Quelle: ESA/Applications/ObservingTheEarth/Copernicus/Sentinel-6, 17. November 2025

Wie sein Vorgänger Sentinel-6 Michael Freilich verfügt auch Sentinel-6B über die neueste Radarmessungstechnologie, um die seit Anfang der 1990er Jahre begonnenen Aufzeichnungen der Meeresoberflächenhöhe weiter auszubauen. Diese Messungen helfen Wissenschaftlern, den Anstieg des Meeresspiegels zu verstehen – wichtige Informationen für die Gestaltung der Klimapolitik und den Schutz von Millionen von Menschen, die in Küstengebieten auf der ganzen Welt leben.

Sentinel-6B startete heute, am 17. November, um 06:21 Uhr MEZ an Bord einer SpaceX Falcon 9-Rakete von der Vandenberg Space Force Base in Kalifornien. Der Satellit wurde knapp eine Stunde nach dem Start in die Umlaufbahn gebracht, und um 07:54 Uhr MEZ empfing das Europäische Weltraumkontrollzentrum der ESA in Deutschland über die Bodenstation Inuvik in Kanada das wichtige Signal, das anzeigt, dass Sentinel-6B funktionsfähig ist.

Sentinel-6B soll das Erbe von Sentinel-6 Michael Freilich fortsetzen, der im November 2020 gestartet wurde. Die Sentinel-6-Mission dient als weltweit wichtigste Referenzmission für satellitengestützte Messungen der Meeresoberflächenhöhe.
Die kontinuierliche Aufzeichnung von Beobachtungen begann in den frühen 1990er Jahren mit dem französisch-amerikanischen Satelliten Topex-Poseidon und wurde mit der Jason-Serie von Satellitenmissionen fortgesetzt.
Da der Anstieg des Meeresspiegels ganz oben auf der globalen Agenda steht, haben zahlreiche Organisationen daran gearbeitet, Copernicus Sentinel-6 zur Referenzmission mit dem höchsten Standard für die Erweiterung der Aufzeichnungen von Messungen der Meeresoberflächenhöhe zu machen – mit Daten, die präziser sind als je zuvor.

Obwohl Sentinel-6 Teil der Copernicus-Missionen der Europäischen Union ist, ist es das Ergebnis einer außergewöhnlichen internationalen Zusammenarbeit zwischen der Europäischen Kommission, der ESA, der NASA, Eumetsat und der NOAA, mit zusätzlicher Unterstützung durch die französische Weltraumagentur CNES.
Simonetta Cheli, Direktorin für Erdbeobachtungsprogramme der ESA, sagte: „Die Zusammenarbeit zwischen den Partnern ist für eine Mission wie Sentinel-6 von entscheidender Bedeutung, und mein Dank gilt allen, die an der Entwicklung, dem Start und dem Betrieb dieses außergewöhnlichen Satelliten beteiligt sind, der in die Fußstapfen des ersten Sentinel-6, Michael Freilich, tritt.

„Diese Leistung zeigt, was erreicht werden kann, wenn internationale Behörden und Industrieunternehmen gemeinsam auf ein gemeinsames Ziel hinarbeiten. Sentinel-6B wird dafür sorgen, dass wir weiterhin die hochpräzisen Daten sammeln können, die wir benötigen, um unser sich wandelndes Klima zu verstehen, unsere Ozeane zu schützen und Entscheidungen zu unterstützen, die Küstengemeinden auf der ganzen Welt schützen.“
Copernicus Sentinel-6 kartiert nicht nur die Höhe der Meeresoberfläche, um langfristige Veränderungen zu verstehen, sondern liefert auch Daten für praktische „operative“ Anwendungen. So misst die Mission beispielsweise die signifikante Wellenhöhe und Windgeschwindigkeit, Daten, die für nahezu Echtzeit-Ozeanvorhersagen verwendet werden.
Tatsächlich liefert die Satellitenaltimetrie die umfassendsten Messungen des Zustands der Ozeane, die derzeit verfügbar sind.
Die Sentinel-6-Satelliten sind mit einem Altimeter ausgestattet, der die Zeit misst, die Radarimpulse benötigen, um zur Erdoberfläche und wieder zurück zum Satelliten zu gelangen. In Kombination mit präzisen Satellitenortungsdaten liefern Altimetriemessungen die Höhe der Meeresoberfläche.

Das Instrumentenpaket der Satelliten umfasst auch ein fortschrittliches Mikrowellenradiometer der NASA. Wasserdampf in der Atmosphäre beeinflusst die Geschwindigkeit der Radarimpulse des Höhenmessers – und damit die Schätzungen der Höhe der Meeresoberfläche.
Das fortschrittliche Mikrowellenradiometer berücksichtigt diesen Wasserdampf, um die Genauigkeit der Messungen zu gewährleisten.
Sentinel-6B wird derzeit von der Missionskontrolle der ESA in Deutschland betreut, wo das Team den Satelliten durch die „Start- und frühe Umlaufbahnphase“ begleitet. Nach Abschluss dieser Phase wird die Kontrolle über den Satelliten an Eumetsat übergeben.

Diskutieren Sie mit im Raumcon-Forum:

• Sentinel-6B auf Falcon 9

Der Beitrag Sentinel-6B gestartet, um Aufzeichnungen zum Anstieg des Meeresspiegels zu verbessern erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Quelle: Johannes Gutenberg-Universität Mainz 20. August 2024.

20. August 2024 – Die Erwärmung des Ozeans bei den Fidschi-Inseln im Südwestpazifik zeigt den höchsten Stand seit über 600 Jahren. Dies geht aus der Auswertung von Korallendaten hervor, die ein internationales Team von Forschenden vorgenommen hat. Die Daten sind ein weiterer Beweis für die beispiellose Erwärmung des westlichen Pazifiks. 2022 war demnach in der Region das wärmste Jahr seit dem Jahr 1370. Die Forschenden haben einen über zwei Meter langen Kern aus der Riesenkoralle Diploastrea heliopora untersucht und konnten aus der chemischen Zusammensetzung Rückschlüsse auf die Temperaturentwicklung im Verlauf von 627 Jahren ziehen. Dies wurde um Messungen der Wassertemperatur für weitere 26 Jahre ergänzt. Der südwestliche Pazifik spielt eine zentrale Rolle für die Regulation globaler Klimamuster, wie beispielsweise des Wetterphänomens El Niño-Southern Oscillation, eines der wichtigsten Phänomene mit Auswirkungen auf das globale Klima – und damit auf den Menschen und die Umwelt weltweit.

Korallen dienen als lebende Temperatursensoren
Das Team unter der Führung der Universidad Nacional Autónoma de México und der University of Leicester legte damit die bisher längste kontinuierliche Rekonstruktion der Meeresoberflächentemperatur vor, die anhand des Verhältnisses von Strontium zu Kalzium einer Koralle vorgenommen wurde. Die Johannes Gutenberg-Universität Mainz (JGU) hat zu der Datierung – die mit jährlicher Auflösung erfolgt – beigetragen. „Wir haben das Alter der abgelagerten Schichten mithilfe der Uran-Thorium-Datierungsmethode bestimmt und konnten damit die Zählung der einzelnen jährlichen Lagen unabhängig bestätigen. Damit war eine präzise, absolute Datierung der Koralle möglich“, erklärt Prof. Dr. Denis Scholz, Leiter der Arbeitsgruppe Isotopengeochemische Paläoklimatologie/Speläothemforschung am Institut für Geowissenschaften. Diploastrea heliopora wächst in einem Jahr durchschnittlich um nur drei bis sechs Millimeter.

Die Korallen mit ihrem langen Lebensalter dienen den Forschenden somit als Temperatursensoren: Sie haben in ihrem Skelett die Klima- und Umweltveränderungen gespeichert, die das Korallenriff über Jahrhunderte geprägt hat. Wie die Studie darlegt, ist die aktuelle Meerestemperatur auf dem Fidschi-Archipel die höchste in den vergangenen 653 Jahren. Über verschiedene Korrelationen und Temperaturgradienten zwischen tropischen und subtropischen Pazifikgebieten zeigt die Forschungsarbeit, dass die Bedingungen im 20. Jahrhundert von den Trends der vergangenen sechs Jahrhunderte abweichen. In Verbindung mit derzeitigen Klimamodell-Simulationen wäre demnach zu erwarten, dass es im Verlauf des 21. Jahrhunderts zu weiterer Trockenheit oder Starkregen kommt, je nach Position im Pazifik, und damit, falls nicht gegengesteuert wird, zu nachteiligen Auswirkungen für Bewohner der gefährdeten pazifischen Inseln und ihrer Ökosysteme.

Internationale Kooperation mit Beteiligten von drei Kontinenten
Die Studie erfolgte in Zusammenarbeit zwischen der Universidad Nacional Autónoma de México, der Universidad Autónoma de Baja California, der University of Leicester, der University of New South Wales, der Monash University, der Université de Bordeaux, dem Helmholtz-Zentrum Hereon und der Johannes Gutenberg-Universität Mainz.

Veröffentlichung:
Juan P. D’Olivo, Jens Zinke et al.
Coral Sr/Ca-SST reconstruction from Fiji extending to ~1370 CE reveals insights into the Interdecadal Pacific Oscillation
Science Advances, 14. August 2024
DOI: 10.1126/sciadv.ado5107
https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.ado5107

Diskutieren Sie mit im Raumcon-Forum:

• Klimawandel

Der Beitrag JGU: Temperaturrekord im südwestlichen Pazifik erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Quelle: Universität Bern 24. Juli 2024.

24. Juli 2024 – Die Verbrennung fossiler Energieträger und der weit verbreitete Einsatz von Kunstdünger in der Landwirtschaft haben zu einer erheblichen Zunahme des biologisch verfügbaren, reaktiven Stickstoffs geführt. Diese Zunahme hat weitreichende und gut erforschte Auswirkungen auf Ökosysteme, Biodiversität und Gesundheit. «Luftverschmutzung führt allein in der Schweiz zu über 2’000 vorzeitigen Todesfällen pro Jahr und Stickstoff spielt dabei eine wichtige Rolle», sagt Mitautor der Studie und Professor am physikalischen Institut und am Oeschger-Zentrum für Klimaforschung der Universität Bern, Fortunat Joos. Bisherige Studien haben die Auswirkungen von reaktivem Stickstoff auf das globale Klimasystem seit der Industrialisierung nur unzureichend erforscht.

Eine neue Studie unter der Leitung des Max-Planck-Instituts für Biogeochemie in Jena schliesst nun diese Wissenslücke. Die Forschenden kombinierten Ergebnisse aus Modellen der terrestrischen Biosphäre mit Erkenntnissen aus der Atmosphärenchemie und Modellen der globalen atmosphärischen Verteilung von Stickstoffen. Diese Kombination ermöglicht eine neuartige und umfassende Abschätzung der Klimawirkung des von Menschen ausgestossenen reaktiven Stickstoffs. Die Ergebnisse wurde im Fachmagazin Nature publiziert.

