Grundlage für die hier dargestellten Karten sind die drei sozioökonomische Szenarien der Gesellschaft für wirtschaftliche Strukturforschung (GWS). Mittels des ökonomischen Modells PANTA RHEI Regio wurde auf Kreisebene die Siedlungs- und Verkehrsflächenentwicklung bis 2045 berechnet. Die hier dargestellten Karten sind mit Hilfe des Land Use Scanner (LUS) durch das Bundesinstitut für Bau-, Stadt- und Raumforschung, Bonn (BBSR) berechnet worden. Der Land Use Scanner basiert auf einem Optimierungsmodell, das die mit PANTA RHEI Regio berechneten Landnutzungsveränderungen auf Kreisebene auf einem 100×100 m Raster nach bestmöglicher Eignung verteilt. Die Ergebnisse des LUS liefern für alle drei sozioökonomischen Szenarien nach qualitativer Experteneinschätzung plausible Veränderungen der Landnutzung.
Das Projekt "Der Einfluss von Modellfehlern auf ENSO Projektionen für das 21. Jahrhundert" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Deutsche Forschungsgemeinschaft durchgeführt. El Niño/Southern Oscillation (ENSO) ist die dominate Mode der Klimavariabilität des gekoppelten Ozean-Atmosphäre-Systems im tropischen Pazifik und ergibt sich aus einem komplexen Zusammenspiel zwischen verstärkenden und dämpfenden Feedbacks. Angesichts seiner großen sozioökonomischen Auswirkungen ist es sehr wichtig genau vorherzusagen, wie sich ENSO unter der globalen Erwärmung verändern wird. Obwohl in den letzten Jahrzehnten Verbesserungen bei der Simulation von ENSO erreicht wurden, bleibt eine realistische Darstellung von ENSO und seiner Projektion unter der globalen Erwärmung eine Herausforderung. Die Projektionen von ENSO unterscheiden sich stark zwischen den Klimamodellen, die an den Phasen 3 und 5 des Coupled Model Intercomparison Project (CMIP3 und CMIP5) teilnehmen. Obwohl diese Modelle ENSO simulieren, der in einfachen Indizes mit Beobachtungen übereinstimmt, unterscheidet sich die zugrunde liegende Dynamik stark von der beobachteten. In Beobachtungen wächst eine anfängliche SST-Anomalie während ENSO-Ereignissen durch windinduzierte Änderungen der Ozeandynamik. Dieser Tendenz wirkt ein dämpfendes Feedback der atmosphärischen Wärmeflüsse entgegen, insbesondere durch die Sonneneinstrahlung (SW) und latenten Wärmeflüsse. In den meisten Klimamodellen ist jedoch das Wind-SST-Feedback zu schwach und das SW-SST-Feedback fehlerhaft positiv, so dass ENSO ein Hybrid aus Wind-getriebener und SW-getriebener Dynamik ist. In den Modellen mit dem größten Fehler trägt der SW-SST-Feedback zum Wachstum der SST-Anomalie in ähnlichem Maße wie das Wind-SST-Feedback bei. In den Klimamodellen existiert ein breites Spektrum an ENSO-Dynamiken, das die große Streuung der ENSO-Projektionen für das 21. Jahrhunderts erklären könnte.Im IMBE21C-Projekt untersuchen wir die Auswirkungen der Modellfehler auf die ENSO-Projektionen. Mit einer neuen Methode, der „Offline Slab Ocean SST“, können wir die Rolle der verstärkenden und dämpfenden Feedbacks quantifizieren. Dafür separieren wir die SST-Änderungen der Wind-getriebenen Meeresdynamik von der durch atmosphärische Wärmeflüsse verursacht werden. In diesem Projekt werden wir diese Methode verwenden, um den Antrieb und die Dämpfung in der beobachteten ENSO-Dynamik zu quantifizieren und mit dem in Klimamodellen simulierten ENSO zu vergleichen, um die Fehler in der simulierten ENSO-Dynamik zu identifizieren und zu quantifizieren. Des Weiteren werden wir den Einfluss der fehlerhaften ENSO-Dynamik auf die Projektionen von ENSO im Klimawandel analysieren, indem wir die Modelle in Gruppen mit realistischer und fehlerhafter ENSO-Dynamik unterteilen. Darüber hinaus werden wir die Gesamtunsicherheit der projizierten ENSO-Amplitudenänderung in Modellunsicherheit, Szenariounsicherheit und Unsicherheit aufgrund interner Variabilität aufteilen. Insgesamt zielt das IMBE21C Projekt darauf ab, durch innovative Methoden die Quellen von Unsicherheiten in ENSO-Projektionen zu identifizieren und diese zu reduzieren.
