des Alfred-Wegner-Instituts, Helmholtz-Zentrum für Polar und Meeresforschung in Bremerhaven, fordern daher gemeinsam, den notwendigen Klimaschutz in Deutschland wirksam umzusetzen und Lösungsansätze zu entwickeln, um die Meeresökosysteme und Küsten nicht zusätzlich belasten. Maria Krautzberger: „Um auf die Folgen des beschleunigten Meeresspiegelanstiegs und höhere Wasserstände bei Sturmfluten rechtzeitig vorbereitet zu sein, müssen Bund und Länder künftig alle Optionen zur Sicherung von Küstenräumen prüfen. Naturnahe Lösungen wie Sandvorspülungen, küstennahe Überflutungsräume oder Salz- und Seegraswiesen sollten dabei künftig stärker im Vordergrund stehen als ausschließlich technische Maßnahmen wie immer höhere und breitere Deiche. Außerdem müssen die vielfältigen Belastungen der Meere, beispielsweise mit überschüssigen Nährstoffen wie Dünger aus der Landwirtschaft und Plastikmüll, verringert werden. Wenn die Meere weniger belastet und gut geschützt sind, sind sie widerstandsfähiger gegenüber den Folgen des Klimawandels und können langfristig vom Menschen genutzt werden. Das hilft den Ökosystemen und die Ökosysteme helfen der Klimawandelanpassung. Uns bleibt keine Zeit mehr, das zeigt der Bericht deutlich. ⁠ Klimaschutz ⁠ muss jetzt passieren. Abwarten ist keine Option.“ Antje Boetius: „Die bislang ungebremst steigenden Kohlendioxidemissionen weltweit haben messbare Konsequenzen für das Leben in den Meeren. Erwärmung und ⁠ Versauerung ⁠ verringern und verschieben die Lebensräume, mit vielen nachteiligen Konsequenzen, auch für den Menschen. Der schnelle Verlust von Meereis, die zunehmende Beschädigung der Korallenriffe, die häufigeren Hitzewellen sind eine Bedrohung für viele Arten. Der Bericht stellt fest, dass diese Faktoren die Produktivität der Meere negativ beeinflusst und besonders die Küstenregionen und ihre Bewohner betrifft. Das bedeutet, dass auch bei uns noch viel mehr in den umfassenden Meeres- und Küstenschutz investiert werden muss. Es bedeutet aber vor allem, dass der Klimaschutz ein vorrangiges Ziel der Politik sein muss und wissenschaftsbasiert, mit wesentlich mehr Fokus auf kurzfristig wirksame, für die Bürger transparente Maßnahmen umzusetzen ist, als derzeit verhandelt wird.“ Der Sonderbericht des Weltklimarats zeigt: Der Meeresspiegelanstieg hat sich in den zurückliegenden Jahrzehnten deutlich beschleunigt, insbesondere weil die Eisschilde und Gletscher der Erde schrumpfen und sich wärmer werdendes Meerwasser ausdehnt. Die Wasserpegel werden bis zum Ende des 21. Jahrhunderts und darüber hinaus ansteigen, bis Ende 2300 möglicherweise um mehrere Meter, wenn es der Menschheit nicht gelingt, die Erwärmung auf unter 2 Grad Celsius zu begrenzen. Die Gefahr von Überflutungen in den Küstengebieten steigt demzufolge, auch in Mitteleuropa. Der Meeresspiegel wird bei unzureichenden Klimaschutzmaßnahmen der internationalen Staatengemeinschaft erhöht bleiben. Bei Sturmfluten wird das Meerwasser an den Küsten höher auflaufen. Bestehender Schutz vor Hochwasser könnte dann für die Küsten und das Land hinter den Deichen nicht mehr wirksam sein. Der ⁠ Klimawandel ⁠ verstärkt bereits heute die menschengemachten Belastungen der Meere. Das führt zu marinen Hitzewellen, vermehrten Sauerstoffmangelzonen und hat negative Folgen für marine Ökosysteme und Nahrungsnetze, wenn Tier- und Pflanzenarten in dieser Umgebung nicht mehr leben können und in andere Gegenden abwandern. Die Polargebiete haben sich bereits jetzt stärker erwärmt als der Rest der Welt. Die Eisschilde auf Grönland und in der Antarktis schrumpfen, das Meereis in der Arktis geht dramatisch zurück, gleichzeitig taut der Permafrostboden. Diese nachweislichen Veränderungen haben nicht nur Auswirkungen auf die Ökosysteme, sondern auch auf die Menschen in diesen Regionen, wenn sich zum Beispiel die Lebensräume und das Vorkommen von Fischarten verändern oder Infrastrukturen durch den instabilen Boden einstürzen. Der Bericht zeigt auch für das gefrorene Land eindringlich: Weit reichender Gletscherrückzug, der zunehmende Verlust von polarem Inlandeis, eine geringere Ausdehnung und Dauer der Schneebedeckung sowie das Auftauen und die Degradation von Permafrostböden werden sich in den nächsten Jahrzehnten fortsetzen. In Hochgebirgsregionen, einschließlich der europäischen Alpen, kann der Rückgang der Gletscher zu großen Problemen bei der Wasserversorgung führen. Das Umweltbundesamt fordert wie die Wissenschaft den notwendigen Klimaschutz, um Erwärmung und Versauerung sowie Folgen für die Meere und Polarregionen wie Zunahme mariner Hitzewellen und Abschwächung der atlantischen Zirkulation zu verringern. Außerdem müssen Einträge von Nähr- und Schadstoffen spürbar reduziert werden, um die Widerstandsfähigkeit gegenüber Klimaveränderungen und Pufferkapazitäten von Ökosystemen zu stärken. Weitere Informationen: Der Weltklimarat ⁠ IPCC ⁠ hat am 25. September 2019 in Monaco den "Sonderbericht über den Ozean und die Kryosphäre in einem sich wandelnden ⁠ Klima ⁠" der Öffentlichkeit vorgestellt. Der Sonderbericht fasst den wissenschaftlichen Kenntnisstand über Auswirkungen des Klimawandels auf Ozeane sowie Schnee- und Eisgebiete der Erde und damit verbundene Risiken für Natur und Mensch zusammen, und er zeigt Handlungsoptionen zum Umgang mit den erwarteten Änderungen auf.