Bisher insgesamt kühlende Klimawirkung
«Wir Menschen stossen eine ganze Reihe von Stickstoffverbindungen aus», erklärt Cheng Gong, Erstautor der Studie und Wissenschaftler am Max-Planck-Institut für Biogeochemie in Jena. «Einige, wie beispielsweise Lachgas, sind Treibhausgase und wirken somit erwärmend.» Andere, wie etwa Feinstaubpartikel, die die Sonnenstrahlung reflektieren, hätten dagegen eine kühlende Wirkung auf das Klima. Diese Effekte spiegeln sich auch in den Ergebnissen der Studie wider: «Einerseits fanden wir eine signifikante Erwärmung durch steigende Konzentrationen der Treibhausgase Lachgas (N₂O) und Ozon (O₃). Andererseits haben wir mehrere Prozesse quantifiziert, die zur kühlenden Wirkung von Stickstoff beitragen», so Gong. Dazu gehören neben dem Feinstaub auch chemische Reaktionen, die zu einer verkürzten Verweildauer des Treibhausgases Methan in der Atmosphäre führen, sowie eine erhöhte Aufnahme von Kohlendioxid (CO₂) durch die Landbiosphäre aufgrund der düngenden Wirkung von Stickstoff.

Kombiniert man alle Erwärmungs- und Abkühlungsprozesse durch die reaktiven Stickstoffe, so führt dies bisher zu einem Abkühlungseffekt. «Dieses neue Ergebnis legt nahe, dass die Stickstoffverschmutzung etwa ein Sechstel der bisherigen Erderwärmung durch den CO₂-Anstieg über die industrielle Periode kompensiert hat», erklärt Qing Sun, Mitautorin und Postdoktorandin an der Universität Bern.

Bedeutung für Klimaschutz
Die neuen Ergebnisse sind auch für zukünftige Strategien zur Stickstoffvermeidung und die Klimaschutzpolitik wichtig: Das internationale Team untersuchte, wie sich verschiedene Klimaszenarien zukünftiger Entwicklungen auswirken würden. «In den meisten Szenarien blieben die Lachgasemissionen aus dem Agrarsektor durch den anhaltenden Einsatz von Düngemitteln in der Landwirtschaft und damit der wärmende Einfluss dieses Gases hoch», erklärt Sun, die mit Computersimulationen der Landbiosphäre zur aktuellen Studie beigetragen hat. Szenarien, die mit den Klimazielen des Pariser Abkommens vereinbar sind, erfordern ein Ende der CO₂-Emissionen aus fossilen Energieträgern. Damit wird auch die Freisetzung von reaktivem Stickstoff aus fossilen Quellen und dessen schädliche Auswirkungen auf Gesundheit und Biodiversität reduziert, aber auch sein kühlender Effekt entfällt. Die Forschenden erwarten daher für diese Klimaschutzszenarien einen leicht erwärmenden Beitrag des gesamten Stickstoffs, der aber weit geringer ist als die Erwärmung aus dem ungebremsten Verbrauch fossiler Energieträger.

«Die Studie unterstreicht die Dringlichkeit, die Emissionen aus fossilen Energieträgern endlich zu stoppen und Düngemittel gezielter einzusetzen. Das würde nicht nur die globale Klimaerwärmung verlangsamen, sondern auch die Belastung durch gesundheitsschädliche Ozon- und Feinstaubkonzentrationen für uns alle auf dem Land und in der Stadt verringern», so Joos abschliessend.

Publikation:
Gong C., H. Tian, H. Liao, N. Pan, S. Pan, A. Ito, A. K. Jain, S. K.-Giesbrecht, F. Joos, Q. Sun, H. Shi, N. Vuichard, Q. Zhu, C. Peng, F. Maggi, F. H. M. Tang, and S. Zaehle, Global net climate effects of anthropogenic reactive nitrogen, Nature, 24. Juli 2024
DOI: 10.1038/s41586-024-07714-4
https://www.nature.com/articles/s41586-024-07714-4
https://www.nature.com/articles/s41586-024-07714-4.pdf

Diskutieren Sie mit im Raumcon-Forum:

• Klimawandel

Der Beitrag Universität Bern: Wie Stickstoffemissionen die Erderwärmung beeinflussen erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Quelle: ETH Zürich 15. Juli 2024.

15. Juli 2024 – Forschende der ETH Zürich haben in der bislang umfassendsten Modellierung – sowie mit KI-Methoden – zum ersten Mal die verschiedenen Ursachen der langfristigen Polbewegung vollständig erklären können. Ihr Modell und ihre Beobachtungen zeigen, dass Klimawandel und Erderwärmung einen grösseren Einfluss auf die Drehgeschwindigkeit der Erde haben als die Wirkung des Mondes, der seit Milliarden von Jahren die Zunahme der Tageslänge bestimmt.

Durch den Klimawandel schmelzen die Eismassen in Grönland und der Antarktis. Das Wasser aus den Polgegenden fliesst in die globalen Ozeane und vor allem auch in den Äquatorbereich. «Das heisst, es findet eine Massenverlagerung statt, und diese wirkt sich auf die Erdrotation aus», erklärt Benedikt Soja, Professor für Weltraumgeodäsie am Departement Bau, Umwelt und Geomatik der ETH Zürich.

«Man kann sich das so vorstellen, wie wenn eine Eiskunstläuferin bei einer Pirouette die Arme zuerst am Körper hält und dann ausstreckt.» Die anfänglich schnelle Drehung wird dadurch langsamer, weil die Massen sich von der Drehachse entfernen und die physikalische Trägheit zunimmt. In der Physik spricht man vom Gesetz der Erhaltung des Drehimpulses, dem auch die Erdrotationsbewegung gehorcht. Dreht sich die Erde langsamer, werden die Tage länger. Der Klimawandel verändert somit auch die Tageslänge auf der Erde, wenn auch nur minimal.

Unterstützt von der US-amerikanischen Raumfahrtbehörde NASA haben ETH-Forschende aus Sojas Gruppe zwei aktuelle Studien in den Zeitschriften «Nature Geoscience» und «Proceedings of the National Academy of Sciences» (PNAS) veröffentlicht, wie sich der Klimawandel auf die Polbewegung und die Tageslänge auswirkt.

Klimawandel übertrifft den Einfluss des Mondes
In der PNAS-Studie zeigen die ETH-Forschenden, dass sich durch den Klimawandel auch die Tageslänge von derzeit rund 86400 Sekunden um einige Millisekunden erhöht. Denn Wasser fliesst von den Polen in niedrigere Breiten und verlangsamt dadurch die Rotationsgeschwindigkeit.

Eine andere Ursache für diese Verlangsamung ist die Gezeitenreibung, die vom Mond ausgelöst wird. Die neue Studie kommt dabei zu einem überraschenden Ergebnis: Wenn die Menschen weiterhin mehr Treibhausgase ausstossen, und sich die Erde dementsprechend erwärmt, hätte dies letztendlich einen grösseren Einfluss auf die Drehgeschwindigkeit der Erde als die Wirkung des Mondes, der seit Milliarden von Jahren die Zunahme der Tageslänge bestimmt. «Wir Menschen haben einen grösseren Einfluss auf unsere Erde als wir denken», schliesst Benedikt Soja, «und daraus resultiert natürlich auch eine grosse Verantwortung für die Zukunft unseres Planeten.»

Die Drehachse der Erde verschiebt sich
Die durch die Eisschmelze bedingten Massenverlagerungen auf der Erdoberfläche und im Erdinnern verändern aber nicht nur die Rotationsgeschwindigkeit und die Tageslänge der Erde: Wie die Forschenden in «Nature Geoscience» zeigen, verschieben sie auch die Rotationsachse. Das heisst, die Punkte, wo die Drehachse konkret auf die Erdoberfläche trifft, wandern. Diese Polbewegung können die Forschenden beobachten. Längerfristig liegt sie im Bereich von etwa zehn Meter pro hundert Jahre. Dabei spielen nicht nur das Abschmelzen der Eisschilde eine Rolle, sondern auch Bewegungen, die im Innern der Erde stattfinden. So kommt es tief im Erdmantel, in dem das Gestein durch den hohen Druck zähflüssig wird, über längere Zeiträume zu Verlagerungen. Und auch im äusseren Erdkern, der aus flüssigem Metall besteht, gibt es Wärmeströmungen, die einerseits das Erdmagnetfeld erzeugen, aber auch zu Massenverschiebungen führen.

Benedikt Soja und sein Team haben nun in der bisher umfassendsten Modellierung aufgezeigt, wie sich die Polbewegung aus den einzelnen Prozessen im Kern, im Mantel und durch das Klima an der Oberfläche ergeben. Ihre Studie ist jetzt in der Zeitschrift «Nature Geoscience» erschienen: «Wir präsentieren zum ersten Mal eine vollständige Erklärung für die Ursachen der langperiodischen Polbewegung», sagt Mostafa Kiani Shahvandi, Doktorand von Soja und Erstautor der Studie: «Wir wissen also jetzt, warum und wie die Rotationsachse der Erde relativ zur Erdkruste wandert.»

Eine Erkenntnis sticht in ihrer «Nature Geoscience»-Studie besonders heraus: dass die Prozesse auf und in der Erde miteinander verbunden sind und sich gegenseitig beeinflussen. «Der Klimawandel verursacht eine Bewegung der Erdrotationsachse und es scheint, dass sich durch die Rückkopplung der Drehimpulserhaltung auch die Dynamik des Erdkerns verändert,» erklärt Soja und Kiani Shahvandi ergänzt: «Der anhaltende Klimawandel könnte sich also sogar auf Prozesse tief im Erdinneren auswirken und weiter reichen als bisher angenommen.» Allerdings bestehe kaum Grund zur Sorge. Denn diese Auswirkungen seien gering und es sei unwahrscheinlich, dass davon eine Gefahr ausgehe.

Physikalische Gesetze kombiniert mit künstlicher Intelligenz
Für ihre Studie zur Polbewegung verwendeten die Forscher so genannte physikinformierte, neuronalen Netze. Das sind neuartige Methoden der Künstlichen Intelligenz (KI), bei denen sich die Forschenden an physikalischen Gesetzen und Prinzipien orientieren, um besonders leistungsstarke und zuverlässige Algorithmen für maschinelles Lernen zu entwickeln. Unterstützung erhielt Kiani Shahvandi dafür von ETH-Mathematikprofessor Siddhartha Mishra, den die ETH Zürich 2023 mit dem Rössler-Preis, ihrem höchstdotierten Forschungspreis auszeichnete, und der ein Spezialist auf diesem Gebiet ist.

So konnten mit den von Kiani Shahvandi erstellten Algorithmen erstmals alle verschiedenen Effekte an der Oberfläche, im Erdmantel und im Erdkern erfasst und ihre möglichen Interaktionen modelliert werden. Das Ergebnis der Berechnungen zeigt, welche Bewegungen die Erdrotationspole seit 1900 zurückgelegt haben. Diese Modell-Werte stimmen hervorragend überein mit den realen Daten, die in der Vergangenheit astronomische Beobachtungen und in den letzten dreissig Jahren Satelliten geliefert haben, und ermöglichen so auch Prognosen für die Zukunft.

