Maßnahmenpaket für klimafreundlicheren Onlinehandel entwickelt So können Online-Shops und Paketdienstleister CO₂ sparen Quelle: Umweltbundesamt So können Verbraucher*innen beim Online-Shoppen CO₂ sparen Quelle: Umweltbundesamt So könnte die Politik den Onlinehandel klimafreundlich machen: Quelle: Umweltbundesamt So könnten die Treibhausgas-Emissionen eines Onlinekaufs gesenkt werden Quelle: Umweltbundesamt Im Forschungsprojekt „Ökologisierung des Onlinehandels“ hat das Umweltbundesamt eine Roadmap entwickeln lassen, um den Onlinehandel klimafreundlicher zu gestalten. Viele Maßnahmen bei Retouren, Versandverpackungen und Logistik liegen bei Wirtschaftsakteuren und der Politik, aber auch Kundinnen*Kunden können durch ihr Verhalten zur Klimaentlastung beitragen. Im Forschungsvorhaben wurden die Treibhausgas -Emissionen typischer Abläufe bei Online-Einkäufen bilanziert. Neben der (in dieser Studie nicht betrachteten) Herstellung der Produkte, fallen die meisten Emissionen bei der Logistik der letzten Meile, bei Versandverpackungen und bei Retouren an. Für diese drei Bereiche wurden in der Studie mögliche Szenarien auf ihre Einsparpotenziale untersucht und daraus Zielwerte und Maßnahmen abgeleitet. Mit einer sogenannten Roadmap werden konkrete Schritte bis zum Jahr 2030 vorgeschlagen, die eine Reduktion der Treibhausgas-Emissionen eines Onlinekauf-Prozesses gegenüber einem vergleichbaren Onlineeinkauf ermöglichen. Wenn alle Optimierungspotenziale bei Versandverpackung, Retouren und Logistik gehoben werden, können pro beispielhaftem Onlineeinkauf zwischen 18 und 98 Prozent der Treibhausgas-Emissionen eingespart werden. Da es bei manchen Retouren zu einer Vernichtung der Waren kommt, werden in diesen Fällen auch die angefallenen CO 2 -Emissionen der Herstellung dem Onlinehandels-Prozess zugerechnet. Dies macht diesen Bereich besonders relevant. Die Roadmap enthält eine Vielzahl an detaillierten Maßnahmenvorschlägen für Politik, Handel, Zusteller und Kundinnen*Kunden, wie die Potenziale ausgeschöpft werden können, zum Beispiel: Bereich Retouren (Rücksendung bestellter Produkte) Um die Roadmap-Zielwerte eines ökologischen Onlinekaufs bis 2030 zu erreichen, wäre es notwendig, dass Verbraucher*innen 40 Prozent weniger Bestellungen zurücksenden (Rücksende-Quote unter 10 Prozent) und die Vernichtung der retournierten Waren durch die Händler müsste um 67 Prozent reduziert werden (auf unter 0,2 Prozent). Werden diese Ziele bis 2030 verfehlt, könnten Verbote von Warenvernichtung denkbar sein, denn die in der Herstellung angefallenen Emissionen machen den größten Anteil (bis über 90 Prozent) an den gesamten Emissionen auf dem Produktlebensweg aus. Um die Zahl der Retouren zu verringern, sollten Händler mehr und bessere Informationen über die Produkte bereitstellen, aber auch ihre Kundinnen*Kunden über die negativen Folgen von Retouren aufklären. Auch Rücksendegebühren sind denkbar. Damit Händler das Spenden retournierter Waren der Vernichtung vorziehen, sollte die Politik Anpassungen im Umsatzsteuergesetz vornehmen. Bereich Versandverpackungen Bis 2030 könnte fast ein Drittel der Produkte ohne zusätzliche Versandverpackungen auskommen, um Abfälle zu vermeiden. Bei 26 % der Sendungen ist der Versand in Mehrwegverpackungen bereits jetzt die beste Möglichkeit zur Optimierung. Derzeit liegt die Verbreitung von Mehrwegverpackungen im Versand unter 1 Prozent Marktanteil. Hier müssten Kundinnen*Kunden und Händler offen für neue Weg sein. Außerdem wäre die Einführung von Quoten denkbar, wenn die Zielwerte von mindestens 11 Prozent bis 2030 nicht erreicht werden. Bereich Logistik 80 Prozent der Treibhausgasemissionen