Schnellster Gletscher Grönlands

Der Jakobshavn Isbrae gilt als der sich am schnellsten bewegende Gletscher Grönlands. Seine Geschwindigkeit ist nun drastisch gestiegen, so das Ergebnis von Wissenschaftlern der University of Washington und des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR). Räumlich und zeitlich hochaufgelöste Daten der deutschen Radarsatelliten TerraSAR-X und TanDEM-X ermöglichten besonders präzise Berechnungen. Die neue Studie wurde am 3. Februar 2014 in der Fachzeitschrift "The Cryosphere" veröffentlicht. Die Datenauswertung zeigt, dass die Fließgeschwindigkeiten des Jakobshavn Gletschers 2012 und 2013 im Jahresdurchschnitt fast dreimal höher sind als vor zwanzig Jahren. Während der Sommerperiode übertrifft sich der Gletscher hier um mehr als das Vierfache. Die Höchstgeschwindigkeit maßen die Wissenschaftler im Sommer 2012: 17 Kilometer pro Jahr. Dies entspricht einer Geschwindigkeit von mehr als 46 Meter pro Tag – ein Rekord für Ausflussgletscher nicht nur in Grönland, sondern auch in der Antarktis. Die zunehmende Geschwindigkeit bedeutet auch einen zunehmenden Verlust der so genannten Gletschermächtigkeit. Das in den Ozean abgehende Volumen des Jakobshavn Isbrae ist bereits so beträchtlich, dass es die Meerespiegelhöhe beeinflusst: ein Anstieg von rund einem Millimeter in den Jahren 2000 bis 2010.