Wichtig für die Raumfahrt
«Auch wenn sich die Erdrotation nur langsam ändert, muss man diesen Effekt bei der Navigation im Weltraum berücksichtigen, beispielsweise wenn eine Raumsonde auf einem anderen Planeten landen will», sagt Soja. Denn auch eine Abweichung von nur einem Zentimeter auf der Erde kann über die riesigen Distanzen zu einer Abweichung von hunderten von Metern anwachsen. «Die Landung in einem bestimmten Krater auf dem Mars würde dann nicht klappen», sagt der Wissenschaftler.

Diskutieren Sie mit im Raumcon-Forum:

• Klimawandel

Der Beitrag ETH Zürich: Wie der Klimawandel die Erdrotation verändert erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Quelle: Universität Leipzig 20. Juni 2024.

20. Juni 2024 – Eine Forschergruppe um Prof. Dr. Johannes Quaas von der Universität Leipzig sowie Hao Luo und Prof. Yong Han von der Sun-Yat-sen Universität in China hat herausgefunden, dass die Wolkendecke zunehmend asymmetrische Veränderungen zeigt: Sie nimmt tagsüber stärker ab als nachts. Diese Asymmetrie führt dazu, dass die kühlende Wirkung der Wolken tagsüber abnimmt und die wärmende Wirkung nachts zunimmt, was die globale Erwärmung verstärkt. Ihre neuen Erkenntnisse haben die Forschenden gerade in dem renommierten Fachjournal „Science Advances“ veröffentlicht.

Wolken: Mehr als nur Wettergeschehen
Tagsüber reflektieren Wolken das Sonnenlicht zurück in den Weltraum und kühlen dadurch die Erdoberfläche. Nachts hingegen wirken sie wie eine Decke, die die Wärme zurückhält. Dadurch bleibt die Erdoberfläche warm. „Aus diesem Grund haben Wolken einen entscheidenden Einfluss auf das Klima auf der Erde“, sagt der Meteorologe Quaas.

In ihrer Untersuchung nutzten die Wissenschaftler:innen Satellitenbeobachtungen sowie Daten aus der sechsten Phase des Coupled Model Intercomparison Project (CMIP6), das umfassende Klimamodelle und Szenarien zur Verfügung stellt. Diese Modelle decken historische Daten von 1970 bis 2014 sowie Projektionen bis zum Jahr 2100 ab.

„Da die Wolkendecke im globalen Maßstab tagsüber stärker abnimmt als nachts, führt das am Tag zu einer Verringerung des kurzwelligen Albedoeffekts und zu einer Verstärkung des langwelligen Treibhauseffekts in der Nacht“, erklärt Hao Luo, der Erstautor der Studie.

Klimamodelle und ihre Bedeutung
Klimamodelle sind unerlässlich, um die komplexen Prozesse und Wechselwirkungen innerhalb des Klimasystems zu verstehen und vorherzusagen. Sie helfen Wissenschaftler:innen, mögliche zukünftige Szenarien zu entwickeln und die Auswirkungen verschiedener Faktoren wie Treibhausgase, Aerosole und Wolken auf das Klima zu analysieren.

Johannes Quaas von der Universität Leipzig betont: „Die Asymmetrie der Änderung der Wolkenbedeckung ist ein wichtiger Faktor, der hier neu entdeckt wurde. Unsere Studie zeigt, dass diese Asymmetrie zu einer positiven Rückkopplung führt, die die globale Erwärmung verstärkt.“ Wolken, so der Forscher, ändern sich demnach durch den Klimawandel. Insgesamt gebe es etwas weniger Wolken, was eine zusätzliche Erwärmung der Erde bedeute.

Die Mechanismen hinter der Asymmetrie
Diese tägliche Asymmetrie der Wolkenbedeckung lässt sich auf verschiedene Faktoren zurückführen. Eine Hauptursache ist die zunehmende Stabilität in der unteren Troposphäre, die durch steigende Treibhausgaskonzentrationen verursacht wird. Diese Stabilität führt dazu, dass sich Wolken tagsüber weniger leicht bilden können, während sie nachts stabil bleiben oder sogar zunehmen.

Yong Han, Co-Autor der Studie, erläutert: „Die Veränderung der Wolkendecke ist nicht gleichmäßig über den Tag verteilt. Tagsüber, wenn die Sonneneinstrahlung am stärksten ist, haben wir eine größere Abnahme der Wolken beobachtet. Nachts, wenn die Erdoberfläche normalerweise abkühlt, hält die Wolkendecke die Wärme zurück und verstärkt dadurch den Treibhauseffekt.“

Ein Blick in die Zukunft
„Unsere Ergebnisse zeigen, dass die Reduktion von Treibhausgasen noch dringlicher ist, da die Wolkenbedeckung nicht nur einfach auf die Erwärmung reagiert, sondern diese über den neuen Effekt noch weiter verstärkt“, warnt Johannes Quaas. Weitere Studien sind nach Ansicht der Wissenschaftler:innen notwendig, um Änderungen der Wolkenbedeckung besser zu verstehen. Auch Änderungen beispielsweise von Vegetation und ihrer Biodiversität stehen im Fokus der an der Universität Leipzig laufenden Studien, ebenso wie die Rolle der abnehmenden Luftverschmutzung.

Originalpublikation:
„Diurnally asymmetric cloud cover trends amplify greenhouse warming“, https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.ado5179

Diskutieren Sie mit im Raumcon-Forum:

• Klimawandel

Der Beitrag Verschiebung von Wolken vom Tag zur Nacht verstärkt globale Erwärmung erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Quelle: Karlsruher Institut für Technologie 4. Juni 2024.

4. Juni 2024 – Grundwasser bildet das größte ungefrorene Süßwasserreservoir der Welt und ist für das Leben auf der Erde von entscheidender Bedeutung. Wie sich die globale Erwärmung auf dessen Temperatur auswirkt und was das für Mensch und Natur bedeutet, haben Forschende des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) jetzt untersucht. Die Studie zeigt, dass bis zum Jahr 2100 voraussichtlich mehr als 75 Millionen Menschen in Gebieten leben werden, in denen das Grundwasser den höchsten von einem Land festgelegten Grenzwert für die Trinkwassertemperatur überschreitet. Ihre Ergebnisse sind in Nature Geoscience veröffentlicht. (DOI: 10.1038/s41561-024-01453-x)

Das Klimasystem erwärmt sich. Grund dafür ist die erhöhte Konzentration von Treibhausgasen in der Atmosphäre, welche die Wärmeabstrahlung einschränken. Einen großen Teil dieser Wärme nehmen die Ozeane auf, aber auch Böden und das Grundwasser wirken als Wärmesenken. Bisher ist jedoch wenig darüber bekannt, wie sich diese Erwärmung der Erdoberfläche räumlich und zeitlich auf das Grundwasser auswirkt. „Um die Lücke zu schließen, haben wir die prognostizierten Veränderungen der Grundwassertemperatur bis zum Jahr 2100 auf globaler Ebene dargestellt“, sagt Dr. Susanne Benz vom Institut für Photogrammetrie und Fernerkundung (IPF) des KIT, welche die Studie gemeinsam mit Dr. Kathrin Menberg und Professor Philipp Blum vom Institut für Angewandte Geowissenschaften (AGW) des KIT erstellt hat. „Wir stellen globale Temperaturkarten für Grundwasser in verschiedenen Tiefen unter der Erdoberfläche zur Verfügung. Diese zeigen, dass an Orten mit flachem Grundwasserspiegel und/oder hoher atmosphärischer Erwärmung weltweit die höchsten Grundwassererwärmungsraten zu erwarten sind.“

Die Forschenden beziehen sich auf die Klimaszenarien „SSP2-4.5“ und „SSP5-8.5“. Solche Szenarien beschreiben verschiedene sozioökonomische Entwicklungen sowie unterschiedliche Verläufe des atmosphärischen Treibhausgasgehalts in der Zukunft. SSP2-4.5 stellt dabei etwa die Mitte der möglichen zukünftigen Treibhausgasentwicklungen dar, SSP5-8.5 den oberen Rand.

Millionen Menschen von zu warmem Trinkwasser betroffen
Die Studie zeigt, dass die Grundwassertemperaturen bis zum Jahr 2100 um 2,1 Grad Celsius nach SSP2-4.5 und um 3,5 Grad Celsius nach SSP5-8.5 ansteigen werden. „Schon heute leben rund 30 Millionen Menschen in Gebieten, in denen das Grundwasser wärmer ist, als die strengsten Richtlinien für Trinkwasser vorgeben. Das bedeutet, dass das Wasser dort nicht bedenkenlos direkt getrunken werden kann, sondern zum Beispiel abgekocht werden muss. Denn auch das Trinkwasser in den Wasserleitungen wird durch die Wärme im Boden aufgeheizt“, so die Wissenschaftlerin. „Je nach Klimaszenario werden bis zum Jahr 2100 bis zu mehrere Hundert Millionen Menschen betroffen sein.“ Nach SSP2-4.5 steige die Zahl auf 77 bis 188 Millionen Menschen, nach SSP5-8.5 auf 59 bis 588 Millionen an, so die Studie. Die starken Schwankungen hängen mit der räumlichen Variabilität des Klimawandels und der Bevölkerungsentwicklung zusammen. Die geringsten Erwärmungsraten prognostizieren die Forschenden für Gebirgsregionen mit tief liegendem Grundwasserspiegel wie die Anden oder die Rocky Mountains.

Temperaturänderungen beeinflussen Ökosysteme
Die Temperatur des Grundwassers spielt eine entscheidende Rolle für die Wasserqualität. Sie beeinflusst eine Vielzahl chemischer, biologischer und physikalischer Prozesse. „Wenn die Bedingungen stimmen, können steigende Grundwassertemperaturen indirekt dazu führen, dass sich schädliche Stoffe wie Arsen oder Mangan im Grundwasser anreichern. Diese erhöhten Konzentrationen können sich negativ auf die menschliche Gesundheit auswirken, insbesondere wenn das Grundwasser als Trinkwasserquelle genutzt wird“, sagt Benz. Zudem beeinflusse wärmeres Grundwasser den Temperaturhaushalt von Flüssen, grundwasserabhängige Ökosysteme, aquatische biogeochemische Prozesse und das geothermische Potenzial. Dies stelle eine Herausforderung für die biologische Vielfalt dar und berge das Risiko, dass Kohlenstoff- und Nährstoffkreisläufe gestört werden.