je Lieferung auf der letzten Meile könnten durch eine Elektrifizierung der Lieferfahrzeuge und durch Lieferkonzepte mit Zwischenlagern und Fahrrädern (Micro Hubs) gespart werden. Die Politik kann hier fördernd eingreifen und zum Beispiel Ladeinfrastruktur und Raum für Micro Hubs bereitstellen. Mindestens 20 Prozent der Emissionen pro Einkauf könnten eingespart werden, indem die Zustellungen an Paketshops oder -stationen erfolgt (statt an die einzelnen Besteller*innen nachhause). Hier sollte die Quote von 13 auf 40 Prozent gesteigert werden. Kundinnen*Kunden müssten mithelfen, indem sie diese Lieferoption wählen und ihre Pakete ohne eigenen PKW von den Paketshops und -stationen abholen. „Instant Delivery“- Angebote, bei denen die Bestellung beschleunigt geliefert wird, sollten zurückgefahren werden. Durch sie können mindestens 60 Prozent mehr Emissionen entstehen als bei einem Vergleichsszenario mit Standard-Lieferzeiten. Mehr Informationen und Hilfestellungen für Handel und Verbraucher*innen Das UBA hat im Verlauf der Studie bereits verschiedene Hilfestellungen entwickelt und veröffentlicht: Der Online-Leitfaden für mehr Umweltfreundlichkeit im Onlineshop informiert Händlerinnen*Händler zu ökologischen Aspekten bei Shop-Gestaltung, Produktauswahl, Kommunikation und Vertrieb. Der Verbraucherratgeber zum Onlineshopping fasst Hinweise zu umweltfreundlichem Onlineshoppen zusammen. Mit der nun veröffentlichten Roadmap werden für alle Akteure, aber primär für die Politik und Wirtschaft, detaillierte Möglichkeiten präsentiert, damit die Herausforderungen gemeinsam gelöst werden können. Weitere Informationen Das Forschungsvorhaben ist eins von zwei Projekten, die seit 2018 im Rahmen der Leuchtturm-Initiative des Bundesministeriums für Umwelt, Naturschutz, nukleare Sicherheit und Verbraucherschutz ( BMUV ) "Wege und Bausteine einer digitalen Agenda für nachhaltigen Konsum" gestartet wurden. Damit reagierte die Bundesregierung im Rahmen der Umsetzung des Nationalen Programms für Nachhaltigen Konsum (NPNK) auf den Strukturwandel an der Schnittstelle von Digitalisierung und Konsum. Ein seit Jahren immer wichtiger werdender Bereich, denn die damit verbundenen strukturellen, technologischen und kulturellen Veränderungen haben erheblichen und tiefgreifenden Einfluss auf unsere Konsumgesellschaft und deren potenzielle Ausgestaltung in Richtung Nachhaltigkeit . Mit der Verabschiedung des NPNK 2016 wurde durch die Bundesregierung erstmals der Bedeutung von Konsummustern im Kampf gegen den Klimawandel Rechnung getragen. Eine Aktualisierung im Jahr 2021 sieht vor, die Treibhausgasemissionen privater Haushalte bis 2030 zu halbieren. Dazu wurde in einem ersten Teilprojekt „Digitalisierung von Märkten und Lebensstilen“ in verschiedenen Bereichen ausprobiert, wie die Potenziale der Digitalisierung für umweltfreundlicheren Konsum genutzt werden können. Ergebnisse waren zum Beispiel Webseminare zu „grünem Nudging“ (Anreize) im Onlinehandel, Infographiken für digitale sozial-ökologische Initiativen und Webseminaren für Lehrende zu den Themen Hard- und Software sowie Online-Marketing. Die Forschungen in dem Vorhaben haben auch gezeigt, dass die häufige Wahrnehmung von Werbung Konsumwünsche erzeugen kann und dass fehlende Umweltinformationen über Produkte im Onlinehandel noch ein Problem bei der Entscheidung für nachhaltigen Konsum darstellen. Daran anknüpfend wurde im nun abgeschlossenen Vorhaben zur Ökologisierung des Onlinehandels zunächst die Auswirkung auf Treibhausgasemissionen erfasst, bewertet und daraus mittels Szenarien und Beispielkäufen die vorgestellten Ziele und Handlungsmöglichkeiten abgeleitet.