Rekordrückgang der Eisschilde: Wissenschaftler kartieren erstmals die Höhenveränderungen der Gletscher auf Grönland und in der Antarktis

Wissenschaftler des Alfred-Wegener-Institutes, Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung (AWI), haben mit Hilfe des ESA-Satelliten CryoSat-2 erstmals flächendeckende Karten der Eisschilde auf Grönland und in der Antarktis erstellt und dabei nachweisen können, dass die Eispanzer beider Regionen derzeit in einem Rekordtempo schrumpfen. Insgesamt verlieren die Eisschilde pro Jahr rund 500 Kubikkilometer Eis. Diese Menge entspricht einer Eisschicht, die rund 600 Meter dick ist und sich über das gesamte Stadtgebiet Hamburgs erstreckt. Die Karten und Ergebnisse dieser Studie erschienen am 20. August 2014 in The Cryosphere, dem frei zugänglichen Onlinemagazin der European Geoscience Union (EGU).

Global SnowPack - MODIS - Mean

This product shows the mean snow cover duration (SCDmean), which is updated each year and consists of the arithmetic mean for the entire time series since the hydrological year 2001. The hydrological year begins in the meteorological autumn (October 1 of the previous year in the northern hemisphere or March 1 of the reference year in the southern hemisphere) and ends with the meteorological summer (northern hemisphere: August 31 of the reference year; southern hemisphere: February 28/29 of the following year). Analogous to the annual products for snow cover duration, the entire year as well as the early season (until mid-winter) and the late season (from mid-winter) are taken into account here. The “Global SnowPack” is derived from daily, operational MODIS snow cover product for each day since February 2000. Data gaps due to polar night and cloud cover are filled in several processing steps, which provides a unique global data set characterized by its high accuracy, spatial resolution of 500 meters and continuous future expansion. It consists of the two main elements daily snow cover extent (SCE) and seasonal snow cover duration (SCD; full and for early and late season). Both parameters have been designated by the WMO as essential climate variables, the accurate determination of which is important in order to be able to record the effects of climate change. Changes in the largest part of the cryosphere in terms of area have drastic effects on people and the environment. For more information please also refer to: Dietz, A.J., Kuenzer, C., Conrad, C., 2013. Snow-cover variability in central Asia between 2000 and 2011 derived from improved MODIS daily snow-cover products. International Journal of Remote Sensing 34, 3879–3902. https://doi.org/10.1080/01431161.2013.767480 Dietz, A.J., Kuenzer, C., Dech, S., 2015. Global SnowPack: a new set of snow cover parameters for studying status and dynamics of the planetary snow cover extent. Remote Sensing Letters 6, 844–853. https://doi.org/10.1080/2150704X.2015.1084551 Dietz, A.J., Wohner, C., Kuenzer, C., 2012. European Snow Cover Characteristics between 2000 and 2011 Derived from Improved MODIS Daily Snow Cover Products. Remote Sensing 4. https://doi.org/10.3390/rs4082432 Dietz, J.A., Conrad, C., Kuenzer, C., Gesell, G., Dech, S., 2014. Identifying Changing Snow Cover Characteristics in Central Asia between 1986 and 2014 from Remote Sensing Data. Remote Sensing 6. https://doi.org/10.3390/rs61212752 Rößler, S., Witt, M.S., Ikonen, J., Brown, I.A., Dietz, A.J., 2021. Remote Sensing of Snow Cover Variability and Its Influence on the Runoff of Sápmi’s Rivers. Geosciences 11, 130. https://doi.org/10.3390/geosciences11030130

Ozean und Kryosphäre im Klimawandel

Das Poster im Format DIN A0 veranschaulicht die Ursachen und Wirkungen von Treibhausgasemissionen und Erderwärmung auf die Ozeane und die Kryosphäre (gefrorener Teil der Erde, zum Beispiel polare Eisschilde, Meereis, Permafrost ). Die dargestellten Inhalte basieren auf dem Sonderbericht des Weltklimarates (IPCC ) zu Ozean und Kryosphäre vom September 2019. Quelle: http://www.umweltbundesamt.de/