Darüber hinaus können die erhöhten Temperaturen im oberflächennahen Boden und im Grundwasser kritische Schwellenwerte in den Wasserverteilungsnetzen überschreiten. Dies könnte gesundheitliche Folgen haben, beispielsweise durch das Wachstum von Krankheitserregern wie Legionella spp. Auch Fischarten, insbesondere der Lachs, sind von den veränderten Bedingungen betroffen. Laichplätze in Flüssen, die auf das Grundwasser angewiesen sind, könnten durch die Erwärmung zu warm werden und so die Fortpflanzung gefährden. „Unsere Ergebnisse zeigen, wie wichtig es ist, Maßnahmen zum Schutz der Grundwasserressourcen zu ergreifen und nachhaltige Lösungen zu finden, um den negativen Auswirkungen des Klimawandels auf das Grundwasser entgegenzuwirken“, appelliert Benz.

Details zum KIT-Zentrum Klima und Umwelt
Als „Die Forschungsuniversität in der Helmholtz-Gemeinschaft“ schafft und vermittelt das KIT Wissen für Gesellschaft und Umwelt. Ziel ist es, zu den globalen Herausforderungen maßgebliche Beiträge in den Feldern Energie, Mobilität und Information zu leisten. Dazu arbeiten rund 10 000 Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter auf einer breiten disziplinären Basis in Natur-, Ingenieur-, Wirtschafts- sowie Geistes- und Sozialwissenschaften zusammen. Seine 22 800 Studierenden bereitet das KIT durch ein forschungsorientiertes universitäres Studium auf verantwortungsvolle Aufgaben in Gesellschaft, Wirtschaft und Wissenschaft vor. Die Innovationstätigkeit am KIT schlägt die Brücke zwischen Erkenntnis und Anwendung zum gesellschaftlichen Nutzen, wirtschaftlichen Wohlstand und Erhalt unserer natürlichen Lebensgrundlagen. Das KIT ist eine der deutschen Exzellenzuniversitäten.

Originalpublikation
Susanne A. Benz, Dylan J. Irvine, Gabriel C. Rau, Peter Bayer, Kathrin Menberg,
Philipp Blum, Rob C. Jamieson, Christian Griebler, Barret L. Kurylyk: Global groundwater warming. Nature Geoscience, 2024.
DOI: 10.1038/s41561-024-01453-x
https://www.nature.com/articles/s41561-024-01453-x
pdf: https://www.nature.com/articles/s41561-024-01453-x.pdf

Diskutieren Sie mit im Raumcon-Forum:

• Klimawandel

Der Beitrag Klimawandel: Steigende Temperaturen beeinträchtigen Grundwasserqualität erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Quelle: Alfred-Wegener-Institut, Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung 3. Juni 2024.

3. Juni 2024 – Permafrostböden speichern viel CO₂ und werden oft als kritisches Kippelement im Erdsystem bezeichnet, das ab einer bestimmten Erderwärmung plötzlich und weltweit kollabiert. Doch das Bild einer tickenden Zeitbombe, die sich zunächst eher ruhig verhält und erst bei einem bestimmten Erwärmungsschwellenwert zündet, ist in der Forschung umstritten. Nach wissenschaftlicher Datenlage ist dieses Bild nicht korrekt, wie nun ein internationales Studienteam unter Leitung des Alfred-Wegener-Instituts zeigen konnte. Demnach gibt es nicht einen bestimmten globalen Klima-Kipppunkt, sondern viele lokale und regionale Kippelemente, die zu verschiedenen Zeitpunkten „zünden“, über die Zeit akkumulieren und den Permafrost so im Gleichschritt mit dem Klimawandel tauen lassen. Schnelles Handeln in der Gegenwart wird somit noch dringlicher, um möglichst viel Permafrost zu erhalten. Die Studie wurde nun im Fachmagazin Nature Climate Change veröffentlicht.

Permafrostböden bedecken etwa ein Viertel der Landfläche auf der Nordhalbkugel und speichern Unmengen von organischem Kohlenstoff in Form von abgestorbenen Pflanzenresten. Diese werden im gefrorenen Zustand nicht abgebaut. Erst wenn der Permafrost taut, werden Mikroorganismen aktiv und setzen viel Kohlenstoff als CO₂ und Methan in die Atmosphäre frei. Die steigenden globalen Temperaturen könnten diese gigantischen Speicher also aktivieren und den Klimawandel durch zusätzliche Emissionen massiv verstärken. In der öffentlichen Debatte ist deshalb immer wieder von einer „tickenden Kohlenstoff-Zeitbombe“ die Rede. Dies beruht auf der Annahme, dass der Permafrost ähnlich wie der Eisschild auf Grönland eines von mehreren Kippelementen im Erdsystem ist. Demnach schwindet der Permafrost im Zuge der globalen Erwärmung zunächst nur langsam. Erst beim Überschreiten eines kritischen Schwellenwertes verstärken sich die Auftauprozesse plötzlich selbst und ein rasanter, unumkehrbarer globaler Permafrost-Kollaps setzt ein. Obwohl ein solches Auftauszenario häufig vermutet wird, konnte bislang nicht geklärt werden, ob ein solcher Schwellenwert wirklich existiert und bei welcher Temperatur dieser überschritten werden könnte.

Dieser Frage ging nun ein internationales Forschungsteam um Dr. Jan Nitzbon vom Alfred-Wegener-Institut, Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung (AWI) auf den Grund. „Tatsächlich ist die Darstellung des Permafrosts als globales Kippelement in der Forschung umstritten. Auf diese Unklarheit weist auch der Weltklimarat IPCC in seinem letzten Sachstandsbericht hin“, sagt der AWI-Forscher. „Wir wollten diese Wissenslücke schließen. Dazu haben wir für unsere Studie die verfügbare wissenschaftliche Literatur zu den Prozessen zusammengetragen, die das Auftauen von Permafrost beeinflussen und beschleunigen können. Unterlegt mit einer eigenen Datenanalyse haben wir alle aktuellen Erkenntnisse zu Auftauprozessen daraufhin bewertet, ob und auf welcher räumlichen Skala – lokal, regional, global – sie zu einem selbsterhaltenden Auftauen und somit zu einem ‘Kippen‘ bei einem bestimmten Erwärmungsschwellenwert führen können.“

Im Ergebnis zeigt die Studie klar: Es gibt sich selbst verstärkende, teilweise unumkehrbare geologische, hydrologische und physikalische Prozesse, diese wirken jedoch nur lokal oder regional. Ein Beispiel ist die Bildung sogenannter Thermokarst-Seen. Dabei schmilzt Eis in Permafrostböden, die daraufhin absinken. Das Schmelzwasser sammelt sich an der Oberfläche und bildet einen dunklen See, der viel Sonnenenergie absorbiert. Dadurch verstärkt sich die Erwärmung des Permafrosts unter dem See weiter und es entsteht ein sich selbst erhaltender Tauprozess in dem Gebiet um den See. Ähnliche verstärkende Rückkopplungen fanden sich auch bei anderen für den Permafrost relevanten Prozessen wie dem Verlust von borealen Nadelwäldern durch Brände – auch hier jedoch nur im lokalen bis regionalen Maßstab. „Es gibt keine Evidenz für sich selbst verstärkende interne Prozesse, die ab einem bestimmten Grad der globalen Erwärmung den gesamten Permafrost gleichzeitig erfassen und das Tauen global beschleunigen würden“, erklärt Jan Nitzbon. „Auch die geschätzte Freisetzung von Treibhausgasen würde mindestens bis zum Ende des Jahrhunderts nicht zu einem globalen Sprung in der Erderwärmung führen. Deshalb ist die Darstellung des Permafrosts als globales Kippelement irreführend.“

Eine Entwarnung für den Permafrost bedeutet dies allerdings nicht – ganz im Gegenteil. Denn die Studie macht deutlich, dass die Permafrostzone sehr heterogen ist. Viele kleine lokale Kipppunkte werden deshalb zu unterschiedlichen Zeiten und Erwärmungslevels überschritten und akkumulieren über die Zeit. Dadurch verläuft das weltweite Tauen des Permafrosts nicht langsam ansteigend und dann mit einem plötzlichen Sprung, sondern im Gleichschritt mit der globalen Erwärmung ansteigend bis zum Totalverlust bei etwa 5 bis 6 Grad Celsius globaler Erderwärmung. „Das bedeutet, dass schon heute und auch in naher Zukunft mehr und mehr Gebiete unausweichlich vom Auftauen betroffen sind“, sagt der AWI-Forscher. „Es gibt also – und so suggeriert es das Bild des Kipppunktes – keinen beruhigenden Erwärmungsspielraum, den man bis zum Schwellenwert noch ausreizen kann. Deshalb müssen wir die Permafrostgebiete mit noch besserem Monitoring im Auge behalten, die Prozesse noch besser verstehen und in Klimamodellen abbilden, um die Unsicherheiten noch weiter zu reduzieren. Und klar ist auch: Je schneller wir bei einem an die Treibhausgas-Emissionen gekoppelten Permafrostverlust als Menschheit Netto-Null-Emissionen erreichen, desto mehr Gebiete bleiben als einzigartiger Lebensraum und Kohlenstoffspeicher erhalten.“

Originalpublikation
Nitzbon, J., Schneider von Deimling, T., Aliyeva, M., Chadburn, S. E., Grosse, G., Laboor, S., Lee, H., Lohmann, G., Steinert, N., Stuenzi, S., Werner, M., Westermann, S., & Langer, M. (2023). No respite from permafrost-thaw impacts in the absence of a global tipping point. Accepted for Nature Climate Change. DOI: 10.1038/s41558-024-02011-4
https://www.nature.com/articles/s41558-024-02011-4

Diskutieren Sie mit im Raumcon-Forum:

• Klimawandel

Der Beitrag Permafrost: Kein globales Klima-Kippelement, trotzdem gravierende Auswirkungen erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Quelle: Johannes Gutenberg-Universität Mainz 14. Mai 2024.