Im vorliegenden Bericht wird das Potential von Nudges für den Bereich des nachhaltigen Konsums untersucht. Nudges sind politische Instrumente und können als „Anstupser“ verstanden werden, die auf verhaltensökonomischen Erkenntnissen beruhen und Verhaltensänderungen hervorrufen sollen. Im Bericht werden nach einer kriterienbasierten Auswahl von Nudges, Kosten-Nutzen-Verhältnisse, die rechtliche Zulässigkeit, sowie die Akzeptanz bei Verbraucherinnen und Verbrauchern erhoben. Es werden fünf Good Practices aus den Bereichen „Bauen und Wohnen“, „Mobilität“ und „Ernährung“ vorgestellt. Abschließend wurden Umsetzungsszenarien und Handlungsempfehlungen für die Politik und Forschung abgeleitet. Veröffentlicht in Texte | 69/2017.
Viele Umweltzerstörungen werden auf privaten Konsum zurückgeführt. Dessen negative Auswirkungen entstehen oft in Folge zahlreicher einzelner, an sich harmloser Verbraucherentscheidungen, wie beispielsweise Flugreisen oder Fleischkonsum. Zum Umweltproblem entwickeln sie sich dadurch, dass zu viele bzw. eine zunehmende Zahl an Menschen konsumieren. Der vorliegende Bericht diskutiert dieses Problem unter dem Titel der Mengenproblematik. Er fragt, ob es aus Gründen der intra- und intergenerationellen Gerechtigkeit nicht eher geboten wäre, dass Umweltpolitik privaten Konsum viel stärker reguliert und inwiefern diese Eingriffe mit dem liberalen Freiheitsbegriff vereinbar sind. Der Bericht argumentiert dafür, dass Konsum immer eine öffentliche Angelegenheit ist, dass es sinnvoll ist, die Mengenproblematik nicht primär und ausschließlich am Ende bei den Verbrauchenden zu „privatisieren“ sondern in gesellschaftliche Fragen einer Suffizienzpolitik einzubetten. Daher kann ethisch begründet werden, dass Konsum als Teil von Lebensformen Gegenstand von Umweltpolitik werden muss, damit die Mengenproblematik bearbeitet werden kann.
Nudging: Impulse für nachhaltigen Konsum Beim Umzug eine Probekarte ansässiger Verkehrsbetriebe erhalten oder beim Duschen auf dem Display beobachten, wie dem Eisbär die Scholle unter den Tatzen wegschrumpft – zwei Beispiele einer aktuellen UBA-Studie für Impulse zu nachhaltigem Konsumverhalten. Das der Studie zugrundeliegende Prinzip Nudging, also „Anstupsen“, wird bereits seit einigen Jahren viel diskutiert und oft missverstanden. Neben der Verbrauchsanzeige für die Dusche und der Förderung der ÖPNV-Nutzung mit Probekarten wurden in der Studie drei weitere Beispiele für Impulse Richtung zukunftsfähiger Konsumhandlungen ermittelt. Ein unmittelbares Verbrauchsfeedback kann zum Sparen von Heizenergie anregen. In unterschiedlich große Fächer unterteilte Einkaufswagen können ein Gefühl für das gesunde und umweltfreundliche Maß an Fleisch oder Süßigkeiten vermitteln,oder die geeignete Anordnung der Lebensmittelauslage am Buffet kann zu einer nachhaltigeren Essensauswahl verhelfen. Die Studie nimmt das Konzept hinter dem kontrovers diskutierten Ansatz des Nudging unter die Lupe und zeigt anhand von Beispielen, ob und wie diese Methodik zur Förderung eines umweltbewussten Konsums beitragen kann. Das beauftragte ConPolicy Institut hat dazu weit über 300 internationale Beiträge gesichtet und 20 Anwendungsbeispiele gefunden. Diese wurden nach Kriterien wie der Übertragbarkeit in deutsches Recht, Umweltrelevanz und Kosten-Nutzen Analysen letztlich auf die fünf genannten Beispiele verdichtet. Kritik am Nudging Kritisiert wird am Nudge-Konzept oft, es sei manipulativ und würde die Schwächen der Menschen ausnutzen – die zum Beispiel in vielen Situationen nicht rational handeln und sich vom Kontext beeinflussen lassen. Nach dem gemeinsam von Nobelpreisträger Richard Thaler und Cass Sunstein entwickelten Ansatz, berücksichtigt Nudging grundsätzlich menschliche Verhaltenstendenzen, zum Beispiel um Kommunikation erfolgreicher zu machen. Dies wird auch ohne den Stempel „Nudge“ in moderner Umweltkommunikation angewendet. Ein Plakat mit viel Text zu überfrachten wird nicht zur Vermittlung einer einfachen Botschaft beitragen. Auch klassische Informationsinstrumente wie die