Das Projekt "Veränderungen im Süßwassergehalt des Arktischen Ozeans in den Jahren 2006-2008 im Vergleich zu 1992-1999" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Stiftung Alfred-Wegener-Institut für Polar- und Meeresforschung e.V. in der Helmholtz-Gemeinschaft (AWI) durchgeführt. Die Studie kommt zu dem Ergebnis, dass der Süßwassergehalt des oberen Arktischen Ozeans seit den 1990er Jahren um etwa 20 Prozent zugenommen hat. Das entspricht einem Anstieg von ca. 8.400 Kubikkilometern und hat dieselbe Größenordnung wie die Menge an Süßwasser, die im Mittel jährlich aus diesem Meeresgebiet in flüssiger oder gefrorener Form exportiert wird. Der Gehalt an Süßwasser im oberflächennahen Arktischen Ozean steuert, ob Wärme vom Ozean an die Atmosphäre oder an Eis abgegeben wird. Er wirkt sich auch auf die globale Ozeanzirkulation aus. Etwa zehn Prozent der globalen Festlandsabflüsse münden über die sibirischen und nordamerikanischen Flüsse in die Arktis, dazu kommt relativ salzarmes Wasser aus dem Pazifik. Dieses Süßwasser legt sich als leichte Schicht auf die tieferen salzreichen Ozeanschichten und koppelt damit auch deren Wärme von Eis und Atmosphäre weitgehend ab. Veränderungen dieser Schicht sind daher wichtige Steuergrößen für den sensiblen Wärmehaushalt der Arktis. Es ist zu erwarten, dass die zusätzliche Süßwassermenge im oberflächennahen Arktischen Ozean in den kommenden Jahren in den Nordatlantik ausströmen wird. Die Menge des aus der Arktis strömenden Süßwassers beeinflusst die Tiefenwasserbildung in der Grönlandsee und der Labradorsee, und hat damit Auswirkungen auf die globale Umwälzzirkulation des Ozeans. Insgesamt über 5.000 gemessene Salzgehaltsprofile wurden ausgewertet. Um die Tiefenverteilung des Salzgehalts zu messen, wurden Sonden von Schiffen aus eingesetzt oder an großen Eisschollen angebracht, so dass die Daten während der Eisdrift aufgezeichnet wurden. Auch Messwerte von U-Booten gingen in die Analysen ein. Ein Großteil der Daten stammt aus Expeditionen während des Internationalen Polarjahres 2007/08.Die starken Veränderungen in den oberen Wasserschichten bestehen in erster Linie aus einer Abnahme des Salzgehalts. Ein weiterer aber geringerer Effekt ist, dass die salzarmen Schichten mächtiger sind als früher. Der Süßwassergehalt des Arktischen Ozeans kann durch vermehrte Meereis- oder Gletscherschmelze, Niederschläge, oder über Flusseinträge zunehmen. Ein geringerer Export von Süßwasser aus der Arktis - in Form von Meereis oder flüssig - führt ebenfalls dazu, dass der Süßwassergehalt steigt. Die Autoren der Studie nennen veränderten Export von Süßwasser und veränderte Einträge aus den küstennahen Bereichen Sibiriens in den zentralen Arktischen Ozean als wahrscheinlichste Gründe. Mit Hilfe des gekoppelten Ozean-Meereis-Modells NAOSIM wurden die beobachteten Vorgänge simuliert. Die Modellexperimente erlauben, längere Zeiträume zu untersuchen, also auch Zeiten abzubilden, für die keine Messdaten vorliegen. Das Modell liefert auch wichtige Einblicke in die Ursachen des an- und abschwellenden Süßwassergehaltes und zeigt die große Bedeutung des lokalen Windfeldes. Messungen und Modell zeigen darüber hinaus, dass die Veränderungen des arktischen Süßwassergehaltes weit größere Gebiete umfassen als bisher angenommen.
Das Projekt "Hydrologische Untersuchungen in den Einzugsgebieten des Mantelbachs, Brenkenbachs und Mühlbachs in Dossenheim" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Heidelberg, Geographisches Institut Heidelberg durchgeführt. Ziel dieses Projektes ist die Erfassung der Abflussdynamik der Bäche Mantelbach, Brenkenbach und Mühlbach, die ihr Quellgebiet im Odenwald haben und über die östliche Grabenschulter des Rheingrabens in Richtung Dossenheim entwässern. Das bereits vorhandene Hochwassserrückhaltebecken am Mantelbach soll über eine Niederschlags-Abfluss-Modellierung für einen 100-jährlichen Hochwasserschutz neu dimensioniert werden. Das verwendete Niederschlags-Abfluss-Modell (NASIM) wird dabei im Laufe des Projektes über Feldmessungen von Niederschlägen, Abflüssen, Bodenfeuchte u.a. kalibriert. Die Installation eines hydrologischen Sondermessnetzes mit registrierenden Pegeln und Niederschlagsschreibern ermöglicht hydrologische Grundlagendaten zur Kalibrierung des Modells. Der Anteil des Niederschlags, der nicht als Oberflächenabfluss abgeführt wird, sondern durch Infiltration in den Boden gelangt und anschließend als Interflow austritt sowie der Anteil, der als Basisabfluss oder über Klüfte abgeführt wird, soll in Geländeversuchen durch den Einsatz von Markierungsstoffen (Salz- und Fluoreszenztracern), mit Hilfe von Beregnungsversuchen sowie über die Isotopenzusammensetzung des Wassers bestimmt werden. Sollte das vorhandene Volumen des Hochwasserrückhaltebeckens am Mantelbach für den 100jährlichen Hochwasserfall nicht ausreichen, werden aufgrund der Untersuchungsergebnisse ergänzende Hochwasser-Schutzmaßnahmen mit dezentralem Charakter ausgewiesen.