14. Mai 2024 – Der Sommer 2023 war heiß, sehr heiß sogar. Bilder von verheerenden Waldbränden in verschiedenen Gegenden der Erde, etwa in Frankreich, Griechenland und Kanada, prägten die Nachrichten. Geographen der Johannes Gutenberg-Universität Mainz (JGU) und der University of Cambridge haben nun tief in die Vergangenheit geblickt und entdeckt, dass der Sommer des vergangenen Jahres der wärmste war, den es seit dem Jahr 1 nach Christus in weiten Teilen der Nordhalbkugel gab. Das berichten sie in einem Artikel, der heute in der Online-Ausgabe des Magazins Nature erschienen ist. Darin beschreiben die Forscher um Prof. Dr. Jan Esper vom Geographischen Institut der JGU, wie sie Temperaturen von den Landmassen der nördlichen Erdhalbkugel zwischen dem 30. und dem 90. Breitengrad verglichen hatten. In diesem Bereich, der Europa sowie große Teile Nordamerikas und Asiens umfasst, liegen und lagen weltweit die meisten Wetterstationen. Die Forscher hatten zunächst die hier in den Monaten Juni, Juli und August 2023 gemessenen Temperaturen mit entsprechenden Temperaturen aus den Jahren von 1850 bis 1900 verglichen. Dadurch stellten sie fest, dass die Durchschnittstemperatur des Sommers 2023 um 2,07 Grad Celsius höher war als die der Sommer der „vorindustriellen Zeit“, wie die Phase von 1850 bis 1900 vom Weltklimarat genannt wird. Um einen noch umfassenderen Vergleich anstellen zu können, nutzten die Forscher dann ein bereits vorhandenes internationales Archiv von Klimadaten, die mit Hilfe von Baumringen rekonstruiert worden waren und bis ins Jahr 1 zurückreichen. „Dadurch haben wir festgestellt, dass der Sommer 2023 auch in diesem sehr langen Zeitraum der heißeste war und dass er um 2,2 Grad wärmer war als der durchschnittliche Sommer seit dem Jahr 1″, sagt Esper. „Das verdeutlicht, wie dramatisch sich die Erde erwärmt und wie wichtig es ist, dass wir die Treibhausgasemissionen unverzüglich senken.“

„Vorindustrielle Zeit“ von 1850 bis 1900 kühler als gedacht
Durch ihre Arbeit mit den Baumringdaten sind die Forscher noch zu einem anderen beunruhigenden Ergebnis gekommen: „Unsere Berechnungen zeigen, dass die Durchschnittstemperatur in der Zeit von 1850 bis 1900 um 0,24 Grad niedriger war als bislang auf Grundlage der Daten von Wetterstationen angenommen“, sagt Esper. „Das würde bedeuten, dass die Erwärmung größer ist als bisher gedacht und dass die formulierten Klimaziele neu kalkuliert werden müssen.“ Zum Beispiel ist es Ziel des Abkommens von Paris, die Erderwärmung im Vergleich zur vorindustriellen Zeit auf möglichst 1,5 Grad Celsius zu begrenzen. Und die Wissenschaftler um Esper sind davon überzeugt, dass ihre auf Basis von Baumringen rekonstruierten Temperaturen genauer sind als die der Wetterstationen aus der zweiten Hälfte des 19. Jahrhunderts: „Damals gab es in dem von uns betrachteten Bereich nur 58 durchgehende Wetterstationen, von denen 45 in Europa lagen. Das heißt, für viele Räume der Nordhalbkugel und die gesamte Südhalbkugel gibt es keine ausreichenden Wetteraufzeichnungen“, sagt Esper. Außerdem sei bekannt, dass viele der damals erhobenen Daten ungenau seien, weil sie zum Beispiel von unzureichend gegen direkte Sonneneinstrahlung geschützten Thermometern stammten.

Die nun in Nature veröffentlichte Studie wurde zum Teil durch einen ERC Advanced Grant, einen Förderpreis der Europäischen Union, für Jan Esper finanziell unterstützt.

Veröffentlichung:
J. Esper et al., 2023 summer warmth unparalleled over the past 2000 years, Nature (2024), 14. Mai 2024,
https://www.nature.com/articles/s41586-024-07512-y

Diskutieren Sie mit im Raumcon-Forum:

• Klimawandel

Der Beitrag JGU und University of Cambridge: Klimawandel möglicherweise stärker als bislang angenommen erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Quelle: NASA

Greenbelt, Maryland, 12. Januar 2024 – „Der globale Temperaturbericht von NASA und NOAA bestätigt, was Milliarden von Menschen auf der ganzen Welt im vergangenen Jahr erfahren haben: Wir stehen vor einer Klimakrise“, sagte NASA-Administrator Bill Nelson. „Von extremer Hitze über Waldbrände bis hin zum Anstieg des Meeresspiegels – wir können sehen, dass sich unsere Erde verändert. Es bleibt noch viel zu tun, aber Präsident Biden und Behörden in ganz Amerika ergreifen mehr Maßnahmen als je zuvor, um Klimarisiken zu verringern und Kommunen dabei zu helfen, widerstandsfähiger zu werden – und die NASA wird weiterhin unseren Aussichtspunkt im Weltraum nutzen, um wichtige Klimadaten auf die Erde zu bringen, die für alle Menschen verständlich und zugänglich sind. Die NASA und die Biden-Harris-Regierung arbeiten daran, unseren Heimatplaneten und seine Bewohner zu schützen – für diese und die nächste Generation.“

Im Jahr 2023 erlebten Hunderte von Millionen Menschen auf der ganzen Welt extreme Hitze, und jeder Monat von Juni bis Dezember stellte einen globalen Rekord für den jeweiligen Monat auf. Der Juli war der heißeste jemals aufgezeichnete Monat. Insgesamt war die Erde im Jahr 2023 etwa 1,4° Celsius wärmer als der Durchschnitt des späten 19. Jahrhunderts, als die modernen Aufzeichnungen begannen. „Die außergewöhnliche Erwärmung, die wir erleben, ist etwas, das wir in der Geschichte der Menschheit noch nie gesehen haben“, sagte Gavin Schmidt, Direktor des GISS. „Sie wird in erster Linie durch unsere Emissionen aus fossilen Brennstoffen verursacht, und wir sehen die Auswirkungen in Form von Hitzewellen, intensiven Regenfällen und Überschwemmungen an den Küsten“.

Obwohl die Wissenschaftler schlüssige Beweise dafür haben, dass der langfristige Erwärmungstrend des Planeten durch menschliche Aktivitäten angetrieben wird, untersuchen sie auch andere Phänomene, die jährliche oder mehrjährige Klimaveränderungen beeinflussen können, wie El Niño, Aerosole und Umweltverschmutzung sowie Vulkanausbrüche.

Die größte Quelle für jährliche Schwankungen ist in der Regel das Klimamuster El Niño – Südliche Schwankung im Pazifischen Ozean. Dieses Muster hat zwei Phasen – El Niño und La Niña -, in denen die Meeresoberflächentemperaturen entlang des Äquators zwischen wärmeren, durchschnittlichen und kühleren Temperaturen wechseln. Von 2020 bis 2022 gab es im Pazifischen Ozean drei aufeinanderfolgende La-Niña-Ereignisse, die zu einer Abkühlung der globalen Temperaturen führen. Im Mai 2023 ging der Ozean von La Niña zu El Niño über, was oft mit den heißesten Jahren in den Aufzeichnungen zusammenfällt.

Die Rekordtemperaturen in der zweiten Hälfte des Jahres 2023 traten jedoch vor dem Höhepunkt des aktuellen El-Niño-Ereignisses auf. Die Wissenschaftler erwarten die größten Auswirkungen von El Niño im Februar, März und April.

Wissenschaftler haben auch die möglichen Auswirkungen des Ausbruchs des Unterwasservulkans Hunga Tonga-Hunga Ha’apai im Januar 2022 untersucht, der Wasserdampf und feine Partikel, so genannte Aerosole, in die Stratosphäre geschleudert hat. Eine kürzlich durchgeführte Studie ergab, dass die vulkanischen Aerosole – durch die Reflexion des Sonnenlichts von der Erdoberfläche weg – zu einer insgesamt leichten Abkühlung von weniger als 0,2 Grad Fahrenheit (oder etwa 0,1 Grad Celsius) in der südlichen Hemisphäre nach dem Ausbruch führten.

„Selbst wenn es gelegentlich kühlende Faktoren wie Vulkane oder Aerosole gibt, werden wir weiterhin Rekorde brechen, solange die Treibhausgasemissionen weiter steigen“, sagte Schmidt. „Und leider haben wir gerade im vergangenen Jahr wieder einen neuen Rekord bei den Treibhausgasemissionen aufgestellt“.

„Das Rekordjahr 2023 unterstreicht die Bedeutung dringender und fortgesetzter Maßnahmen zur Bekämpfung des Klimawandels“, sagte die stellvertretende NASA-Administratorin Pam Melroy. „Die jüngste Gesetzgebung hat der US-Regierung die bisher größten Klima-Investitionen beschert, einschließlich Milliarden zur Stärkung der Widerstandsfähigkeit Amerikas gegen die zunehmenden Auswirkungen der Klimakrise. Als Behörde, die sich auf die Erforschung des sich wandelnden Klimas konzentriert, wird die Flotte der NASA-Erdbeobachtungssatelliten weiterhin wichtige Daten über unseren Heimatplaneten in großem Maßstab liefern, um allen Menschen zu helfen, fundierte Entscheidungen zu treffen.“

Open Science in Aktion

Die NASA stellt ihre Temperaturaufzeichnungen auf der Grundlage von Daten über die Lufttemperatur an der Oberfläche zusammen, die von Zehntausenden von Wetterstationen gesammelt wurden, sowie von Daten über die Temperatur der Meeresoberfläche, die von schiffs- und bojengestützten Instrumenten erfasst wurden. Diese Daten werden mit Methoden analysiert, die die unterschiedlichen Abstände zwischen den Temperaturstationen rund um den Globus und die Auswirkungen der städtischen Erwärmung, die die Berechnungen verfälschen könnten, berücksichtigen.

Unabhängige Analysen der NOAA und des Hadley Centre (Teil des britischen Meteorologischen Dienstes) kamen zu dem Schluss, dass die globalen Oberflächentemperaturen für 2023 die höchsten seit Beginn der modernen Aufzeichnungen sind. Diese Wissenschaftler verwenden für ihre Analysen weitgehend dieselben Temperaturdaten, aber mit unterschiedlichen Methoden. Obwohl die Einstufungen der Aufzeichnungen leicht voneinander abweichen können, stimmen sie weitgehend überein und zeigen dieselbe anhaltende langfristige Erwärmung in den letzten Jahrzehnten.

Aufbauend auf einem halben Jahrhundert an Forschung, Beobachtungen und Modellen hat die Biden-Harris-Regierung zusammen mit der NASA und mehreren anderen Bundesbehörden kürzlich das U.S. Greenhouse Gas Center ins Leben gerufen, um Entscheidungsträgern und Bürgern wichtige Klimadaten zur Verfügung zu stellen. Das Zentrum unterstützt die Zusammenarbeit zwischen US-Regierungsbehörden und dem gemeinnützigen und privaten Sektor, um luft-, boden- und weltraumgestützte Daten und Ressourcen online verfügbar zu machen.

Der vollständige Datensatz der NASA zu den globalen Oberflächentemperaturen bis zum Jahr 2023 sowie Details mit Code zur Durchführung der Analyse durch die NASA-Wissenschaftler sind bei GISS öffentlich zugänglich. GISS ist ein NASA-Labor, das von der Abteilung für Geowissenschaften des Goddard Space Flight Center der Behörde in Greenbelt, Maryland, geleitet wird. Das Labor ist mit dem Earth Institute und der School of Engineering and Applied Science der Columbia University in New York verbunden.

Weitere Informationen über die NASA finden Sie unter: https://www.nasa.gov/

Übersetzung DeepL.com / Stefan Goth

Diskutieren Sie mit im Raumcon-Forum:

• Klimawandel

Der Beitrag NASA-Analyse bestätigt 2023 als wärmstes Jahr der Aufzeichnungen erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Quelle: Fraunhofer-Institut für Angewandte Optik und Feinmechanik IOF 14. Dezember 2023.