Historische Karten über Hamburg machen Geschichte anschaulich - den Wandel der Stadt ebenso wie den der kartographischen Darstellung. Der Landesbetrieb, ebenso das Staatsarchiv Hamburg mit dem Verein für Hamburgische Geschichte haben einige besonders interessante Beispiele aus ihren Beständen reproduziert, hier: Hamburg von einst und jetzt - Projektion des Stadtgrundrisses von 1800 auf den von 2020 (70 x 50 cm)
Das Projekt "Extremereignisse im Ozean durch schmelzendes Grönlandeis" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Deutsche Forschungsgemeinschaft durchgeführt. Mit dem hier vorgestellten Projekt wollen wir zwei Fragen beantworten, die momentan im Zusammenhang mit zunehmendem Schmelzen des grönländischen Eisschildes heiß diskutiert werden: der Zeitpunkt ersten Auftretens von Veränderungen im subpolaren Nordatlantik und die Wahrscheinlichkeit von Extremereignissen im Ozean jeweils hervorgerufen durch einen verstärkten bis außergewöhnlich starken Schmelzwassereintrag. Beides werden wir mit Hilfe von Simulationen mit dem neuen, bereits getesteten globalen Klimamodell FOCI-VIKING10 quantifizieren. Dieses einzigartige Modell ist für die Aufgabe besonders geeignet, weil es durch eingebettetes 2-Wege Nesting eine höhere Ozeangitterauflösung von 1/10° im Nordatlantik (30°-85°N) ermöglicht. In einer Reihe von multidekadischen Simulationen mit globaler Erwärmung von 1958-2050 schreiben wir unterschiedliche Projektionen des zukünftigen Schmelzwasserabflusses von Grönland vor, indem wir die lokalen, beobachteten Abflussraten bis 2016 verwenden und für die Folgejahre die lokalen Trends extrapolieren. Ergänzt werden die Trends durch stochastische Variabilität und systematisch eingefügte Extremwerte. Darüber hinaus werden wir neue Wege für die Modellvalidierung gehen, indem gezielt Satelliten- und Argo-float-Daten des meeresoberflächennahen Salzgehaltes auf räumliche und zeitliche Variabilität analysiert und verglichen werden. Als Hauptergebnis des Projektes werden wir Angaben zu Ort, Zeit und Größe der Veränderungen bereitstellen, mit denen der Ozean auf einen realistisch ansteigenden Schmelzwasserabfluss von Grönland reagiert, sowie Einblick in einen möglichen Einfluss auf das europäische Wetter und Klima geben.
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 "Wechselwirkungen zwischen N2-Fixierung und Denitrifizierung in einem Erdsystem-Modell mit flexibler Stöchiometrie und deren Einfluss auf das marine Stickstoffinventar in einem sich wandelnden Klima" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Deutsche Forschungsgemeinschaft durchgeführt. Der Schlüssel zu Verständnis und Projektion des künftigen Stickstoffinventars des Ozeans und der Veränderung der Biologischen Pumpe im globalen Klimawandel liegt in der Frage, wie und wie stark die Fixierung von atmosphärischem Stickstoff und die Denitrifizierung im Ozean gekoppelt sind. Während in bisherigen Modellstudien Stickstofffixierung und Denitrifizierung eng gekoppelt sind, zeigt ein neu entwickeltes optimalitätsbasiertes Ökosystemmodell mit flexibler Stöchiometrie (OPEM) im globalen UVic-ESCM eine deutlich schwächere Kopplung. In diesem Projekt sollen die Faktoren und Mechanismen, die die Kopplung steuern, identifiziert und ihre Veränderung in ver- schiedenen Klimaszenarien untersucht werden. Hierzu wird OPEM in einem vorindustriellen Szenario, einem Szenario der Maximalphase der letzen Eiszeit und einem heutigen Szenario angewendet und die Sensitivität der Modellergebnisse in Bezug auf das ozeanische Stickstoffinventar und die biolo- gische Kohlenstoffpumpe bewertet. Das Ziel des Projekts ist es, die Steuerungsprozesse des marinen Stickstoffinventars genauer abzubilden, um bessere Projektionen der biogeochemischen Kreisläufe im Ozean und ihrer Auswirkungen auf den CO2-Gehalt der Atmosphäre zu ermöglichen.
