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.

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• ESA Erdbeobachtungssatellit FORUM

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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

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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

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• Klimawandel

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

Quelle: Helmholtz-Zentrum Hereon 8. Mai 2023.

8. Mai 2023 – Einen attraktiven Zugang zu allen wichtigen Webseiten aus dem Helmholtz-Forschungsbereich „Erde und Umwelt“ schaffen – das ist das Ziel einer zentralen Landing Page, die von der Helmholtz-Gemeinschaft neu veröffentlicht wurde.

Helmholtz ist eine der größten Wissenschaftsorganisationen Europas. Entsprechend vielfältig sind die Informationen, die von der Gemeinschaft ihrer Forscher:innen im Internet veröffentlicht werden. Auch im Forschungsbereich (FB) „Erde und Umwelt“, einem der sechs Forschungsbereiche der Helmholtz-Gemeinschaft, ist dieses Angebot groß. Da wären beispielsweise die sieben Webseiten der beteiligten Helmholtz-Zentren mit ihren vielen Forschungs- und Projekt-Subsites, ihren Job- und Datenportalen, Expert:innendatenbanken, Mediatheken, Presseportalen, Social-Media-Kanälen, Veranstaltungskalendern, Transferaktivitäten, Apps und vielem mehr. Zum Webkosmos des FB „Erde und Umwelt“ gehören aber auch zahlreiche wissenschaftliche Initiativen, Zentren-übergreifende große Projekte oder Infrastrukturen und das gemeinsame Forschungsprogramm„Changing Earth – Sustaining our Future“.

Die Zugänge zu dieser eindrucksvollen Vielfalt digitaler Präsenzen mit all ihren Inhalten werden nun erstmals über eine zentrale Webseite gebündelt und erschlossen. Unter https://earthenvironment.helmholtz.de/changing-earth/program/ ist die neue Einstiegspforte in die faszinierende Welt der Helmholtz-Erdsystemforschung jetzt erreichbar. Als sogenannte „Progressive WebApp“ (PWA) programmiert, lässt sie sich über Ihren Internet-Browser auch ganz unkompliziert auf dem „Homescreen“ jüngerer Smartphones installieren.

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• Helmholtz-Gemeinschaft Deutscher Forschungszentren

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Quelle: Universität Hamburg 20. April 2023.

20. April 2023 – Wenn sich die Atmosphäre mit dem Klimawandel erwärmt, entsteht zusätzlicher Wasserdampf. Dieser wiederum ist selbst ein Treibhausgas, hält die Wärmestrahlung nahe der Erdoberfläche fest und lässt die Temperatur auf der Erde weiter steigen – eine sich selbst verstärkende Rückkopplung. Der Wert der Klimasensitivität zeigt in Grad Celsius an, wie empfindlich die Erde auf Treibhausgase reagiert, wenn sich das CO₂ in der Atmosphäre verdoppelt. Um ihn zu berechnen, muss bekannt sein, wie Rückkopplungsprozesse auf der Erde genau ablaufen.

Solche Prozesse lassen sich mit dem sogenannten langwelligen Rückkopplungsparameter berechnen. Das Forschungsteam um Florian Römer hat diesen Wert nun erstmals mit Satellitendaten spektral berechnet. Spektral bedeutet: Die neue Methode zeichnet erstmals ein detailliertes Bild der Rückkopplung bei verschiedenen Strahlungsfrequenzen.

„Durch die spektrale Auflösung sehen wir genau, welche Strahlungsfrequenzen wie viel zur Rückkopplung beitragen“, so Florian Römer über die neue Methode. „Dadurch können wir die physikalischen Prozesse des Erdklimas sehr viel besser verstehen.“ Frühere Studien haben nur die gesamte Energie – das sogenannte Integral – zur Berechnung des Parameters herangezogen. Dadurch gingen jedoch wertvolle Informationen verloren. Auch die Berechnung des Werts mithilfe von Klimamodellen beruhte oft auf stark vereinfachten Annahmen. Durch die neue Methode verstehen die Forschenden besser, welche Prozesse die Klimasensitivität beeinflussen. Sie bestimmt, wie die Klimazukunft der Erde aussehen wird.