14. Dezember 2023 – Die Erde gerät ins Schwitzen – buchstäblich. Die Jahre 2018 und 2022 gehörten zu den wärmsten seit Beginn der Wetteraufzeichnungen. Ein wichtiges Puzzlestück bei der Untersuchung der globalen Erwärmung ist dabei die Abstrahlung von Wärme von der Erde ins Weltall. »Der Klimawandel wird durch ein Ungleichgewicht im Strahlungshaushalt der Erde verursacht«, erklärt Dr. Falk Eilenberger, Forscher am Fraunhofer IOF. »Das Problem: Klimagase reduzieren die Menge an Wärme, die von der Erde ins Weltall abgestrahlt wird. Die Folge: Es wird hier unten zunehmend wärmer. Dieser Prozess ist jedoch äußerst komplex und wird von Faktoren wie der Verteilung der Gase, der Wolkenbildung und den Strömungen in der Atmosphäre beeinflusst«, so der Forscher weiter.

Um eben diese komplexen Mechanismen besser zu verstehen, will die ESA voraussichtlich 2027 die Mission FORUM starten. Mit einem Satelliten soll der Strahlungshaushalt der Erde lokal genau aufgenommen werden. »Im übertragenen Sinne heißt das: FORUM ist ein Satellit gewordenes Fieberthermometer mit extremer Präzision«, versinnbildlicht Eilenberger. Für die »Fiebermessung« kommt auf dem Satelliten ein Spektrometer zum Einsatz. Dieses zeichnet die Wärmestrahlung der Erde im extrem-fernen Infrarotbereich auf – das heißt von ca. 10 bis 100 Mikrometer (µm). Die wesentliche Schlüsselkomponente hierbei ist der Strahlteiler des Spektrometers.

Geätzte Diamantenstruktur fungiert als Strahlteiler im Interferometer
Genau hier spielen das Fraunhofer-Institut für Angewandte Optik und Feinmechanik IOF sowie das Institut für Angewandte Physik der Friedrich-Schiller-Universität eine entscheidende Rolle: Für eben diesen Strahlteiler haben Forschende beider Institute eine innovative Diamantmikrostruktur für die hochpräzise Messung von Spektren im extrem-fernen Infrarotbereich entwickelt und gefertigt. Dabei kommt eine spezielle Technologie zum Einsatz, bei der mikroskopische Pyramiden in einen Diamanten geätzt werden.

»Für die extreme Bandbreite, die von FORUM aufgenommen werden soll, brauchen wir einen Strahlteiler, der über den gesamten Spektralbereich durchsichtig ist«, erläutert Falk Eilenberger, der die Abteilung für Mikro- und Nanostrukturierte Optik am Fraunhofer IOF leitet. Er fährt fort: »Es gibt kein optisches Material, das diese Eigenschaft hat – außer Diamant.« Entsprechend nutzten die Forschenden einen Diamanten von der ungefähren Größe einer Kreditkarte (~43mm x 64 mm). Dessen glänzende (und später zusätzlich beschichte) Oberfläche fungiert als Strahlteiler. Und hier wartet schon die nächste Herausforderung, denn: »Es darf aber nur eine Oberfläche des Diamanten glänzen«, erklärt Eilenberger. »Unser Job war es also, die zweite Oberfläche zu entspiegeln.«

Herkömmliche Entspiegelungsverfahren, wie sie etwa bei Brillengläsern zum Einsatz kommen, sind für diese Anwendung ungeeignet, da sie aus Schichten verschiedener Materialien bestehen und nicht über den gesamten Spektralbereich transparent sind. Die Forschenden haben daher einen speziellen Ätzprozess entwickelt, um die erforderlichen Strukturen in den Diamanten einzubringen. Dafür ließen sie sich von der Natur inspirieren – und zwar vom Auge der Motte.

Nach dem Vorbild der Natur: Mottenaugen als Inspiration
»Mottenaugen sind breitbandig entspiegelt«, erörtert Eilenberger. »Sie erreichen diese Entspiegelung durch mikroskopisch kleine Pyramiden auf der Oberfläche. Das Fraunhofer IOF hat dieses Vorbild aus der Natur bereits vor einigen Jahren für Optiken im sichtbaren übernommen. Wir haben diesen Ansatz für die FORUM-Mission nun auf die Diamantstrahlteiler angewandt.«

Obwohl das Konzept damit schon länger am Fraunhofer IOF zum Einsatz kommt, sind die Anforderungen für eine Anwendung im Fall der FORUM-Mission extrem, wie der Forscher weiter ausführt: »Nicht zuletzt da Diamant – bekannt als eines der härtesten Materialen der Welt – nur sehr schwer zu strukturieren ist. Die extreme Bandbreite bedarf weiterhin Pyramiden mit extremer Formtreue. Wir mussten also einen Ätzprozess entwickeln, der Strukturen der notwendigen Form exakt und reproduzierbar erzeugt.«

Gelungen ist dies den Forschenden mithilfe eines reaktiven Ionenätzprozess, maskiert durch eine Elektronenstrahllithographisch aufgebrachte Maske. Im Ergebnis erreichten sie eine Entspiegelungseffizienz von mehr als 96% durch eine Strukturtiefe von mehr als 7 Mikrometern und eine präzise definierte Flankensteilheit. Hier waren die Kolleginnen und Kollegen vom Institut für Angewandte Physik (IAP) der Universität Jena maßgeblich beteiligt: »Ohne diese absolut exzellente Zusammenarbeit und die hervorragende Ätz-Technologieentwicklung des IAP, wäre die Strukturierung des Diamanten nicht möglich oder so erfolgreich gewesen«, sagt Eilenberger.

»Diamonds are photonics’ best friend«: Potential als optischer Werkstoff
Für Falk Eilenberger und sein Team zeigt die Entwicklung insgesamt große Potentiale in der Verwendung von Diamant als optischem Werkstoff auf: »Dieses Projekt zeigt auch, dass wir das Potential von Diamant als optischem Werkstoff erst durch eine Nanostrukturierung wirklich nutzen können«, erklärt er. Er erläutert weiter, dass Diamant das einzige optische Material ist, das vom ultravioletten Licht bis zum tiefen Infrarot nutzbar ist. »Durch seine hohe Festigkeit und Wärmeleitfähigkeit eignet er sich auch exzellent als Material für Hochleistungslaseroptiken. Im Gegensatz zu klassischen Laseroptiken kann Diamant selbst extremste Umgebungsbedingungen klaglos überstehen.«

Er fährt fort: »Wir möchten mit dem Projekt auch zeigen, dass nanostrukturierter Diamant das Material der Zukunft für Optiken im extremen Bereich ist. Mit unseren Prozessen sind wir exzeptionell aufgestellt diese Zukunft zu gestalten: Diamant-Metaoptiken, waferskalige Diamant-Magnetfeld-Sensoren, Resonante-Diamant-Spiegel und vieles mehr. Man könnte sagen: Diamonds are photonics’ best friend.«

Erfolgreiche Übergabe nach vier Jahren Entwicklungsarbeit
Die FORUM-Mission markiert einen bedeutenden Meilenstein in der Erforschung des Klimawandels sowie der Anwendung von Diamantstrukturen in der Raumfahrttechnologie. Insgesamt hat das Jenaer Forschungsteam – bestehend aus Mitarbeitenden des Fraunhofer IOF sowie des IAP – vier Jahre an der Entwicklung der neuartigen Diamantenstruktur gearbeitet. Die Entwicklungsarbeit erfolgt in enger Abstimmung mit dem Auftraggeber OHB SE sowie der ESA als Missionsträger.

Der flugtaugliche Strahlteiler zur Anwendung im Rahmen der FORUM-Mission wurde im Dezember 2023 nun an OHB übergeben.

Diskutieren Sie mit im Raumcon-Forum:

• ESA Erdbeobachtungssatellit FORUM

Der Beitrag Jena: Forschende entwickeln Diamantstruktur für die Erforschung des Klimawandels erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Quelle: Universität Zürich 14. Juni 2023.

14. Juni 2023 – Etwa ein Viertel der weltweiten Kohlenstoffemissionen werden durch Wälder, Gras- und Weideland gebunden. Pflanzen speichern mit Hilfe der Photosynthese Kohlenstoff in ihren Zellwänden und im Boden. Etwa die Hälfte des Bodenkohlenstoffs befindet sich in den tieferen Bodenschichten, in mehr als 20 Zentimetern Tiefe. Doch auch diese Schichten werden durch den Klimawandel erwärmt.

Verlust von entscheidenden Kohlenstoffspeichern
Die Erwärmung führt zu einem erheblichen Verlust jener organischen Verbindungen, die den Pflanzen helfen, Kohlenstoff in ihren Blättern und in ihren Wurzeln zu speichern. Bisher gingen Wissenschaftler davon aus, dass diese chemisch stabileren Verbindungen dem natürlichen Abbau länger widerstehen und somit Kohlenstoff im Boden speichern. Die Studie unter der Leitung von Forschenden des Geographischen Instituts der UZH zeigt nun, dass Lignin, das den Pflanzen Steifigkeit verleiht, um 17% reduziert war. Cutin und Suberin – wachsartige Verbindungen in Blättern, Stängeln und Wurzeln, die die Pflanzen vor Krankheitserregern schützen –, waren fast 30% weniger vorhanden. Selbst der pyrogene, organische Kohlenstoff, der nach einem Waldbrand zurückbleibt, war deutlich weniger vorhanden.

Die Experimente wurden in den Wäldern der kalifornischen Sierra Nevada durchgeführt. Der Boden wurde während 4,5 Jahren in einer Tiefe von einem Meter künstlich um 4 Grad Celsius aufgeheizt, einschliesslich der Tages- und Jahreszeitenzyklen. Diese Erwärmung entspricht den Prognosen eines Klimaszenarios bis zum Ende des Jahrhunderts, bei dem die Erwärmung wie bisher unverändert weitergeht.

Folgen für die Nutzung von Böden gegen globale Erwärmung
Diese Erkenntnis hat grosse Bedeutung für eine der Schlüsselstrategien im Kampf gegen die globale Erwärmung, nämlich auf Böden und Wälder als natürliche Kohlenstoffsenken zu setzen. Dazu werden unter anderem Nutzpflanzen mit besonders tiefen Wurzeln und korkreicher Biomasse entwickelt. «Bisher ging man davon aus, dass damit CO₂ im Boden zurückgehalten werden kann», sagt Michael W. Schmidt, UZH-Professor für Geographie und Letztautor der Studie. «Unsere Ergebnisse zeigen jedoch, dass alle Bestandteile des Bodenhumus gleichermassen weniger werden, einfache chemische Stoffe genauso wie komplexe Bestandteile. Wenn sich diese ersten Beobachtungen auch in längerfristigen Feldexperimenten bestätigen, hätte das erschreckende Konsequenzen.» Verliert der Waldboden massiv an Bodenhumus und setzt dieser Kohlenstoff als CO₂ frei, beschleunigt das die Erwärmung weiter. «Die Emissionen an der Quelle zu stoppen, muss unser Ziel sein», so Schmidt.