Global SnowPack - MODIS - Yearly

This product shows the snow cover duration for a hydrological year. Its beginning differs from the calendar year, since some of the precipitation that falls in late autumn and winter falls as snow and only drains away when the snow melts in the following spring or summer. The meteorological seasons are used for subdivision and the hydrological year begins in autumn and ends in summer. The snow cover duration is made available for three time periods: the snow cover duration for the entire hydrological year (SCD), the early snow cover duration (SCDE), which extends from autumn to midwinter (), and the late snow cover duration (SCDL), which in turn extends over the period from mid-winter to the end of summer. For the northern hemisphere SCD lasts from September 1st to August 31st, for the southern hemisphere it lasts from March 1st to February 28th/29th. The SCDE lasts from September 1st to January 14th in the northern hemisphere and from March 1st to July 14th in the southern hemisphere. The SCDL lasts from January 15th to August 31st in the northern hemisphere and from July 15th to February 28th/29th in the southern hemisphere. The “Global SnowPack” is derived from daily, operational MODIS snow cover product for each day since February 2000. Data gaps due to polar night and cloud cover are filled in several processing steps, which provides a unique global data set characterized by its high accuracy, spatial resolution of 500 meters and continuous future expansion. It consists of the two main elements daily snow cover extent (SCE) and seasonal snow cover duration (SCD; full and for early and late season). Both parameters have been designated by the WMO as essential climate variables, the accurate determination of which is important in order to be able to record the effects of climate change. Changes in the largest part of the cryosphere in terms of area have drastic effects on people and the environment. For more information please also refer to: Dietz, A.J., Kuenzer, C., Conrad, C., 2013. Snow-cover variability in central Asia between 2000 and 2011 derived from improved MODIS daily snow-cover products. International Journal of Remote Sensing 34, 3879–3902. https://doi.org/10.1080/01431161.2013.767480 Dietz, A.J., Kuenzer, C., Dech, S., 2015. Global SnowPack: a new set of snow cover parameters for studying status and dynamics of the planetary snow cover extent. Remote Sensing Letters 6, 844–853. https://doi.org/10.1080/2150704X.2015.1084551 Dietz, A.J., Wohner, C., Kuenzer, C., 2012. European Snow Cover Characteristics between 2000 and 2011 Derived from Improved MODIS Daily Snow Cover Products. Remote Sensing 4. https://doi.org/10.3390/rs4082432 Dietz, J.A., Conrad, C., Kuenzer, C., Gesell, G., Dech, S., 2014. Identifying Changing Snow Cover Characteristics in Central Asia between 1986 and 2014 from Remote Sensing Data. Remote Sensing 6. https://doi.org/10.3390/rs61212752 Rößler, S., Witt, M.S., Ikonen, J., Brown, I.A., Dietz, A.J., 2021. Remote Sensing of Snow Cover Variability and Its Influence on the Runoff of Sápmi’s Rivers. Geosciences 11, 130. https://doi.org/10.3390/geosciences11030130

IPCC-Sonderbericht zu 1,5 Grad: Effekt spezifischer Pfade zu 1.5° globaler Erwärmung auf den Beitrag des Grönländischen Eisschilds zum Meeresspiegel (EP-GrIS)

Das Projekt "IPCC-Sonderbericht zu 1,5 Grad: Effekt spezifischer Pfade zu 1.5° globaler Erwärmung auf den Beitrag des Grönländischen Eisschilds zum Meeresspiegel (EP-GrIS)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Alfred-Wegener-Institut Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung durchgeführt. In diesem Projekt wird der Effekt verschiedener Pfade zu einer globalen Erwärmung von 1.5° auf die Dynamik und den Massenverlust des grönländischen Eisschilds untersucht. Hierbei liegt der Fokus auf overshoot Szenarien, in denen die globale Erwärmung zwischenzeitlich höher als 1.5° ist und sich bis zum Jahr 2100 wieder auf 1.5° reduziert hat. Da der grönländische Eisschild auch bei RCP4.5 (2°) bereits eine Erwärmung von mehr als 2° erfährt, ist zu erwarten, dass auch overshoot Szenarien für RCP2.6 (1.5°) einen deutlichen Effekt auf die Massenbilanz und damit dem Beitrag zum Meeresspiegel haben. In diesem Projekt soll dieser Beitrag quantifiziert werden und relativ zur Dauer eines globalen overshoots interpretiert werden. Zudem soll untersucht werden, ob eine Stabilisierung des Klimas bei einem Schwellwert für eine Dauer von 10 und 25 Jahren zu einer Stabilisierung der Massenbilanz des grönländischen Eisschilds führen kann.

