Auf der Grundlage der im Institut des Antragstellers bereits global aufbereiteten Daten, unter Anwendung von erprobten Methoden, alle diese und ergaenzende Einzeldaten miteinander vergleichbar zu machen, kann aus revidierten Luftdruck- und Geopotentialfeldern der Trend der troposphaerischen Schichtdicke hemisphaerisch hergeleitet und dem am Boden sowie in 300 mbar berechneten Temperaturtrend zuverlaessig zu beantworten. Auf diese Weise wird uns ein empirisches Raster sichere Schluesse aktuell wirksamer Klima-Faktoren geliefert.
Die Radiookkultations-(RO)-Technik verwendet auf niedrigfliegenden (Low Earth Orbiter, LEO) Satelliten installierte Empfänger, um GPS/GNSS-Signale zu empfangen und Bogenmessungen der Erdatmosphäre und Ionosphäre durchzuführen. Aufgrund des Erfolgs der FormoSat-3/COSMIC- (Constellation Observing System for Meteorology, Ionosphere and Climate, FS3/COSMIC) -Mission, bestehend aus sechs Mikro-LEO-Satelliten, hat das gemeinsame US- und taiwanesische RO-Team beschlossen, eine COSMIC-Folgemission (sog. FS7/COSMIC2) voranzubringen. Die GNSS-RO-Nutzlast mit Namen Tri-G GNSS Radio-occultation System (TGRS) wird mehrkanalige GPS-, GLONASS- und Galileo-Satellitensignale empfangen und in der Lage sein, mehr als 10.000 RO-Beobachtungen täglich zu verfolgen, nachdem sowohl schwache als auch starke Bahnneigungs-Konstellationen vollständig abgedeckt worden sind. Man geht davon aus, die dichteren RO-Szintillationsbeobachtungen zu nutzen, um die Struktur der Erdatmosphäre und -ionosphäre genau zu analysieren und zu modellieren.Zusätzlich könnte die spezielle Art von GNSS-Multipfadverzögerungen, die von der Erdoberfläche reflektiert werden, verwendet werden, um Erdoberflächenumgebungsdaten, wie Ozeanhöhen und Seegang, zu erfassen. Die Empfindlichkeit dieser Signalcharakteristika gegenüber Ausbreitungseffekten ist für verschiedene Arten der Umweltfernerkundung geeignet. Dies hat einen Bedarf deutlich gemacht, geeignete Empfänger zu entwerfen und zu entwickeln, die reflektierte und gestreute GPS/GNSS-Signale in Echtzeit erfassen und verarbeiten können, um die Speicherung riesiger Mengen an Rohdaten zu vermeiden. Wir schlagen auch vor, das feldprogrammierbare Gatterfeld (Field Programmable Gate Array, FPGA) auf die GPS/GNSS-Reflektometrieinstrumente anzuwenden, wobei eine hohe Synchronität und ein größtmöglicher Nutzen aus den verfügbaren Hardware-Ressourcen zu erzielen wäre. Mittels Simulink/Matlab kann das FPGA auch komplexe Delay-Doppler-Map- (DDM) -Daten in Echtzeit durch Korrelation der phasengleichen und Quadraturkomponenten der Basisbandsignale berechnen. Diese Studie wird neue Ziele und Ergebnisse der GNSS-Fernerkundung der Atmosphäre, Ionosphäre, und der Ozeane sowie neue Möglichkeiten für die zukünftige FS7/COSMIC2-Mission aufzeigen.Das Projekt wird am Institut für Geodäsie und Geoinformationstechnik TU Berlin in enger Kooperation mit Wissenschaftlern des GFZ, Potsdam und des GPS Science and Application Research Center (GPSARC) der NCU, Taiwan durchgeführt.Die Ziele des Projekts lassen sich wie folgt zusammenfassen:(1) Nutzung von GPS/GNSS-RO-Atmosphärendaten und Entwicklung hochentwickelter Algorithmen für die untere Troposphäre und klimatologische Untersuchungen,(2) Erfassung und Überwachung der sporadischen E(Es)-Schicht, Szintillationen und damit zusammenhängender Effekte einschließlich vertikaler Kopplungen und(3) Entwicklung eines Echtzeit-FPGA-basierten GPS/GNSS-Reflektometers für Anwendungen im Bereich von Meereshöhen- und Seegangsmessungen.