Das Projekt "Vorhaben: Entwicklung und Optimierung eines Ozean-Meereis Vorhersagemodells für das Nordpolarmeer" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Alfred-Wegener-Institut für Polar- und Meeresforschung durchgeführt. Ziele des Vorhabens sind die Weiterentwicklung und der Einsatz des regionalen, hochauflösenden Ozean-Meereis-Modells NAOSIM (North Atlantic/Arctic Ocean-Sea Ice Model) für die Vorhersage der für eine Eisroutenberatung der Schifffahrt relevanten Eisverhältnisse über einen Prognosezeitraum von 7- 10 Tagen. Dieses Modell ist als Vorwärtsmodell die Grundlage für ein Assimilations- und Vorhersagesystem. Das Modell liefert in der Vorhersagephase seitliche Randbedingungen für das lokale Ozean-Eis-Modell HAMSOM sowie die unteren Randbedingungen für das Atmosphärenmodell METRAS des Verbundes. Das Modell wird benutzt, um Eis- und Ozeanparameter in der Vorhersageperiode zu simulieren und diese für die Eisroutenoptimierung zur Verfügung zu stellen. Ein am AWI entwickeltes Meereis-Vorhersagemodell soll wesentlich verbessert werden, indem früher erarbeitete Empfehlungen zur Verbesserungen des Meereismodells in ein deutlich höher auflösenden Modell implementiert und getestet werden. Realistische Modellverbesserungen, die zum jetzigen Zeitpunkt für eine schifffahrtsrelevante Kurz- und Mittelfristvorhersage essentiell erscheinen, werden hinsichtlich der Verbesserung des Vorhersageskills des Modells bewertet. Das geschieht durch Anwendung auf zeitlich zurück liegende Episoden mit guter Beobachtungsgrundlage. Anschließend sollen die als notwendig erachteten Verbesserungen in das Vorhersagemodell und das adjungierte Modell zur Initialisierung der Vorhersage eingebaut werden.
Das Projekt "Vorhaben: Großskalige Entwicklung des arktischen Meereises und ihre Bedeutung für die Ozeanzirkulation" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Alfred-Wegener-Institut für Polar- und Meeresforschung durchgeführt. Ziele: Übergreifendes Ziel des Verbundes ist es, neue satellitengestützte Methoden zur Erfassung des Seeeises und der dynamischen Ozeantopographie zu entwickeln und zu validieren, die gekoppelten Ozean-Atmosphärenmodelle des Arktischen Ozeans zu verbessern, und insbesondere die Wirksamkeit der Tiden besser in den Modellen abzubilden. Ziel des vorliegenden Vorhabens ist es, das Verständnis der großskaligen Meereisentwicklung und dessen Auswirkungen auf die Ozeanzirkulation zu vertiefen und die existierenden Ozean-Meereis-Modelle zu verbessern.
Das Projekt "Vorhaben: Integration eines Meereisvorhersagesystems mit einem hochauflösenden, variationellen Datenassimilationssystem und Validierung des Gesamtsystems" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von O.A.Sys - Ocean Atmosphere Systems GmbH durchgeführt. Ziel dieses Vorhabens ist der Aufbau des Assimilationssystem ICEDAS. Es soll dazu dienen Eisnavigation durch die Arktis ökonomischer und sicherer zu machen. ICEDAS wird mithilfe der variationellen Methode Beobachtungsdaten assimilieren. Es basiert dabei auf dem gekoppelten Meereis-Ozean-Modell NAOSIM. Räumlich wird das gesamte Nordpolarmeer abgedeckt. Prognosen über die Eisverhältnisse und ihrer Dynamik auf der geplanten Route werden durch numerische Simulationsmodelle des Verbundes erstellt, die ausgehend von einem optimierten Anfangszustand sowie Randdaten das arktische Meereis-Ozean System errechnen. ICEDAS dient zur Bestimmung dieser Daten, die insbesondere bei Kurzfristvorhersagen auf Zeitskalen von Tagen bis Wochen von entscheidender Bedeutung sind. In enger Zusammenarbeit mit Verbundpartnern wird das auf NAOSIM basierende Assimilationssystem ICEDAS entwickelt. Es wird auf die für die Eisnavigation wichtigen zeitlichen und räumlichen Skalen zugeschnitten und optimiert die Anfangszustände von Eis und Ozean. Hierbei werden Fernerkundungs- und In-situ Daten, die den Zustand von Eis und Ozean abbilden, mithilfe der variationellen Methode assimiliert. Des Weiteren beinhaltet ICEDAS ein auf NAOSIM basierendes Vorhersagesystem. Diese Komponenten werden durch OASys integriert und validiert. Verbesserte Modellparameterisierungen und neu entwickelte Module werden im Laufe des Projektes eingepflegt.