Römer hat auch überraschende Erkenntnisse gewonnen: Bisher gaben Klimamodelle an, dass bei Strahlungsfrequenzen, die besonders effektiv von Wasserdampf zurückgehalten werden, die Rückstrahlung ins Weltall bei einer Temperaturerhöhung konstant bleibt. Der Rückkopplungsparameter beträgt somit ungefähr Null. „Die Daten des analysierten Zeitraums zeigen: Die Strahlung nimmt leicht zu, wenn es wärmer wird“, so Römer. Klimamodelle können mit diesen Daten Schritt für Schritt immer genauer werden. „Unsere Studie zeigt, dass Satellitendaten auch auf diesem Gebiet ein sehr leistungsfähiges Instrument sind. Das ist ein großer Schritt nach vorne“, sagt Römer.

Originalpublikation:
Roemer F, Buehler S, Brath M, Kluft L, and John V (2023): Direct observation of Earth’s spectral longwave feedback parameter; Nature Geoscience, DOI: 10.1038/s41561-023-01175-6,
https://www.nature.com/articles/s41561-023-01175-6,
pdf: https://www.nature.com/articles/s41561-023-01175-6.pdf.

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• Planet Erde

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Quelle: Potsdam-Institut für Klimafolgenforschung (PIK) 12. Januar 2023.

12. Januar 2023 – Die jetzt im hochrangigen Fachjournal ‚Science‘ veröffentliche Analyse von Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern der US-Universität Harvard und des Potsdam-Instituts für Klimafolgenforschung (PIK) ist verblüffend.

„Was ExxonMobil erstaunlich genau wusste, und was ExxonMobil dann bekanntlich leider tat, steht in scharfem Kontrast“, erklärt Stefan Rahmstorf vom PIK, Ko-Autor der Studie. „Eine Exxon-Projektion sagte sogar schon 1977 korrekt voraus, dass die Nutzung fossiler Brennstoffe ein ‚kohlendioxidinduziertes Superinterglazial‘ verursachen würde. Das ist eine Warmzeit, die nicht nur viel wärmer ist als alles in der Geschichte der menschlichen Zivilisation, sondern sogar wärmer als die letzte Warmzeit vor 125.000 Jahren. Durch den unaufhörlichen Ausstoß von Treibhausgasen sind wir heute schon weit auf dem Weg dorthin.“

In der ersten systematischen Bewertung der Klimaprognosen der fossilen Brennstoffindustrie überhaupt haben die Forschenden die Erkenntnisse der Klimawissenschaft, die Exxon schon vor Jahrzehnten hatte, mit Zahlen belegt: dass die Verbrennung fossiler Brennstoffe zu einer globalen Erwärmung von 0,20 ± 0,04 Grad Celsius pro Jahrzehnt führen würde. Die Ergebnisse haben sie in einem Diagramm zusammengefasst, das alle von Wissenschaftlern von Exxon und der ExxonMobil Corp. zwischen 1977 und 2003 erstellten Prognosen zur globalen Erwärmung zeigt, beruhend auf statistischen Analysen von bislang unveröffentlichten Daten aus den unternehmenseigenen Dokumenten.

Bekannt war bereits, dass Exxon seit den 1970er Jahren von der Bedrohung durch die globale Erwärmung wusste. Die jetzt veröffentlichte Studie ist nun die erste quantitative Überprüfung der frühen Klimawissenschaft des Unternehmens. Vorherige Untersuchungen konzentrierten sich auf die widersprüchliche interne und externe Rhetorik von Exxon zum Klimawandel. Die neue Analyse untersucht die im Unternehmen vorliegenden Daten.

„Wir stellen fest, dass die meisten ihrer Projektionen eine Erwärmung vorhersagen, die mit späteren Beobachtungen übereinstimmt“, heißt es in dem Bericht. „Ihre Vorhersagen stimmten auch mit denen unabhängiger akademischer und staatlicher Modelle überein und waren mindestens so gut wie diese.“

Unter Verwendung etablierter statistischer Verfahren kommt die Studie zu dem Ergebnis, dass 63-83 % der von den ExxonMobil-Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern gemeldeten globalen Erwärmungsprognosen mit den später beobachteten Temperaturen übereinstimmten. Darüber hinaus wiesen die von den ExxonMobil-Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern modellierten Projektionen einen durchschnittlichen „Skill Score“ (Maß der Vorhersagegüte) von 72 ± 6 % auf, wobei der höchste Wert bei 99 % lag. Das ist sogar deutlich besser als die Vorhersagen des bekannten NASA-Wissenschaftlers James Hansen zur globalen Erwärmung, die 1988 dem US-Kongress vorgelegt wurden.