Literatur:
Zosso, C.U., Ofiti, N.O.E., Torn, M.S. et al. Rapid loss of complex polymers and pyrogenic carbon in subsoils under whole-soil warming. Nature Geoscience. 16, 344–348 (2023). Doi: 10.1038/s41561-023-01142-1
https://www.nature.com/articles/s41561-023-01142-1
pdf: https://www.nature.com/articles/s41561-023-01142-1.pdf

Diskutieren Sie mit im Raumcon-Forum:

• Klimawandel

Der Beitrag UZH: Klimawandel setzt Kohlenstoffvorräte in den Tiefen der Böden frei erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Quelle: LNDW 2023 8. Juni 2023.

Mit Experimenten, Wissenschaftsshows, Vorträgen, Laborführungen und vielen anderen Veranstaltungen bieten rund 60 Einrichtungen ein abwechslungsreiches Programm für die ganze Familie: Vom Bau einer mittelsteinzeitlichen Hütte mit Repliken steinzeitlicher Werkzeuge als Citizen-Science-Projekt über soft-robotische Handentwicklung in der humanoiden Robotik bis hin zu anderen wichtigen Themen unserer Zeit – Klimawandel, Ernährung und Digitalisierung – die Lange Nacht der Wissenschaften (LNDW) bietet tiefe Einblicke in Naturwissenschaft und Technik, in Bildung und Forschung, in Mensch und Gesellschaft, in Medizin und Gesundheit, in Kunst und Kultur.

„Es erfüllt mich mit großer Freude, dass bei der Langen Nacht der Wissenschaften erneut eine beeindruckende Anzahl von wissenschaftlichen Einrichtungen einen Einblick in ihre Forschung eröffnet. Die LNDW bietet eine herausragende Gelegenheit, die Vielfalt und Innovationskraft der einzigartigen Wissenschaftslandschaft in Berlin und Potsdam kennenzulernen. Wir verbinden damit das Ziel, Wissenschaft erlebbar zu machen: Erleben. Verstehen. Wissen.“, betonte Prof. Dr. Julia von Blumenthal, Vorstandsvorsitzende des LNDW e. V. und Präsidentin der Humboldt-Universität zu Berlin anlässlich des heutigen Pressegesprächs.

„Die Lange Nacht der Wissenschaften steht seit vielen Jahren für die Verbindung von rund 60 Wissenschaftseinrichtungen mit den Menschen in unserer Stadt. Wissenschaft hat den Auftrag, auf die vielen gesellschaftlichen Fragen – sei es im Bereich Ökologie und Klimawandel, Digitalisierung, Künstliche Intelligenz oder Gesundheitsversorgung – Antworten zu geben. Die zahlreichen Themen und innovativen Veranstaltungsformate im Programm der Langen Nacht der Wissenschaften am 17. Juni machen sie zu einer außergewöhnlich gelungenen Veranstaltung, die Forschung für die Menschen aller Altersgruppen greifbar macht und ihre Neugierde weckt.“, sagte Dr. Ina Czyborra, Senatorin für Wissenschaft, Gesundheit und Pflege.

Die Lange Nacht der Wissenschaften lebt vom Engagement der wissenschaftlichen Einrichtungen. So feiert beispielsweise die Berliner Hochschule für Technik – Gastgeberin des diesjährigen Pressegesprächs – in diesem Jahr ihr zwanzigjähriges LNDW-Jubiläum.

„Als Mitglied der vielfältigen Wissenschaftslandschaft der Hauptstadtregion ist es für uns ein besonders wichtiges Anliegen, auch Partner der Langen Nacht der Wissenschaften zu sein. Wir engagieren uns in diesem Rahmen im zwanzigsten Jahr und freuen uns, einen Abend lang unseren Gästen Einblicke in ganz unterschiedliche Themen in unseren über 100 spannenden Einzelprogrammen zu ermöglichen”, sagte Prof. Dr.-Ing. Werner Ullmann, Präsident der Berliner Hochschule für Technik.

Folgende drei Programmhighlights wurden am 8. Juni 2023 im Rahmen eines Pressegesprächs vorgestellt:
Soft-robotische Handentwicklung in der Humanoiden Robotik
Prof. Dr. Hannes Höppner, Berliner Hochschule für Technik
Im Studiengang Humanoide Robotik sowie im Forschungslabor Soft Interactive Robotics Lab (SIRo-Lab) erforschen Wissenschaftler:innen und Studierende die Entwicklung von Roboterhänden. Das Projektteam demonstriert beim Pressegespräch das Greifen von Objekten mit einem Cobot und zeigt eine vielversprechende Roboterhand.
https://www.langenachtderwissenschaften.de/programm/detail/92734
Citizen-Science-Projekt The Interaction Lab: Wie verhalten sich Menschen in historischen Umgebungen?
Prof. Dr. Antje Wilton, Freie Universität Berlin
Expert:innen der Archäotechnik erbauen eine mittelsteinzeitliche Hütte mit etlichen Repliken steinzeitlicher Werkzeuge und dokumentieren ihre Arbeitsergebnisse in einem Video. Besucher:innen sind herzliche zum Mitmachen eingeladen. Ein Begleitprogramm bietet zusätzliche Informationen. https://www.langenachtderwissenschaften.de/programm/detail/93871
Not Just Celsius – Klimagerechtigkeit auf der Kippe
Paul Baule, Interactive Media Foundation (in Kooperation mit der Humboldt-Universität zu Berlin)
Eine interaktive Datenvisualisierung verbildlicht den Besucher:innen den CO2-Ausstoß unterschiedlicher Akteur:innen und ermöglicht es ihnen, Folgen und Ursachen des Klimawandels miteinander zu vergleichen. Eine interaktive Waage macht die Verbindung von Klimawandel und sozialer Ungerechtigkeit deutlich.
https://www.langenachtderwissenschaften.de/programm/detail/92766

Das gesamte Programm finden Sie hier: https://www.langenachtderwissenschaften.de/programm

Ein besonderer Dank gilt der Senatsverwaltung für Wissenschaft, Gesundheit und Pflege, der Wall GmbH, der Berliner Sparkasse und unserer Spenderin, der Technologiestiftung Berlin.

Der Weg zum Ticket
Tickets können über die LNDW-Website oder über Ticketmaster-Vorverkaufsstellen gekauft werden. Die Lange Nacht der Wissenschaften hält dabei besondere Angebote für Gruppen und Familien bereit, z. B. mit dem reduzierten Familienticket oder dem Fünf- Freund:innen-Ticket. Die Karten berechtigen zum Besuch aller Veranstaltungen der teilnehmenden Wissenschaftseinrichtungen in Berlin und Potsdam sowie zur kostenlosen Nutzung der Sonderbusse auf den fünf Sonderbusrouten in Potsdam, Wannsee, Dahlem, Buch und Adlershof. Tickets und weitere Informationen: https://www.langenachtderwissenschaften.de/informationen/tickets

Diskutieren Sie mit im Raumcon-Forum:

• Terminvorschau auf Veranstaltungen

Der Beitrag Lange Nacht der Wissenschaften 2023 erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Quelle: Alfred-Wegener-Institut, Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung 6. Juni 2023.

6. Juni 2023 – Die durchschnittliche Oberflächentemperatur der Ozeane ist im Zuge des Klimawandels massiv gestiegen. Einige Meeresregionen wie der Südliche Ozean rund um die Antarktis haben sich in den vergangenen 40 Jahren jedoch kaum erwärmt oder sogar leicht abgekühlt. Ein Forschungsteam des Alfred-Wegener-Instituts, Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung (AWI) konnte nun zeigen, dass dies nur ein kurzfristiger Übergangszustand zu Beginn eines sehr langfristigen Klimawandels ist, im Zuge dessen sich gerade die heute noch kühleren Bereiche am stärksten erhitzen werden. Die Studie ist im Fachmagazin Nature Communications, Earth & Environment erschienen.

Seit 40 Jahren liefern Satelliten verlässliche und flächendeckende Messdaten zur Erwärmung der Ozeane. Für die Zeit davor waren Forschende noch auf lückenhafte Temperaturmessdaten etwa von Handelsschiffen angewiesen. „Dieser nun relativ lange Zeitraum mit guten Daten zeigt einen deutlichen Erwärmungstrend in den Ozeanen, die ja mit mehr als 90 Prozent einen Großteil der durch Treibhausgase erzeugten, zusätzlichen Wärme im Erdsystem aufnehmen“, sagt AWI-Ozeanograf Hu Yang, Erstautor der Studie. Diese zusätzliche Wärme ist allerdings ungleich in den Meeren verteilt. Während sich die subtropischen Ozeanregionen in den vergangenen vier Jahrzehnten sehr stark erwärmt haben, stieg die Oberflächentemperatur im tropischen Ostpazifik und in den subpolaren Meeren – etwa rund um die Antarktis – kaum oder sank sogar. „Diese Beobachtungen stehen in einem gewissen Widerspruch zum rekonstruierten Paläoklima vergangener Erdzeitalter, das beim Wechsel zu Heißzeiten die stärksten Erwärmungen in hohen Breiten rund um die Pole zeigt“, ergänzt Prof. Dr. Gerrit Lohmann, Leiter der Arbeitsgruppe Dynamik des Paläoklimas am AWI.

„Dieses Muster der letzten 40 Jahre wurde häufig als eine natürliche Klimaschwankung dargestellt, die sogenannte pacific decadal oscillation – kurz PDO“, erläutert Hu Yang. „Unsere Modellsimulationen, die wir im Rahmen der Studie durchgeführt haben, deuten allerdings in eine andere Richtung.“ Demnach sind die Erwärmungstrends das Ergebnis von Strömungsmustern in den Ozeanen, darunter vor allem dynamische Konvergenz und Divergenz. Konvergenz tritt zum Beispiel in subtropischen Wirbeln auf, in denen das warme Oberflächenwasser zusammenfließt und vertikal in die Tiefe transportiert wird (Downwelling). Divergenz findet dagegen in subpolaren Wirbeln statt, in denen Massen auseinanderfließen und kaltes Wasser aus der Tiefe an die Oberfläche kommt (Upwelling).

„Dieses Muster ist allerdings nur ein im erdgeschichtlichen Maßstab extrem kurzer Übergangszustand zu Beginn des anthropogenen Klimawandels“, sagt Hu Yang. „Er tritt nur auf, so lange sich die Erwärmung in Folge steigernder CO2-Konzentrationen in der Atmosphäre auf die oberen Schichten der Ozeane fokussiert.“ Langfristig – so zeigen es die Computermodelle der Forschenden – wird sich das ändern. Denn die zusätzliche Wärme wird nach und nach in die Tiefsee transportiert. „Dann werden sich die subpolaren Ozeane der hohen Breiten, die eine wichtige Verbindung zwischen den oberflächennahen Schichten und der Tiefsee darstellen, deutlich stärker erwärmen als die subtropischen Regionen. Und diese Erwärmung wird sich über Jahrhunderte fortsetzen, selbst wenn die Treibausgasemissionen in naher Zukunft nicht mehr weiter steigen. Die Folgen könnten massiv sein. So birgt dieser Trend etwa die Gefahr eines Meeresspiegelanstiegs um mehr als 10 Meter. Die jetzt schon beobachtete drastische Erhitzung der Ozeane und ihre Folgen sind also nur der Anfang.“

Originalpublikation:
Yang, H., Lohmann, G., Stepanek, C. et al. Satellite-observed strong subtropical ocean warming as an early signature of global warming. Commun Earth Environ 4, 178 (2023).
doi.org/10.1038/s43247-023-00839-w
https://www.nature.com/articles/s43247-023-00839-w

Diskutieren Sie mit im Raumcon-Forum:

• Klimawandel

Der Beitrag AWI: Starke Erwärmung des subtropischen Ozeans ist nur der Anfang erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Quelle: Universität Innsbruck 5. Januar 2023.