Energieverbrauchskennzeichnung können somit unter Nudging subsummiert werden. Die Studie zeigt auf, dass die Berücksichtigung von Verhaltenstendenzen in der Umweltkommunikation und Umweltpolitik nicht per se neu ist. Wahlfreiheit muss nicht beschränkt werden Nach den Ergebnissen der Untersuchung liegt die Stärke von Nudges vor allem darin, dass Verhaltensänderungen erreicht werden können, ohne dass die Wahlfreiheit von Verbraucherinnen und Verbrauchern beschränkt wird. So ist bei besonders wirksamen Voreinstellungen die ökologische Option – zum Beispiel doppelseitiges Drucken – automatisch gewählt und führt direkt und einfach zu nachhaltigem Konsum ohne dass andere Optionen ausgeschlossen oder gar gesetzlich verboten sind. Die Regulierungs- und Eingriffstiefe von Nudges ist somit sehr niedrig. Stark diskutiert wird auch die Frage nach der Legitimation, also wer festlegen kann, was die „beste“ Option ist. Im Fall von Umwelt- und Klimaschutzmaßnahmen ist die ökologisch beste Option durch die legitimierten Ziele der Bundesregierung zum Beispiel zum Stromeinsparen gegeben. Durch Nudges haben Verbraucherinnen und Verbraucher in den meisten Fällen auch ökonomische Vorteile und ist die Sparaktion auch wirtschaftlich vernünftig. Andere Optionen bleiben dennoch offen. Nationales Programm zu nachhaltigem Konsum Bestandteil der Studie sind außerdem Umsetzungsszenarien für die einzelnen Maßnahmen. Diese sollen im Rahmen des nationalen Programms für nachhaltigen Konsum weiter verfolgt werden.
Im vorliegenden Forschungsvorhaben wird das Potential von Nudges für den Bereich des nachhaltigen Konsums mit Schwerpunkt auf ökologischen Konsum untersucht. Nudges sind politische Instrumente und können als "Anstupser" verstanden werden, die auf psychologischen und verhaltensökonomi-schen Erkenntnissen beruhen und Verhaltensänderungen bei den Steuerungsadressaten hervorrufen sollen. Im vorliegenden Bericht wird das Konzept zuerst definiert und hergeleitet. Danach werden Nudges in die ökologische Verbraucherpolitik eingeordnet. Anschließend werden in einer systemati-schen Literaturrecherche Anwendungsbeispiele dargestellt. Es folgt eine kriterienbasierte, schrittwei-se Auswahl von Nudges zum Zweck einer tieferen Analyse und potentiellen Anwendung. Selektionskri-terien sind hierbei das Kosten-Nutzen-Verhältnis der Maßnahme, die rechtliche Zulässigkeit in Deutschland, sowie die Akzeptanz bei Verbraucherinnen und Verbrauchern. Die schließlich fünf iden-tifizierten Good Practices entstammen den Konsumbereichen "Bauen und Wohnen", "Mobilität" und "Ernährung". Auf der Grundlage von Diskussionen im Rahmen eines Multi-Stakeholder-Workshops werden diese verfeinert. Abschließend werden konkrete Umsetzungsszenarien vorgeschlagen und Handlungsempfehlungen für die Politik und Forschung abgeleitet. Quelle: Forschungsbericht
UV-Strahlung ist der entscheidende, umweltbedingte Risikofaktor für die Entstehung von Hautkrebs. Wie stark und auf welche Weise sich Menschen UV-Strahlung aussetzen, beeinflusst deren Hautkrebsrisiko. Ergänzend zur Verhaltensprävention durch Bildungs- und Aufklärungsarbeit (z.B. Kampagnen zum Sonnenschutz) und zur Verhältnisprävention (z.B. bauliche Maßnahmen) stellt das so genannte "Nudging" einen Ansatz dar, der an der Schnittstelle zwischen den beiden Präventionsformen liegt: Wie lassen sich beispielsweise schattenspendende Strukturen an Schulen so gestalten, dass die Schüler*innen diese gerne nutzen (und sich somit die Wahrscheinlichkeit der Nutzung erhöht)? Eine Antwort auf diese Frage bietet die im vorliegenden Vorhaben entwickelte Nudge-Maßnahme Nr. 10 ("Sonnensegel-Bau-Set für Schulen"). Gemäß den amerikanischen Wissenschaftlern Thaler und Sunstein (2008), die den Begriff des Nudgings maßgeblich geprägt haben, basieren Nudge-Maßnahmen immer auf vollständiger Transparenz. Sie sind offensichtlich für die durch die Maßnahme Angesprochenen und es ist leicht, sich anders zu verhalten, wenn die Angesprochenen dies möchten (im Beispiel: die Schüler*innen halten sich in der Sonne auf und nicht unter dem