Der Ozean im Westpazifik ist mit Temperaturen von ganzjährig 30°C der wärmste Ozean der Welt. Im tropischen Westpazifik ist die Lufttemperatur der Grenzschicht weltweit am höchsten und die Ozonkonzentration am niedrigsten. Aufgrund der allgemeinen Advektion der Luftmassen in der unteren und mittleren Troposphäre aus dem Osten durch die Walker-Zirkulation über den Pazifik befindet sich die Luft über dem tropischen Westpazifik für längere Zeit in einer sauberen, warmen und feuchten Umgebung. Der Abbau von reaktiven Sauerstoff- und Ozonvorläufern wie NOx findet daher länger als anderswo in den Tropen, was zu sehr niedrigen Ozonkonzentrationen führte. Dies erhöht die Lebensdauer von kurzlebigen biogenen und anthropogenen Spurengasen. Darüber hinaus begünstigen hohe Meeresoberflächentemperaturen eine starke Konvektion im tropischen Westpazifik, was zu niedrigen Ozonmischungsverhältnissen in den konvektiven Ausflussgebieten in der oberen Troposphäre führen kann. Der Warmpool im Westpazifik ist auch eine wichtige Quellregion für stratosphärische Luft. Daher fallen die Region, in der die Lebensdauer kurzlebiger Spurengase erhöht ist, und die Quellregion der stratosphärischen Luft zusammen. Somit bestimmt die Zusammensetzung der troposphärischen Atmosphäre in dieser Region in hohem Maße auch die globale stratosphärische Zusammensetzung.Ozon ist aufgrund von Rückkopplungsprozessen zwischen Temperatur, Dynamik und Ozon ein wichtiges Spurengas in der Klimaforschung. Da der Warmpool im Westpazifik die Hauptquellenregion für stratosphärische Luft ist, ist die Kenntnis von Ozon und anderen kurzlebigen Spurengasen auch wichtig, um den Transport von Spurengasen in die Stratosphäre zu verstehen.Ziel unseres Projektes ist die Messung des Tagesgangs von Ozon und anderen Spurengasen mit Hilfe der hochauflösenden solaren Absorptions-FTIR-Spektroskopie. Die Messungen liefern die Gesamtsäulendichten von bis zu 20 Spurengasen. Für einige Spurengase erlaubt die Analyse der Spektrallinienform die Ableitung der Konzentrationsprofile in bis zu etwa vier atmosphärischen Höhenschichten. Ergänzt werden die Beobachtungen durch Ozonballonsondierungen, kontinuierliche Messungen der UV-Strahlung, und Modellrechnungen mit einem Chemie-Transport-Modell. Die Messungen sind für den Zeitraum August bis Oktober 2022 geplant, die Auswertung und Interpretation von November 2022 bis Januar 2023.
Die Aufmerksamkeit der Oeffentlichkeit zu Fragen der Luftreinhaltung hat zu einer Reihe von Massnahmen gefuehrt, die die Schadstoffemissionen in die Atmosphaere erheblich verringern. Trotzdem werden noch zunehmend Partikelemissionen in die Atmosphaere freigesetzt. Ihre Moeglichkeiten der Beeinflussung des Klimas, des Oekosystems oder der menschlichen Gesundheit sind unbestritten, wobei jedoch eine Reihe grundlegender Fragen zu atmosphaerischen Partikeln noch ungeklaert ist.Zum Beispiel wird durch den Einsatz moderner Filteranlagen das emittierte Partikelspektrum zu kleineren Fraktionen verschoben, die sich im troposphaerischen Aerosol laenger aufhalten koennen. Globale zahlenmaessige Abschaetzungen und Massentransportbilanzen beruhen jedoch vorwiegend auf Hochrechnungen, z. B. vom Verbrauch fossiler Energietraeger, und nicht auf routinemaessigen Partikelmessungen in der Atmosphaere. Fuer diese Messungen werden analytische Methoden benoetigt, die es gestatten, die Konzentrationen von Haupt- und Nebenbestandteilen in Partikeln mit Massen von 10 - 10 g zu messen. Zur Unterscheidung zwischen natuerlicher und anthropogener Herkunft der Partikel ist sowohl die Messung der Partikelgroesse als auch ihrer Zusammensetzung notwendig.Ziel des Projektes ist es, mit der ETV-ICP-MS die Elementgehalte in Partikeln der Atmosphaere zu bestimmen und Korrelationen zu Emissionsquellen nachzuweisen.