Das Projekt "Vulnerabilität des Antarktischen Eisschildes gegenüber einer sich verändernden Thermokline" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Deutsche Forschungsgemeinschaft durchgeführt. Der antarktische Eisschild ist die größte potenzielle Quelle zukünftigen Meeresspiegelanstiegs. Schon kleine Veränderungen in seiner Massenbilanz haben enorme globale Auswirkungen, weshalb die Frage nach der zukünftigen Entwicklung des Eisschildes von hoher gesellschaftlicher Relevanz ist. Seit mehreren Jahrzehnten wird ein beschleunigter Massenverlust des antarktischen Eisschildes beobachtet. Dieser ist geprägt von teils abrupten Änderungen in Bereichen der Westantarktis, wo verstärktes Schmelzen an der Unterseite der Schelfeise zu Beschleunigung, Verdünnung und dem Rückzug des Inland-Eises führen kann. Die Menge an warmem Wasser mit Zugang zum Schelfeis und somit die subglazialen Schmelzraten werden durch die Tiefe der Thermokline im umgebenden Ozean reguliert. Beobachtungen und Modellstudien von Atmosphäre und Ozean deuten darauf hin, dass die Thermokline stark von den Winden über dem Südlichen Ozean abhängt und so von der globalen Klimavariabilität beeinflusst wird. Es gibt Hinweise darauf, dass sich Windmuster, die ein Anheben der Thermokline bewirken und damit das Vordringen von wärmeren Wassermassen zum Eis erleichtern, in Zukunft weiter verstärken werden. Die Auswirkungen solcher potentieller Thermoklinen-Änderungen auf die zukünftige Entwicklung der Dynamik des Eisschildes sowie seines Meeresspiegelbeitrags wurde bislang jedoch noch nicht untersucht.Um diese Wissenslücke zu schließen, schlagen wir hier eine systematische Untersuchung der Vulnerabilität des antarktischen Eisschildes gegenüber Thermoklinenvariationen vor. Zu diesem Zweck wollen wir zunächst eingehend analysieren, wie die zirkumantarktische Thermoklinentiefe von Änderungen der Windgeschwindigkeit und -richtung abhängt und diesen Zusammenhang in funktionale Form bringen. Basierend darauf, beabsichtigen wir kritische Windstärken für die verschiedenen antarktischen Schelfeisregionen zu ermitteln, die das jeweilige Potential eines zukünftigen Warmwassereinstroms bestimmen. Desweiteren planen wir, windgetriebene Thermoklinenänderungen im Eisschild-Modell PISM zu implementieren. Damit wird es erstmals möglich sein die Dynamik des gesamten antarktischen Eisschildes in Reaktion auf veränderte subglaziale Schmelzraten unter Einbezug windgetriebener Thermoklinenänderungen zu simulieren. In einem Ensemble von Simulationen planen wir Projektionen des damit einhergehenden zukünftigen Beitrags der Antarktis zum globalen Meeresspiegelanstieg zu erstellen und die entsprechenden Unsicherheiten zu ermitteln. In einer Reihe von weiteren Experimenten werden wir die Tiefe der Thermokline systematisch variieren, um die Empfindlichkeit des Eisschildes gegenüber großskaligen Veränderungen atmosphärischer Variabilität zu untersuchen. Schließlich werden wir unsere Ergebnisse in einer Risikokarte für die Antarktis zusammenführen, welche die regionalen Auswirkungen eines möglichen Warmwassereintrags im Hinblick auf die langfristige Dynamik und Stabilität des antarktischen Eisschildes aufzeigt.
Der deutsche Projektionsbericht 2023 beschreibt die projizierte Entwicklung der Treibhausgasemissionen in Deutschland in einem Mit-Maßnahmen-Szenario (MMS) sowie in einem Mit-Weiteren-Maßnahmen-Szenario (MWMS) für die Jahre 2023 bis 2050. Die Darstellung der Ergebnisse erfolgt gemäß dem Zuschnitt der Sektoren des Bundes-Klimaschutzgesetzes 2021 (Energiewirtschaft, Industrie, Gebäude, Verkehr, Landwirtschaft, Landnutzung, LULUCF sowie Abfallwirtschaft und Sonstiges) sowie gemäß der Unterteilung in Emissionen unter der europäischen Lastenteilungsverordnung (ESR) und dem europäischen Zertifikathandel (EU-ETS 1).Das Ziel der Netto-Treibhausgasneutralität bis 2045 wird in beiden Szenarien nicht erreicht. Die Gesamtlücke zu den Zielen bis zum Jahr 2030 beträgt 331 Mio. t CO2-Äquivalente (MMS) und 194 Mio. t CO2-Äquivalente (MWMS).