Sonnensegel). Dieser Grundsatz der Transparenz wird durchgehend im vorliegenden Vorhaben beachtet. Im Bereich UV-Schutz existieren bereits viele unterschiedliche, wissenschaftlich fundierte Ansätze zur Prävention. Allerdings wurden die Anwendungsmöglichkeiten von Nudging in diesem Bereich bisher noch nicht systematisch diskutiert. Die vorliegende Studie zielte deshalb darauf ab, bestehende Ansätze von Nudging im UV-Schutz systematisch zu beleuchten. Ausgehend von dieser Literaturanalyse wurden gemeinsam mit Vertreter*innen der Zielgruppen (a) Kita-Kinder und -erzieher*innen sowie (b) Jugendliche zehn konkrete Prototypen von Nudge-Maßnahmen zur Förderung des UV-Schutzes entwickelt. Die gewonnenen Erkenntnisse wurden auf ein weiteres Anwendungsfeld – den Radonschutz – übertragen.
Das Projekt "Untersuchungen von Änderungen der Klimavariabilität während der letzten 130 000 Jahre basierend auf einem Eisbohrkern von Skytrain Ice Rise, Westantarktis (CliVarSky130)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Deutsche Forschungsgemeinschaft durchgeführt. Die Westantarktis ist eine der Regionen der Erde, die am sensibelsten auf den aktuellen Klimawandel reagiert. Ein Zusammenbruch dieses Eisschildes in einem wärmeren Klima würde dramatische Folgen für den globalen Meeresspiegelanstieg haben. Dabei spielt nicht nur der Anstieg der globalen Mitteltemperatur eine Rolle, sondern in gleichem Maße auch Veränderungen der Klimavariabilität. Diese Veränderungen können das labile westantarktische System an Kipppunkte bringen, die wiederum zu unwiderruflichen eisdynamischen Prozessen führen. Um diese zum Teil abrupten Veränderungen in Zukunft besser einschätzen zu können, müssen diesbezügliche Modellprojektionen auf einer soliden Datenbasis stehen. Paläoklimatische Zeitreihen, in diesem Fall aus Eisbohrkernen, bieten solch eine Datengrundlage. Besonders interessant sind hierbei Zeitreihen, die zurückreichen in das letzte Glazial, oder idealerweise in die davorliegende letzte natürliche Warmzeit (ca. 110 000 - 130 000 Jahre vor heute). Solche langen Zeitreihen aus der Westantarktis sind allerdings bisher nur spärlich vorhanden. Im Rahmen des WACSWAIN Projekts (WArm Climate Stability of the West-Antarctic Ice sheet in the last iNterglacial) wurde kürzlich ein neuer Eiskern auf Skytrain Ice Rise gebohrt, der einen Zeitraum bis 126 000 Jahre vor heute abdeckt. Umfassende kontinuierliche Datensätze der stabilen Wasserisotope, der chemischen Spurenstoffe und der physikalischen Parameter wurden im Rahmen von WACSWAIN erhoben und stehen nun für weitere Analysen zur Verfügung. Außerdem wurden zum ersten Mal parallel zu den kontinuierlichen Messungen ausschnittweise Abschnitte des Kerns mit der ultra-hochauflösenden Methode der Laser Ablation (LA-ICP-MS) auf ihren Spurenstoffgehalt untersucht. Dies erlaubt die Analyse von Veränderungen in bisher nicht verfügbarer Detailliertheit. Das Ziel des hier vorgestellten Projektes ist es diese hochaufgelösten Signale zusammen mit den kontinuierlichen zu nutzen, um die Veränderungen der Klimavariabilität in dieser Region der Westantarktis in beispielloser Genauigkeit für den letzten glazialen Zyklus statistisch zu analysieren. Ein besonderer Fokus wird dabei auf Phasen mit abrupten Änderungen in den Temperatur- und Eisbedeckungsproxies, wie zum Beispiel einem signifikanten Anstieg der marinen Ionenkonzentration und der Wasserisotope im frühen Holozän, liegen. Die statistischen Analysen der vergangenen Klimavariabilität (Varianz, Amplitude, Skalierungsfaktoren) werden im Folgenden genutzt, um die aktuell zu beobachtenden Veränderungen in der Westantarktis besser verstehen zu können. Dies wird zusätzlich unterstützt durch das Testen der wissenschaftlichen Hypothesen über die Ursachen der Veränderungen mittels spezifischer, isotopengetriebener globaler Zirkulationsmodelle, sowie chemischer Transportmodelle atmosphärischer Spurenstoffe. Dieses Projekt wird somit einen wichtigen Beitrag zum Verständnis der westantarktischen Klimasystems in der Vergangenheit und Zukunft leisten.