Ozone vertical column density in Dobson Units as derived from Sentinel-5P/TROPOMI observations. The stratospheric ozone layer protects the biosphere from harmful solar ultraviolet radiation. Ozone in troposphere can pose risks to the health of humans, animals, and vegetation. The TROPOMI instrument aboard the SENTINEL-5P space craft is a nadir-viewing, imaging spectrometer covering wavelength bands between the ultraviolet and the shortwave infra-red. TROPOMI's purpose is to measure atmospheric properties and constituents. It is contributing to monitoring air quality and providing critical information to services and decision makers. The instrument uses passive remote sensing techniques by measuring the Top Of Atmosphere (TOA) solar radiation reflected by and radiated from the earth and its atmosphere. The four spectrometers of TROPOMI cover the ultraviolet (UV), visible (VIS), Near Infra-Red (NIR) and Short Wavelength Infra-Red (SWIR) domains of the electromagnetic spectrum, allowing operational retrieval of the following trace gas constituents: Ozone (O3), Nitrogen Dioxide (NO2), Sulfur Dioxide (SO2), Formaldehyde (HCHO), Carbon Monoxide (CO) and Methane (CH4). Daily observations are binned onto a regular latitude-longitude grid. Within the INPULS project, innovative algorithms and processors for the generation of Level 3 and Level 4 products, improved data discovery and access technologies as well as server-side analytics for the users are developed.
<p>Die Veränderungen im globalen Klimasystem haben seit 1950 rapide zugenommen und sind beispiellos im Vergleich zu den vorherigen Jahrtausenden. Der menschliche Einfluss hat zweifellos zur deutlichen Erwärmung der Atmosphäre, Ozeane und Landflächen geführt. Anhaltende Treibhausgas-Emissionen werden auch künftig starke Klimaänderungen und weitere Extremereignisse verursachen.</p><p>Aktueller Stand der Klimaforschung </p><p>Auf Basis deutlich verbesserter Kenntnis der Klimaprozesse, besserer (paläoklimatischer) Nachweise zu den Klimabedingungen vergangener Erdepochen und der Reaktion des Klimasystems auf den zunehmenden Strahlungsantrieb der Sonne ist der vom Menschen verursachte <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/k?tag=Klimawandel#alphabar">Klimawandel</a> eindeutig nachweisbar. Er wirkt sich bereits auf sehr viele <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/w?tag=Wetter#alphabar">Wetter</a>- und Klimaextreme in allen Regionen der Welt aus.</p><p>Dieser Einfluss des Menschen auf das Erdklima (anthropogener Klimawandel) und die damit einhergehenden weitverbreiteten Veränderungen zeigen sich in der schnellen Erwärmung der unteren <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/a?tag=Atmosphre#alphabar">Atmosphäre</a> und der Ozeane, in den Veränderungen des globalen Wasserkreislaufs, in der weltweiten Abnahme von Schnee und Eis, im Anstieg des mittleren globalen Meeresspiegels und an veränderten Jahreszeiten. Zudem gibt es jetzt noch mehr beobachtete Veränderungen von Wetterextremen wie Hitzewellen, Starkniederschlägen, Überflutungen, Dürren und tropischen Wirbelstürmen sowie insbesondere noch mehr eindeutigere Belege für deren Zuordnung zum Einfluss des Menschen.</p><p>Die <a href="https://gml.noaa.gov/ccgg/trends/">Treibhausgas-Konzentrationen in der Atmosphäre</a> sind auch in den letzten 10 Jahren weiter angestiegen und haben 2024 jährliche Mittelwerte von 421 <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/p?tag=ppm#alphabar">ppm</a> für Kohlendioxid (CO2), 1.930 <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/p?tag=ppb#alphabar">ppb</a> für <a href="https://gml.noaa.gov/webdata/ccgg/trends/ch4/ch4_annmean_gl.txt">Methan</a> (CH4) und 337,7 ppb für Lachgas (N2O) erreicht. Die mittlere globale dekadische Oberflächentemperatur stieg im Zeitraum von 1880 bis 2024 