Das Projekt "THG-Projektionen: Weiterentwicklung der Methoden und Umsetzung der Europäischen Governance-Verordnung und des Bundes-Klimaschutzgesetzes im Projektionsbericht 2023 ('Politikszenarien XI')" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Öko-Institut. Institut für angewandte Ökologie e.V. durchgeführt. Ziel des Vorhabens ist die Erfüllung der Berichtspflichten des Bundes-Klimaschutzgesetzes sowie Artikel 18 der EU-Governance-Verordnung und nationale Treibhausgasprojektionen inklusive einer instrumenten- und maßnahmenscharfen Zuordnung von Emissionsminderungswirkungen zu erstellen. Die Szenarien 'Mit Maßnahmen' (MMS) und 'Mit weiteren Maßnahmen' (MWMS) dienen neben der Erstellung des nationalen Projektionsberichtes auch der Berichterstattung gemäß EU-Verordnung 1999/2018. Darüber hinaus sollen Vergleichsanalysen zwischen Artikel 18-Projektionen und NECP-BMWi-Fortschrittsbericht-Projektionen durchgeführt werden, um die Konsistenz von Szenarien der Bundesregierung sicherzustellen. Des Weiteren soll eine detaillierte ex-ante Folgenabschätzung (insb. sozio-ökonomische Wirkungen) sowie eine makroökonomische Modellierung von Klimaschutzmaßnahmen und -instrumenten durchgeführt werden. Dazu sollen sowohl die bereits implementierten sowie die in der Diskussion befindlichen Klimaschutzinstrumente analysiert werden. Neben dem Quellprinzip, sind Treibhausgasemissionen gemäß der Verursacherperspektive darzustellen (z.B. die nachrichtliche Zuordnung der Emissionen der Energiewirtschaft auf die Nachfragesektoren (Gebäude, Industrie/GHD, Verkehr).
Das Projekt "Rossbywellenpakete im Klimawandel und Auswirkungen auf Wetterextreme in Europa" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Deutsche Forschungsgemeinschaft durchgeführt. Der Anstieg globaler thermodynamischer Variablen, wie der mittleren Oberflächentemperatur und der Wasserdampfkonzentration auf Grund erhöhter Treibhausgaskonzentrationen ist ein robustes Signal in Klimawandelprojektionen. Diese Erwärmung geschieht jedoch nicht gleichmäßig, was sowohl auf globaler als auch auf regionaler Ebene zu großen Unsicherheiten innerhalb der Strömungsmuster der Atmosphäre führt. Diese Unsicherheiten hindern uns daran, robuste Aussagen über die zukünftigen Eigenschaften von Wetterextremen in bestimmten Regionen zu treffen. Die vorgeschlagene Arbeit wendet kürzlich entwickelte Diagnostiken für Rossbywellenpakete auf ein Klimamodell-Ensemble mit vielen Mitgliedern an, um Änderungen in ihren charakteristischen Eigenschaften zu untersuchen und diese Änderungen von der internen Klimavariabilität zu unterscheiden. Die wichtigste Neuerung dieser Diagnostiken besteht darin, dass sie räumlich und zeitlich lokal sind und sich daher gut zur Untersuchung der Wechselwirkung zwischen Rossbywellenpaketen und kleiner skaligen Wetterphänomenen wie Zyklonen und langlebigen Hochdruckgebieten eignen. Darüber hinaus wird im Rahmen dieses Projekts ein wirbelfreier Hintergrundzustand definiert, der unabhängig von den Wellen ist und daher in der Lage ist Trends in den Welleneigenschaften von Trends im zonalen Strömungsmittel zu unterscheiden. Abschließend wird mit Hilfe dieser Analysen untersucht, wie sich Änderungen des Strömungsmusters in der Atmosphäre auf Temperaturextreme und Starkniederschlagsereignisse in bestimmten Regionen, insbesondere in Europa, auswirken.