Das Projekt "Teilvorhaben: Inhaltliche Anforderungen sowie Umsetzung und Anwendung unter Berücksichtigung von Anreizmechanismen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Johann Wolfgang Goethe-Universität Frankfurt am Main, Fachbereich 02 Wirtschaftswissenschaften - Wirtschaftsinformatik/Informationswirtschaft, Professur für Wirtschaftsinformatik und Informationsmanagement durchgeführt. Das Projekt SECAI setzt durch den Einsatz von Künstlicher Intelligenz im Edge-Cloud-Umfeld intelligente, ökologisch nachhaltige und schnell umsetzbare Lösungen für das Heizen von Privatwohnungen an der Schnittstelle der Domänen Smart Living und Energie um. Zur Reduktion des Verbrauchs von Brennstoffen sowie den daraus resultierenden Heizkosten wird in dem Projekt ein Edge-Cloud-basiertes KI-System zur dezentralen Heizungssteuerung, das durch Retro-Fitting in Bestandsgebäuden installiert werden kann, entwickelt. Das Teilprojekt 'Inhaltliche Anforderungen sowie Umsetzung und Anwendung unter Berücksichtigung von Anreizmechanismen' schafft im Rahmen von SECAI zunächst eine Projektgrundlage durch die Aufarbeitung der inhaltlichen Anforderungen und deren Konsolidierung in der Anforderungsanalyse. Im Fokus des Teilprojekts steht die Implementierung der Sustainable-Heating-Lösung mittels Algorithmen der künstlichen Intelligenz und dem Human-in-the-Loop-Ansatz. Das Teilprojekt untersucht dabei insbesondere die Schnittstelle zwischen Anwendern und den Algorithmen der künstlichen Intelligenz. Dabei gilt es etwa durch den Einsatz gezielter Anreizstrategien (Nudging) den Effekt zu verstärken und dabei den Prozess der Decision-Augmentation der Nutzenden der SECAI-Lösung zu untersuchen. Dies stellt sicher, dass effektive Strategien zur nachhaltigen Reduktion von Heizkosten unter Vermeidung von Rebound-Effekten getroffen werden können.
Das Projekt "Optimal Nutzung von Polarimetrie und Kovarianzen der Beobachtungsfehler für niederschlagsinduzierte Flutvorhersagen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Rheinische Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn, Meteorologisches Institut durchgeführt. Das Ziel unseres IDEA-S4S-Antrags ist es, die Darstellung und Vorhersage von Starkniederschlägen in Norditalien mit komplexem Gelände erheblich zu verbessern (Davolio et al., 2017). Die übergeordneten Ziele der gemeinsamen Forschungspläne lauten wie folgt: O1: Nutzung von Radarpolarimetrie (zusätzliche Informationen, die von hochmodernen Radaren zur Verfügung gestellt werden) für die Datenassimilation zur besseren Darstellung und Vorhersage von schweren konvektiven Niederschlägen und langanhaltenden intensiven Niederschlägen. O2: Bewertung und mögliche Verbesserung der Genauigkeit der verarbeiteten polarimetrischen Variablen durch die Firma Leonardo (https://www.leonardo.com) sowie der radarbasierten Niederschlagsfelder, die für das Latent-Heat Nudging verwendet werden. Da die operationellen Arpa-Piemonte C-Band-Radare in größeren Höhen (770 m bzw. 1400 m) installiert sind, werden nicht nur durch die Verwendung moderner polarimetrischer Niederschlagsschätzer, sondern auch durch die Einbeziehung des X-Band- Radars in der Region Piedmont (Turin) deutliche Verbesserungen erwartet. O3: Implementierung der operationellen Berechnung und 3D-Datenassimilation des polarimetrisch abgeleiteten Flüssigwassergehalts (LWC) und Eiswassergehalts (IWC) für die Radare Arpae-SIMC und Arpa Piemonte. O4: Implementierung der vertikalen Kovarianzen der Beobachtungsfehler für Radardaten im operationellen Datenassimilationssystem von Arpae-SIMC zur Verbesserung der Analyse- und Vorhersagegenauigkeit. O5: Bewertung der Verbesserungen bei der Niederschlagsvorhersage auf der Grundlage von Hindcasts.