um mehr als 1,3 °C (vgl. Abb. „Der Einfluss des Menschen hat das <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/k?tag=Klima#alphabar">Klima</a> in einem Maße erwärmt, wie es seit mindestens 2.000 Jahren nicht mehr der Fall war"). Das Einzeljahr 2024 lag ca. 1,55 °C über dem vorindustriellen Niveau. Auf der Nordhalbkugel war die letzte Dekade die wärmste seit mehr als 125.000 Jahren. . </p><p>Zu erwartende globale Klimaänderungen</p><p>Bis Ende des 21. Jahrhunderts wird sich die Erwärmung der bodennahen Luftschicht fortsetzen. Alle zugrunde gelegten Treibhausgasemissionsszenarien ergeben bis Ende des 21. Jahrhunderts eine Temperaturzunahme. Je nach <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/s?tag=Szenario#alphabar">Szenario</a> kann die mittlere Erwärmung von 1,5 bis 5,7 °C im Vergleich zu vorindustriellen Bedingungen (Referenzperiode: 1850-1900) reichen. Nur unter der Voraussetzung äußerst ambitionierter Klimaschutzmaßnahmen und drastischer Verminderung der CO2- und anderer <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/t?tag=Treibhausgas#alphabar">Treibhausgas</a>-Emissionen ließe sich der mittlere Temperaturanstieg bis 2100 gegenüber der vorindustriellen Zeit auf 1,5 °C bis 2,4 °C begrenzen.</p><p>Nähere Informationen zum Sechsten Sachstandsbericht des Weltklimarats (<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/i?tag=IPCC#alphabar">IPCC</a>-AR6) finden Sie auf der Seite der <a href="https://www.de-ipcc.de/250.php">Deutschen IPCC Koordinierungsstelle.</a></p><p>Die Teilberichte des AR6</p><p>Der Bericht der Arbeitsgruppe I des Weltklimarates <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/i?tag=IPCC#alphabar">IPCC</a> kommt zu dem klaren Schluss, dass die vom Menschen verursachten (anthropogenen) Treibhausgasemissionen eindeutig die Ursache für die bisherige und die weitere Erwärmung des Klimasystems der Erde sind. Die zahlreichen Folgen der Klimaerwärmung - einschließlich der Extremereignisse – werden immer offensichtlicher und lassen sich direkt dem anthropogenen Treibhauseffekt zuordnen. Die Auswirkungen der globalen Klimaveränderungen sind somit intensiver und häufiger geworden und werden dies auch in den kommenden Jahrzehnten weiterhin tun. Der Anstieg der globalen, über 20 Jahre gemittelten Oberflächentemperatur wird im Vergleich zum vorindustriellen Niveau wahrscheinlich Anfang der 2030er Jahre den Wert von 1,5°C erreichen.</p><p>Mehr dazu, dass der <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/k?tag=Klimawandel#alphabar">Klimawandel</a> schneller und folgenschwerer verläuft finden Sie <a href="https://www.umweltbundesamt.de/themen/ipcc-bericht-klimawandel-verlaeuft-schneller">hier</a>.</p><p>Im Fokus des zweiten Teilberichtes stehen die Folgen des Klimawandels sowie die <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/a?tag=Anpassung_an_den_Klimawandel#alphabar">Anpassung an den Klimawandel</a>. Der IPCC warnt: Die Klimarisiken für Ökosysteme und Menschen nehmen weltweit rapide zu. Nur konsequenter <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/k?tag=Klimaschutz#alphabar">Klimaschutz</a> und frühzeitige Klimaanpassung können Risiken verringern.</p><p>Der Teilbericht beschreibt sehr deutlich die Auswirkungen der Klimakrise. Bereits jetzt sind massive Folgen für Ökosysteme und Menschen in allen Regionen der Welt sichtbar und die weltweiten CO₂ Emissionen steigen weiter. Die Auswirkungen der <a href="https://www.umweltbundesamt.de/presse/pressemitteilungen/klimarisiken-gefaehrden-lebens-umweltqualitaet">Klimakrise</a> werden Menschen und Ökosysteme selbst dann noch spürbar belasten, wenn es uns gelingt, entschieden umzusteuern und die Erderhitzung auf 1,5 °C zu begrenzen.</p><p>Mehr zur Anpassung an den Klimawandel finden sie <a href="https://www.umweltbundesamt.de/themen/klima-energie/klimafolgen-anpassung">hier</a>.