WP1.3 Der Aufbau von Eisschilden - Simulation und Untersuchung des Beginns der letzten Eiszeit mit MPI-ESM

Das Projekt "WP1.3 Der Aufbau von Eisschilden - Simulation und Untersuchung des Beginns der letzten Eiszeit mit MPI-ESM" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Max-Planck-Institut für Meteorologie durchgeführt. Das übergeordnete Ziel dieses Projektes ist die Simulation und das Verständnis der langfristigen Klimaänderungen, die zum Aufbau der Eisschilde nach dem Ende des letzten Interglazials geführt haben. Durch die Berücksichtigung von sich verändernden Eisschilden im Modellsystem können dabei explizit die Wechselwirkungen zwischen Eisschilden und anderen Komponenten des Klimasystems untersucht werden. Geplant sind gekoppelte transiente Eisschild-Klimasimulationen vom Marinen Isotopenstadium (MIS) 5 bis ins frühe MIS 3 (125-45 ka, tausend Jahre vor heute). In diesem langen Zeitintervall kommt es zu wiederholtem Eisschildaufbau und -abbau. Die physikalischen Prozesse, die die zeitliche und räumliche Entwicklung der Eisschilde bestimmt haben, werden anhand des gekoppelten Modellsystems im Detail studiert. Ein Augenmerk liegt dabei auf dem Zeitpunkt der Schließung arktischer Ozeanpassagen und ihre Auswirkungen auf die Ozeanzirkulation, die Meeresoberflächentemperaturen, das Klima und die Kryosphäre. Außerdem wird die Rolle der Landoberfläche (z.B. Vegetationsänderungen) und von Eisschild-Atmosphäre-Rückkopplungen (z.B. durch stationäre atmosphärische Wellen) untersucht. Die Strategie von WG1 sieht vor, dass AWI, MPI-M und MARUM diese Experimente koordiniert durchführen und im Rahmen eines Modellvergleiches auswerten, um die Robustheit der Ergebnisse einordnen zu können. Die Simulationen werden ferner in Zusammenarbeit mit CC2 und CC3 mit Proxydaten verglichen und ausgewertet. Das Projekt am MPI-M ist für die Durchführung und Analyse der Simulationen mit dem gekoppelten MPI-M Modellsystem verantwortlich.

Fire - climate feedback in the Earth System

Das Projekt "Fire - climate feedback in the Earth System" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Max-Planck-Institut für Meteorologie durchgeführt. Fires are an integral Earth System process, which is controlled by climate and at the same time impacts climate in multiple ways. As such fires form a feedback mechanism in the Earth System, which might amplify or dampen climate change. At present this feedback is not well understood nor is it represented in current generation Earth System models used to study climate change. The proposed research project aims to quantify the fire-climate feedback by incorporating the integral role of fires into an Earth System Model (ESM). Together with improved observational based process understanding the project will analyze how fires have developed throughout Earth history and how single fire driven processes contribute to the overall fire climate impact. A mechanistic terrestrial biosphere fire model will be implemented into the ESM and fire mediated climate relevant processes will be coupled between the different ESM compartments, including the atmosphere, ocean and cryosphere. This cross-disciplinary research project will foster the understanding of past climate change and will hopefully allow a better assessment of human induced future climate change by further constraining the climate sensitivity of the Earth system.

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