5. Januar 2023 – Die mehr als 215.000 Gletscher weltweit sind von den Folgen der Erderhitzung aufgrund der Klimakrise längst massiv betroffen. Die zunehmenden Schmelzraten führen nicht nur zu einer Zunahme von Naturgefahren in den entsprechenden Gebieten, sondern auch zu einem Anstieg des Meeresspiegels und zu einer Gefährdung der Wasserversorgung von etwa zwei Milliarden Menschen weltweit. Im jüngsten Bericht des Weltklimarates IPCC haben tausende Forscher*innen auf die dramatischen Folgen der Erderhitzung – besonders für Gletscher bereits jetzt und in naher Zukunft – hingewiesen. „Wir sind aufgrund des aktuellen Niveaus der Emissionen leider auf dem Weg in Richtung einer Temperaturzunahme von +2,7°C. Das hätte ein Verschwinden von zwei Drittel aller Gletscher weltweit bis 2100 zur Folge“, erklärt Fabien Maussion vom Institut für Atmosphären- und Kryosphärenwissenschaften der Universität Innsbruck, Co-Autor der Science-Studie.

Wie genau sich diese Entwicklung in den kommenden Jahrzehnten fortsetzen wird und was noch zu retten ist, hat das große Klimaforscher*innen-Team unter der Leitung von David Rounce von der Carnegie Mellon University in Pennsylvania nun neu berechnet und dabei die Methodik im Vergleich zu bisherigen Studien deutlich verbessert. Der Glaziologe Maussion steuerte Projektionen der potenziellen Veränderungen der Gebirgsgletscher bei, basierend auf dem an der Universität Innsbruck mitentwickelten Gletscherentwicklungsmodell Open Global Glacier Model OGGM. Dabei handelt es sich um das erste offen zugängliche globale Modell zur Simulation der Entwicklung aller Gletscher weltweit, für diese Studie wurde es mit einem Modell der Carnegie Mellon University kombiniert. „Wir haben in dieser Studie die Methodik prinzipiell verbessert, da wir Satelliten-Beobachtungen und Modelle miteinander kombiniert haben und somit auch regionale Besonderheiten und die dynamische Entwicklung genau berücksichtigen können“, sagt Fabien Maussion.

Vier Szenarien für alle Gletscher
Da auf gesellschaftspolitischer Entscheidungsebene wie etwa kürzlich bei der UN-Klimakonferenz COP27 häufig mit Temperaturszenarien gearbeitet wird, haben sich die Klimaforscher*innen dazu entschieden, die Folgen für die Gletscherentwicklung anhand von vier Annahmen zu berechnen. Die Projektionen zeigen die Reaktion auf globalen Temperaturänderungen von +1,5°Celsius (C), +2°C, +3°C und +4°C bis zum Jahr 2100 im Vergleich zum vorindustriellen Niveau für jeden einzelnen Gletscher der Welt. Die Ergebnisse zeigen einen dramatischen Verlust, aber auch große Schwankungsbreiten im Ausmaß: Zwischen 26 und 41 Prozent der Gesamtmasse der Gletscher wird bis Ende des Jahrhunderts verloren sein. Im „Best-Case-Szenario“ von +1,5°C würde ein Viertel der Gesamtmasse und damit 50 Prozent der Gletscher komplett abschmelzen. Ein Anstieg der globalen Durchschnittstemperatur von +2,7°C, von dem angesichts der aktuellen Übereinkünfte zur Emissionsreduktion ausgegangen werden muss, hätte laut der Studie eine fast vollständige Entgletscherung ganzer Regionen in den mittleren Breitengraden mit Mitteleuropa, Westkanada, USA sowie Neuseeland zur Folge. Das würde einen höheren Anstieg des Meeresspiegels zur Folge haben als bisher angenommen. „Für sehr viele Gletscher ist es leider schon zu spät, aber das heißt nicht, dass wir nichts mehr tun können. Jede Reduktion der Treibhausgasemissionen und damit die Abkehr von fossilen Brennstoffen trägt dazu bei, noch bestehende Eismassen zu retten und den Anstieg des Meeresspiegels einzugrenzen“, so Fabien Maussion.

Publikation:
Global glacier change in the 21st century: Every increase in temperature matters. David R. Rounce, Regine Hock, Fabien Maussion, Romain Hugonnet, William Kochtitzky, Matthias Huss, Etienne Berthier, Douglas Brinkerhoff, Loris Compagno, Luke Copland, Daniel Farinotti, Brian Menounos, Robert W. McNabb. Science, 6 January 2023 Vol 379 Issue 6627
DOI: 10.1126/science.abo1324
https://www.science.org/doi/10.1126/science.abo1324

Diskutieren Sie mit im Raumcon-Forum:

• Klimawandel

Der Beitrag Satelliten-Beobachtungen und Modelle kombiniert: Gletscher in Gefahr erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Quelle: OHB SE 27. Oktober 2022.

Bremen, 27. Oktober 2022. Die OHB Digital Services GmbH, ein Tochterunternehmen des Raumfahrtkonzerns OHB SE, ist von der Europäischen Raumfahrtagentur (ESA) beauftragt worden, das Projekt „Urban Green View“ zu koordinieren. In einer Studie soll gemeinsam mit den Städten Essen, Bochum und Dortmund untersucht werden, wie mit Satellitendaten aus dem All die Stadtbegrünung überwacht, geplant und künftig noch gezielter im Kampf gegen den Klimawandel eingesetzt werden kann. Dafür bringen die Raumfahrtexperten ihre gebündelte Digitalkompetenz ein. Im „Urban Green View“-Konsortium sind als weitere Partner OHB Digital Connect und die Universität Trier vertreten. Beide genannten OHB-Unternehmen gehören zum Segment „Digital“, neben „Space Systems“ und „Aerospace“ der dritte Geschäftsbereich des Raumfahrtkonzerns.

Schon jetzt heizen sich unsere Städte aufgrund der fortschreitenden Erderwärmung immer weiter auf und Hitzewellen nehmen zu, bis zum Jahr 2040 werden sie sich im Vergleich zum ersten Jahrzehnt des 21. Jahrhunderts voraussichtlich sogar vervierfachen. Gegen Hitze in den Städten helfen Bäume, Büsche, Blumen und Wiesen. Sie produzieren Sauerstoff und kühlen Gebäude ebenso wie überhitzte Straßenfluchten ab. Jüngste Studien zeigen deutlich: Grün in der Stadt ist eine der besten Maßnahmen gegen Hitzestress. Wie aber lässt sich die Stadtbegrünung besser und gezielter überwachen und planen? Welchen Bedarf haben die Kommunen? Welche Daten brauchen Stadtplaner, Architekten, Umweltämter oder der Landschafts- und Gartenbau, um vorausschauend grüne Zonen zur Kaltluftproduktion anzulegen? Wie groß müssen die Grünflächen sein, um den Menschen genügend Abkühlung zu bieten? Und welche Pflanzen eigenen sich am besten für die grüne Lunge in der Stadt? „Das Projekt ist für uns eine ganz wunderbare Herausforderung. Vor allem ist es spannend, mit Erdbeobachtungsdaten einen innovativen Datenservice aufzubauen und Plattformen zu entwickeln, die unserer Gesellschaft helfen, den Auswirkungen des Klimawandels mit intelligenten Maßnahmen besser zu begegnen“, sagt Projektleiterin Dr.-Ing. Danijela Ristic-Durrant, bei OHB Digital Services die Expertin für KI und „Computer Vision“.

Noch stehe nicht fest, welche Satellitendaten sich in welchem Umfang eignen. Die Machbarkeitsstudie ziele darauf ab, so Danijela Ristic-Durrant, Dienste auf der Grundlage von Satellitendaten wie Copernicus Sentinels, anderen nicht-kommerziellen Satellitenmissionen, z.B. Landsat, bestehenden Erdbeobachtungsprodukten, LiDAR, kommerziellen Satellitendaten sowie den Satellitenmissionen MTG oder EnMAP in den Vordergrund zu stellen. Auch die Kombination mit anderen Datenquellen, wie zum Beispiel lokale Sensoren, kämen in Betracht. „Das Projekt ist gerade erst gestartet. Der Austausch und der Dialog mit unseren Partnern und weiteren Stakeholdern ist aber schon jetzt sehr intensiv und inspirierend. Unsere Aufgabe wird es nun sein, mit unserer hohen Expertise aus der Raumfahrt gute und nachhaltige Lösungen für uns auf der Erde zu entwickeln“, so die Projektleiterin.

Dr. Frank Knospe, Leiter des Essener Stadtamtes für Geoinformation, Vermessung und Kataster, freut sich über die Zusammenarbeit und den Austausch mit den Raumfahrtexperten, denn auch für seine Stadt wie für das gesamte Ruhrgebiet sind Satellitendaten von entscheidender Bedeutung bei der Planung. „So ermöglicht uns die hohe zeitliche Auflösung der Copernicus-Sensoren erstmalig, den ,Organismus‘ Siedlungs- und Landschaftsstruktur zu verstehen. Dadurch können wir die Herausforderungen im Kontext der Anpassung an die Folgen des Klimawandels auf lokaler und regionaler Ebene erfassen, im Trend beobachten und letztlich besser bewältigen“, so Knospe.

Neben OHB Digital Services als Koordinator des Projekts wird das „Urban Green View“-Konsortium durch die beiden Partner OHB Digital Connect und die Universität Trier ergänzt. Darüber hinaus sind Stakeholder aus dem Ruhrgebiet, vertreten durch die Städte Essen, Bochum und Dortmund, sowie die Ämter für Raumordnung und Wasserwirtschaft als relevante Pilotanwender in die Studie eingebunden.
Das Projekt „Urban Green View“ wird von der Europäischen Raumfahrtagentur ESA gefördert im ARTES 4.0 Generic Programme Line Business Applications – Space Solutions (BASS) Feasibility Study “Space for Urban Green”. Bei der ESA betreut Roberta Mugellesi Dow das Projekt „Urban Green View“.

Diskutieren Sie mit im Raumcon-Forum:

• Klimawandel

Der Beitrag Klimawandel: Mit Satellitendaten für mehr Grün in der Stadt erschien zuerst auf Raumfahrer.net.