</p><p>Die wohl wichtigste Botschaft des dritten Teilberichtes ist, dass es technisch und ökonomisch nach wie vor möglich wäre, die globale Erwärmung entsprechend des Übereinkommens von Paris auf 1,5°C bis 2100 zu begrenzen. Dafür sind allerdings eine sofortige globale Trendwende sowie tiefgreifende <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/t?tag=Treibhausgas#alphabar">Treibhausgas</a>-Minderungen in allen Weltregionen und allen Sektoren nötig (d.h. in Energiesystemen, Städten, Land- und Forstwirtschaft, <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/l?tag=Landnutzung#alphabar">Landnutzung</a>, Gebäuden, Verkehr und Industrie). Sofortige Klimaschutzmaßnahmen würden das globale Wirtschaftswachstum nur geringfügig verringern – verglichen mit einer rein hypothetischen Entwicklung, die den Klimawandel gar nicht enthält. Verglichen mit den zu erwartenden Wirtschaftskrisen und Rezessionen bei einer Erwärmung von mehr als 1,8 °C stellen sofortige Klimaschutzmaßnahmen dagegen auch ökonomisch eine äußerst lohnende Investition dar.</p><p>Erstmalig stand auch das energie- und emissionssparende Verhalten in Unternehmen und im Alltag im Zentrum des Teilberichtes. Weltweit verbesserte Rahmenbedingungen wie politische und regulatorische Instrumente, internationale Zusammenarbeit, Marktinstrumente (z.B. CO₂-Bepreisung), Investitionen, Innovationen, Technologietransfer, Aufbau von Know-How sowie klimafreundliche Lebensstile bieten Möglichkeiten, die notwendigen System-Transformationen im Einklang mit nachhaltiger Entwicklung und globaler Gerechtigkeit zu gestalten.</p><p>Armutsbekämpfung und eine gesicherte Energieversorgung könnten global ohne signifikante Emissionssteigerungen erreicht werden. Die allerwichtigsten Optionen liegen dabei in der Nutzung von Sonnenenergie und Windkraft sowie im Mobilitäts-, Gebäude- und Ernährungs-Sektor (hier vor allem weniger Fleischkonsum), aber auch besonders im Schutz und der Verbesserung der Wirksamkeit von Ökosystemen (vor allem der globalen Wälder und Moore).</p><p>Hier haben wir für Sie die <a href="https://www.umweltbundesamt.de/minderung-des-klimawandels-was-notwendig-moeglich">Kernaussagen des dritten Teilberichts</a> zusammengefasst.</p>
<p>Bedingt durch seine hohe atmosphärische Konzentration ist Kohlendioxid nach Wasserdampf das wichtigste Klimagas. Die globale Konzentration von Kohlendioxid ist seit Beginn der Industrialisierung um gut 50 % gestiegen. Demgegenüber war die Kohlendioxid-Konzentration in den vorangegangenen 10.000 Jahren annähernd konstant. Konzentrationen weiterer Treibhausgase tragen ebenfalls zum Klimawandel bei.</p><p>Kohlendioxid </p><p>Durch das Verbrennen fossiler Energieträger (wie zum Beispiel Kohle und Erdöl) und durch großflächige Entwaldung wird Kohlendioxid (CO2) in der <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/a?tag=Atmosphre#alphabar">Atmosphäre</a> angereichert. Diese Anreicherung wurde durch die Wissenschaft unzweifelhaft nachgewiesen.</p><p>Die weltweite Kohlendioxid-Konzentration lag im Jahr 2024 bei 422,79 (<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/p?tag=ppm#alphabar">ppm</a>) Kohlendioxid (<a href="https://gml.noaa.gov/webdata/ccgg/trends/co2/co2_annmean_gl.txt">NOAA 2024</a>). Hinzu kommen Konzentrationen weiterer Treibhausgase, die ebenfalls zum weltweiten <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/k?tag=Klimawandel#alphabar">Klimawandel</a> beitragen.</p><p>Die <a href="https://www.umweltbundesamt.de/presse/pressemitteilungen/uba-misst-neue-rekordwerte-fuer-kohlendioxid">Auswertung von Messungen</a> der atmosphärischen Kohlendioxid-Konzentration für das Jahr 2015 an den Messstationen des Umweltbundesamtes Schauinsland (Südschwarzwald) und auf der Zugspitze hat gezeigt, dass in diesem Jahr die Konzentration an beiden Stationen im Jahresdurchschnitt erstmals über 400 µmol/mol (ppm) lag. Zum Vergleich: Die Kohlendioxid-Konzentration aus vorindustrieller Zeit lag bei etwa 280 µmol/mol (ppm).