Das Projekt "Teilvorhaben 1 (Modul A)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Max-Planck-Institut für Meteorologie durchgeführt. Das Projekt wird die Bedeutung der Landoberfläche (LO) für saisonale bis dekadische Klimavorhersagen (SDK) erfassen. Ein Beobachtungs- und Diagnosesystem wird für die LO entwickelt werden, das eine optimale Initialisierung von SDK ermöglicht. Hierbei soll eine umfassende, kombinierte Zustands- und Parameter-Schätzung des LO-Schemas eines Klimamodells erzielt werden unter simultaner Verwendung verschiedener LO-Variablen. Eine möglichst realistische Parameter-Optimierung auf der Modell-Rasterskala steht dabei im Vordergrund zur Verbesserung des Vorhersageskills der SDK. Das LO-Schema JSBACH wird für das geplante Vorhaben benutzt werden, das Teil des gekoppelten MPI-M Erdsystemmodells ist. Es werden Regionen identifiziert werden, wo das Gedächtnis der LO eine Wirkung auf das Klima hat, und auf welchen Zeitskalen die Wirkung spürbar ist; Potentiale neuer Satelliten-Beobachtungen für die Erdsystemforschung und einer verbesserten Schätzung des LO-Zustandes untersucht werden; die Wirkung von Beobachtungsdatensätzen und Initialisierungsprozeduren für SDK erfasst werden; ein kombiniertes, optimales Werkzeug zur Modellparameter- und Zustandsschätzung für die SDK-Initialisierung entwickelt werden; und Auswirkungen von Beobachtungs-Unsicherheiten auf Modellinitialisierung und Vorhersageskill ausgewertet werden. Hierbei wird der Vorhersageskill mittels gekoppelter und ungekoppelter Klimamodellsimulationen für die Vergangenheit und unabhängigen Beobachtungen verifiziert werden.
Das Projekt "Auswirkungen der Kohlenstoff- und Stickstofffluesse auf den Wasser- und Energiehaushalt der terrestrischen Biosphaere im Einzugsgebiet der Ostsee" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Max-Planck-Institut für Meteorologie durchgeführt. Ziel dieses Vorhabens ist die Einbindung biogeochemischer Prozesse in ein physikalisch basiertes Landoberflaechenmodell und die Untersuchung der Einfluesse von Stickstoff- und Kohlenstofffluessen an der Landoberflaeche auf die Wasserfluesse im stark anthropogen beeinflussten Einzugsgebiet der Ostsee. Im Rahmen dieses Vorhabens sollen die Funktion der terrestrischen Biosphaere im Einzugsgebiet der Ostsee als Senke/Quelle fuer Stickstoff und Kohlenstoff und die verantwortlichen Prozesse regional analysiert werden. Bestandteil dieses Vorhabens ist die Ergaenzung des Landoberflaechenmodells SEWAB um biogeochemische Module. Die Fragestellungen des Vorhabens sollen mittels einer Modellsimulation eines zehnjaehrigen Zeitraums untersucht werden. Dieses Vorhaben ist von Bedeutung fuer die regionale Klima- und Klimawirkungsforschung. Das Modell kann zur Untersuchung von positiven und negativen Folgen von Landnutzungsaenderungen herangezogen werden. Direkt werden die Ergebnisse helfen, in der Klimaforschung relevante Senken/Quellen fuer Stick- und Kohlenstoff und verantwortliche Prozesse aufzuzeigen.
Das Projekt "Nachwuchsgruppe Globaler Wandel: PermaRisk - Die Simulation von Erosionsprozessen in Permafrostlandschaften in einem wärmer werdenden Klima - eine Risikobewertung für Ökosysteme und Infrastruktur in der Arktis" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Alfred-Wegener-Institut Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung - Institut AWI - Forschungsstelle Potsdam durchgeführt. Die starke Klimaerwärmung in der Arktis führt zum Auftauen des Permafrostbodens und bedroht damit sowohl das Gleichgewicht von Ökosystemen als auch die Stabilität wichtiger Infrastrukturen. Das Forschungsprojekt PermaRisk wird ein neuartiges Modell für die Simulation von Erosions- und Massenbewegungsprozessen in Permafrostlandschaften entwickeln. Mit Hilfe dieser Technologie werden die Risiken der Klimaerwärmung in der Arktis erstmalig realistisch bewertet werden können. Landoberflächenmodelle, mit denen Prozesse in Permafrostlandschaften simuliert werden, sind momentan nicht in der Lage, Erosions- und Massenbewegungsprozesse darzustellen. Modellrechnungen zur zukünftigen Entwicklung des Permafrostes sind daher mit erheblichen Unsicherheiten belegt. Folgende Forschungsfragen sind daher bislang nicht beantwortet und stehen im Mittelpunkt des vorliegen Projekts: 1. Wie verändert sich die Intensität von Erosion und Massenbewegungen durch die Klimaerwärmung? 2. Welche Auswirkungen haben zukünftige Erosion und Massenbewegungen auf Infrastruktur und Ökosystemfunktionen wie die Bereitstellung von Energie, Wasser und Nährstoffe in der Arktis? 3. Welche Wechselwirkungen sind zwischen den Erosionsprozessen und dem Klima zu erwarten? Um diese kritischen Fragen zu beantworten, müssen die Fähigkeiten von Landoberflächenmodellen deutlich erweitert und verbessert werden.
Das Projekt "FOR1695: Agrarlandschaften unter dem Einfluss des globalen Klimawandels - Prozessverständnis und Wechselwirkungen auf der regionalen Skala (Regionaler Klimawandel) - P2: Boden-Pflanze-Atmosphäre-Interaktionen auf der regionalen Skala" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Hohenheim, Institut für Bodenkunde und Standortslehre, Fachgebiet Biogeophysik durchgeführt. Gekoppelte Atmosphären-Landoberflächenmodelle sind wichtige Werkzeuge, um die Auswirkungen des Klimawandels auf der regionalen Skala abzuschätzen. Diese Modelle sind ganz wesentlich von einer guten Beschreibung der Landoberflächenaustauschprozesse abhängig. Das Ziel des Teilprojektes ist es, das Verständnis der Boden-Pflanzen-Atmosphäre-Wechselwirkungen und ihre mathematische Beschreibung in Landoberflächenmodellen zu verbessern. Im Teilprojekt werden die Effekte, die die Integration eines mechanistischen Pflanzenwachstumsmodells (Bestandesmodell) in ein gekoppeltes Atmosphären-Landoberflächenmodell auf die Landoberflächenaustauschprozesse hat, untersucht, die Funktion des erweiterten gekoppelten Modells überprüft und die Frage beantwortet werden, wie detailliert Phänologie und Bestandesentwicklung modelliert werden müssen, um zuverlässige Projektionen des regionalen Klimas einschließlich der Auswirkungen auf Landwirtschaft, Landschaftswasserhaushalt und Landschaftsstruktur zu erzeugen. Die Datengrundlage für die Modellentwicklung und -überprüfung werden Langzeit-Eddy-Kovarianz- und Bodenwassermessungen bilden.