Das Projekt "Die Rolle von gekoppelten versus ungekoppelten Reanalysen für die Initialisierung der dekadischen Klimaprognosen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Deutsche Forschungsgemeinschaft durchgeführt. Die Nachfrage nach zuverlässigen Klimaprognosen in verschiedenen sozioökonomischen Sektoren wird in der Zukunft steigen. Untersuchungen der Vorhersagbarkeit des Klimasystems auf zwischenjährlichen bis dekadischen Zeitskalen zeigen, dass eine Initialisierung der Erdsystemmodelle (ESM) mit Ozean- und Atmosphärenbeobachtungen die Vorhersage regionaler Klimagrößen verbessert. Jedoch leiden dekadische Klimaprognosen unter Initialisierungsschocks und systematischen Modellfehlern, welche die Vorhersagefähigkeit einschränken. Die Größe des Problems ist jedoch unbekannt. Zur Reduktion von Initialisierungsschocks in dekadischen Klimaprognosen sind ESM-Assimilationen, die Anfangsbedingungen dynamisch konsistent abschätzen können, ein möglicher Ansatz. Das vorliegende Projekt zielt darauf ab, den Einfluss von dynamisch konsistenten Anfangsbedingungen auf die Vorhersagegüte dekadischer Klimaprognosen zu quantifizieren.Unter einer Vielzahl von gekoppelten Datenassimilationsmethoden (GDA) ist die adjungierte Methode eine der vielversprechendsten. Da ihr Resultat die dynamischen ESM-Gleichungen respektiert, kann man damit eine dynamisch selbstkonsistente räumliche und zeitliche Evolution des Klimazustands erstellen, die für die Initialisierung der dekadischen Klimaprognosen anwendbar ist. Zu diesem Zweck wird das gekoppelte adjungierte Modell mittlerer Komplexität CESAM (Centrum für Erdsystemforschung und Nachhaltigkeit Erd-System Assimilations-Modell) verwendet werden, um eine gekoppelte Ozean-Atmosphäre-Reanalyse zu erzeugen. Die Reanalyse wird als Anfangsbedingung für retrospektive Klimasimulationen dienen. Die Klimasimulationen werden mit verfügbaren Beobachtungen des Erdsystems verglichen werden, um die Vorhersagegüte des CESAMs zu evaluieren. Das in der CESAM implementierte dekadische Vorhersagekonzept wird sich auf die mehrjährige Variabilität der großskaliger Prozesse und Feedbacks innerhalb des gekoppelten Klimasystems konzentrieren. Der Vorteil des Vorhabens liegt in der Verfügbarkeit und der rechnerischen Effizienz des adjungierten CESAM-Modells. Da die Programmierung der adjungierten Codes für ESMs jedoch keine triviale Aufgabe ist, hat die adjungierte GDA-Methode im dekadischen Klimaprognosebereich bisher keine weitverbreitete Anwendung gefunden. Daher ist die Nützlichkeit adjungierter GDA für die Initialisierung der dekadischen Klimaprognosen noch zu verstehen und zu demonstrieren; dies ist das Hauptziel dieses Forschungsvorhabens. Innerhalb des modellkonsistenten Ansatzes werden Initialisierungsmethoden verglichen werden, die sowohl auf der gekoppelten Reanalyse als auch auf der einzelnen Ozean und Atmosphäre Reanalysen (einer weit verbreiteten Strategie) basieren. Diese Ergebnisse werden als Richtschnur für zukünftige Initialisierungsentwicklungen in komplexeren ESMs dienen.
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