</p><p>Auf Deutschlands höchstem Gipfel sind die Messwerte besonders repräsentativ für die Hintergrundbelastung der Atmosphäre, da die Zuspitze häufig in der unteren freien <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/t?tag=Troposphre#alphabar">Troposphäre</a> liegt und somit weitestgehend unbeeinflusst von lokalen Quellen ist. Im Jahr 2024 stieg der Jahresmittelwert auf der Zugspitze auf 424,2 µmol/mol (ppm) (siehe Abb. „Kohlendioxid-Konzentration in der Atmosphäre (Monatsmittel)“).</p><p>Lange Messreihen ergeben ein zuverlässiges Maß für den globalen Anstieg der Kohlendioxid-Konzentration. Dank ihrer Genauigkeit ermöglichen sie es, den Effekt der Verbrennung fossiler Brennstoffe von natürlichen Konzentrations-Schwankungen zu unterscheiden. Auf dieser Grundlage kann die langfristige Veränderung des Kohlendioxid-Vorrats in der Atmosphäre mit Klimamodellen genauer analysiert werden.</p><p>Die Auswertung der Messreihe vom aktiven Vulkan Mauna Loa auf Hawaii werden zur Bestimmung des globalen Kohlendioxid-Anstiegs genutzt, da sich die Messstation in größer Höhe und weit entfernt von störenden Kohlendioxidquellen befindet. Während in den 1960er-Jahren der jährliche Anstieg auf Mauna Loa (aktiver Vulkan auf Hawaii, wo) im Mittel noch bei 0,86 µmol/mol (ppm) Kohlendioxid lag, stieg der Welttrend in den vergangenen 15 Jahren im Mittel auf 2,47 µmol/mol (ppm) pro Jahr, in Mauna Loa auf 2,5 µmol/mol (ppm) pro Jahr. Gegenüber den 1950er-Jahren wurde damit der globale Kohlendioxid-Anstieg annähernd verdreifacht.</p><p>Methan</p><p>Bis 2024 stieg die weltweite Methan-Konzentration bis etwas über 1929,7 nmol/mol (<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/p?tag=ppb#alphabar">ppb</a>).</p><p>An der Messstation Zugspitze wurde für 2024 ein Jahresmittelwert von 2003 nmol/mol (ppb) gemessen (siehe Abb. „Methan-Konzentration in der <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/a?tag=Atmosphre#alphabar">Atmosphäre</a> (Monats- und Jahresmittelwerte)“).</p><p>Lachgas</p><p>Weltweit lag die Lachgas-Konzentration im Jahr 2024 bei über 337,7 nmol/mol (<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/p?tag=ppb#alphabar">ppb</a>).</p><p>An der Messstation Zugspitze wurde für 2024 ein Jahresmittelwert von 338,5 nmol/mol (ppb) gemessen (siehe Abb. „Lachgas-Konzentration in der <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/a?tag=Atmosphre#alphabar">Atmosphäre</a> (Monatsmittelwerte)“).</p><p>Beitrag langlebiger Treibhausgase zum Treibhauseffekt</p><p>In der Summe bilden Kohlendioxid (CO2), Methan, Lachgas und die halogenierten Treibhausgase den sogenannten <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/t?tag=Treibhauseffekt#alphabar">Treibhauseffekt</a>: Die langlebigen Treibhausgase leisteten 2023 einen Beitrag zur globalen Erwärmung <a href="http://www.esrl.noaa.gov/gmd/aggi/aggi.html">(NOAA 2024)</a> von insgesamt 3,485 W/m² (Watt pro Quadratmeter). Verglichen mit dem Stand von 1990 ergibt dies eine Zunahme von fast 52 %. Dabei leistet atmosphärisches CO2 den vom Menschen in erheblichem Umfang mit verursachten Hauptbeitrag zur Erwärmung des Erdklimas. In Folge dieser Klimaerwärmung nimmt auch der sehr mobile und wechselnd wirkende Wasserdampf in der <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/a?tag=Atmosphre#alphabar">Atmosphäre</a> zu. Im Vergleich zu CO2 ist dieser zwar deutlich maßgebender für die Erwärmung, atmosphärisches CO2 bleibt aber der vom Menschen verursachte Hauptantrieb.</p><p>Wie stark die verschiedenen langlebigen Klimagase im Einzelnen zur Erwärmung beitragen, ist in der Abbildung „Beitrag zum Treibhauseffekt durch Kohlendioxid und langlebige Treibhausgase 2023“ zu sehen. Der größte Anteil dabei entfällt auf Kohlendioxid mit etwa 66 %, gefolgt von Methan mit 16 %, Lachgas mit 6%, und den halogenierten Treibhausgasen insgesamt mit 12 %.</p><p>Obergrenze für die Treibhausgas-Konzentration</p><p>Um die angestrebte Zwei-Grad-Obergrenze der atmosphärischen Temperaturerhöhung mit einer Wahrscheinlichkeit von mindestens 66 % zu unterschreiten, müsste die gesamte <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/t?tag=Treibhausgas#alphabar">Treibhausgas</a>-Konzentration (Kohlendioxid, Methan, Lachgas und F-Gase) in der <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/a?tag=Atmosphre#alphabar">Atmosphäre</a> bis zum Jahrhundertende bei rund 450 <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/p?tag=ppm#alphabar">ppm</a> Kohlendioxid-Äquivalenten stabilisiert werden. Dabei ist eine kurzfristige Überschreitung dieses Konzentrationsniveaus möglich (<a href="https://www.de-ipcc.de/270.php">IPCC-Synthesebericht</a>).</p><p>2023 lag die gesamte Treibhausgas-Konzentration bei 534 ppm Kohlendioxid-Äquivalenten (siehe Abb. „Treibhausgas-Konzentration in der Atmosphäre“). Um die angestrebte Stabilisierung zu erreichen, müssen die globalen Treibhausgas-Emissionen gesenkt werden. In den meisten Szenarien des Welt-Klimarates (IPCC) entspricht dies einer Menge von weltweiten Treibhausgas-Emissionen zwischen 30 und 50 Milliarden Tonnen (Mrd. t) Kohlendioxid-Äquivalenten im Jahr 2030. Im weiteren Verlauf bis 2050 müssten die Emissionen weltweit zwischen 40 % und 70 % unter das Niveau von 2010 gesenkt werden und bis Ende des Jahrhunderts auf nahezu null sinken. Dazu sind verbindliche Zielsetzungen im Rahmen einer globalen Klimaschutzvereinbarung erforderlich.</p><p>Im Dezember 2015 vereinbarte die Staatengemeinschaft auf der 21. Vertragsstaatenkonferenz unter der <a href="https://www.umweltbundesamt.de/daten/klima/klimarahmenkonvention">Klimarahmenkonvention</a> (COP21) das <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/k?tag=Klimaschutz#alphabar">Klimaschutz</a>-Übereinkommen von Paris. Darin ist zum ersten Mal in einem völkerrechtlichen Abkommen verankert, dass die durchschnittliche globale Erwärmung auf deutlich unter zwei Grad begrenzt werden soll. Darüber hinaus sollen sich die Vertragsstaaten bemühen, den globalen Temperaturanstieg möglichst unter 1,5 Grad zu halten. Um dieses Ziel zu erreichen, müssen die Treibhausgas-Emissionen sobald wie möglich abgesenkt werden. In der zweiten Hälfte des Jahrhunderts soll eine globale Balance der Quellen und das Senken von Treibhausgas-Emissionen (Netto-Null-Emissionen) erreicht werden. Das bedeutet die Dekarbonisierung der Weltwirtschaft und damit einen Ausstieg aus der Nutzung fossiler Energieträger. Enorme Anstrengungen sind notwendig, um dieses Ziel zu erreichen, und zwar nicht nur in Deutschland, sondern in allen Staaten, insbesondere den Industrienationen. Zur Erreichung der Klimaziele hat Deutschland das <a href="https://www.bundesregierung.de/resource/blob/974430/1679914/e01d6bd855f09bf05cf7498e06d0a3ff/2019-10-09-klima-massnahmen-data.pdf?download=1">Klimaschutzprogramm 2030</a> verabschiedet.</p><p>Weiterführende Informationen</p><p>Auf den folgenden Seiten finden Sie weiterführende Informationen zu internationalen Klimabeobachtungssystemen:</p><p><em>Wir danken der Nationalen Administration für die Ozeane und die Atmosphäre (NOAA Global <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/m?tag=Monitoring#alphabar">Monitoring</a> Division) in Boulder, USA und dem Scripps Institut für Ozeanography, La Jolla, USA für die CO2-Daten des GAW Globalobservatoriums von Mauna Loa, Hawaii, sowie dem Mace Head GAW Globalobservatorium, Irland und dem AGAGE Projekt für die Lachgasdaten.</em></p>
In unserem Vorhaben soll der Gehalt von Brom (Bry) und Iod (Iy) in der unteren und mittleren Stratosphäre bestimmt werden. Brom-Verbindungen sind für ca. 30% des Ozonverlusts in der Stratosphäre verantwortlich und damit ist eine regelmäßige Vermessung des stratosphärischen Bry angezeigt. Direkte Messungen in der mittlerenStratosphäre wurden aber seit 2011 nicht mehr durchgeführt. Zudem finden wir bei unseren jüngeren, flugzeuggetragenen Messungen von Bry (an Bord der NASA Global Hawk und des HALO Forschungsflugzeugs) in der tropsichen Tropopausenregion (TTL) und unteren Stratosphäre (UT/LS) etwa 2-3 ppt mehr Bry als aus lang- (Halone), mittel- (CH3Br) und kurzlebigen Bromverbindungen (VSLS) sowie deren Abbauprodukten zu erwarten ist. Die Gründe hierfür sind derzeit unklar. Unser Ziel ist es, die Messzeitreihe von Bry in der unteren und mittleren Stratosphäre wiederaufzunehmen und die entsprechenden Trends zu evaluieren. Insbesondere wollen wir untersuchen, ob die erhöhten Konzentrationen von Bry in der TTL mit Bry in der Stratosphäre kompatibel sind und was die Gründe für mögliche Differenzen sind. In Bezug of Iy weisen unsere früherenBeobachtungen auf Konzentrationen unterhalb der Nachweisgrenze hin, aber auch diese Untersuchungen liegen mehr als eine Dekade zurück. Neuere Arbeiten schlagen vor, dass die Bildung von höheren Iodoxiden zu einer Revision der bisher angenommenen Photochemie von Iod in der Stratosphäre führt, so dass ein erneuertes Interesse anstratosphärischem Iod besteht. Mit begrenztem zusätzlichem Aufwand wollen wir hier auch den Iy Gehalt (oder die entsprechenden Höchstgrenzen) in der Stratosphäre vermessen. Die Messungen sollen von einem Höhenforschungsballon (Steighöhe 30-38 km) aus mittels etablierter spektroskopischer Methoden in Sonnen-Okkultationsgeometrie durchgeführt werden. Es sind zwei Messflüge für Sommer 2021 von Kiruna, Schweden, und für Sommer 2022 von Timmins, Canada, aus geplant. Die Flüge und Kampagnen selbst werden durch die EU Infrastruktur HEMERA gefördert.
Unter Verwendung monatlich gemittelter Wind- und Temperaturfelder wird die troposphaerische Hintergrund-Chemie in ihren wesentlichen Reaktionswegen simuliert. Die allgemeine Windzirkulation mischt stratosphaerisches Ozon in die Troposphaere ein. In der unbelasteten Troposphaere wird dieses Ozon grundsaetzlich photochemisch abgebaut. Das Vorhandensein von Stickoxyden kann aber auf katalytischem Wege im Zuge der Methanoxidation auch zur Produktion von troposphaerischem Ozon fuehren. Das Modell ist in der Lage diese Vorgaenge auf einem 10 Grad mal 10 Grad mal 100 hPa Gitter in 2h-Schritten ueber mehrere Jahre zu simulieren. An der Erweiterung der Modellchemie (auch Wolkenchemie) wird gearbeitet.
Natuerliches 14 CO wird in der Atmosphaere hauptsaechlich durch kosmische Strahlung gebildet. Es wird dann fast ausschliesslich durch Reaktion mit OH-Radikalen zu 14 CO2 oxidiert. Die Produktionsrate ist sehr gut bekannt; Messungen der 14 CO-Verteilung lassen daher direkte Schluesse auf die entsprechende OH Verteilung zu. Zur Messung wird zunaechst das Kohlenmonoxid aus ca. 100 Kubikmeter Luft chemisch abgetrennt. Anschliessend wird der 14 C Gehalt in einer speziellen 'low level'-Zaehlapparatur mit geringem Volumen bestimmt. Bisher wurden Messungen in der Nordhemisphaere am Boden durchgefuehrt (Vols et al., 1979, 1980, 1981). Ergaenzende Messungen in der hoeheren Atmosphaere sowie der Suedhemisphaere zur besseren Absicherung der ermittelten OH-Verteilung sind in Vorbereitung.
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|---|---|
| Bund | 826 |
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| Daten und Messstellen | 6 |
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| Topic | Count |
|---|---|
| Boden | 651 |
| Lebewesen und Lebensräume | 718 |
| Luft | 840 |
| Mensch und Umwelt | 836 |
| Wasser | 640 |
| Weitere | 826 |