„Öffentliche Erklärungen des Unternehmens […] widersprachen seinen eigenen wissenschaftlichen Daten“

Die Studie kommt zu dem Schluss, dass die internen Analysen von „Exxon und ExxonMobil Corp. […] genau vorausgesagt haben, wann die vom Menschen verursachte globale Erwärmung zum ersten Mal in den Messdaten festgestellt werden würde, und sogar das ‚Kohlenstoffbudget‘ für eine Begrenzung der Erwärmung auf unter 2°C realistisch abgeschätzt haben. In jedem dieser Punkte widersprachen die öffentlichen Erklärungen des Unternehmens zur Klimawissenschaft jedoch seinen eigenen wissenschaftlichen Daten.“

Die Studie verleiht den laufenden juristischen und politischen Ermittlungen gegen ExxonMobil zusätzliches Gewicht.

„Diese Ergebnisse bestätigen und präzisieren die Aussagen von Wissenschaftlern, Journalistinnen, Anwälten, Politikerinnen und anderen, dass ExxonMobil die Bedrohung durch die vom Menschen verursachte globale Erwärmung sowohl vor als auch parallel zur Orchestrierung von Lobby- und Propagandakampagnen zur Verzögerung von Klimaschutzmaßnahmen genau vorhergesehen hat, und widerlegen die Behauptungen der ExxonMobil Corp. und ihrer Verteidiger, dass diese Aussagen falsch seien“, schreiben die Autorinnen und Autoren in der Studie.

„Dies ist der Sargnagel für die Behauptungen von ExxonMobil, dass das Unternehmen zu Unrecht der bewussten Klimavergehen beschuldigt wurde“, kommentiert der Hauptautor von der Harvard University, Geoffrey Supran (seit Anfang 2023 ist er Professor an der Rosenstiel School of Marine, Atmospheric and Earth Science der University of Miami). „Unsere Analyse zeigt, dass ExxonMobils eigene Daten im Widerspruch zu ihren öffentlichen Erklärungen stehen, in denen Unsicherheiten übertrieben, Klimamodelle kritisiert, der Mythos globaler Abkühlung verbreitet und Unwissenheit darüber vorgetäuscht wurde, wann – oder ob – die vom Menschen verursachte globale Erwärmung messbar sein würde, während man zum Risiko gestrandeter fossiler Investitionen schwieg.“

Originalpublikation:
Supran, G., Oreskes, N., Rahmstorf, S. (2023): Assessing ExxonMobil’s global warming projections. Science [DOI:10.1126/science.abk0063]
https://www.science.org/doi/10.1126/science.abk0063

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• Klimawandel

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Quelle: Universität Wien 8. November 2022.

8. November 2022 – Die Himmelskörper unseres Sonnensystems beeinflussen auch die Klimazyklen unserer Erde. Der Frage, wie dieser astronomische „Herzschlag“ das Erdklima in einer frühen Warmzeit änderte, ging ein Team aus Geo- und Klimawissenschafter*innen der Universität Wien gemeinsam mit internationalen Kolleg*innen nach. Anhand von Simulationen und Daten aus Bohrkernen konnte nachgewiesen werden, dass astronomische Zyklen – zusätzlich zu Verschiebungen von Kontinentalplatten und schwankendem CO₂-Anteil in der Atmosphäre – Klimaveränderungen vor etwa 200 Millionen Jahren antrieben. Auch für verbesserte Prognosen können diese neuen Daten aus vergangenen warmen Klimaphasen mit höheren Treibhausgaskonzentrationen interessant sein. Die Ergebnisse wurden im Fachjournal PNAS publiziert.

Dass die Wechselwirkungen zwischen den Himmelskörpern im Sonnensystem das Klima der Erde periodisch verändern, ist für die vergangenen drei Millionen Jahre klar: „Wir wissen unter anderem, dass Eiszeitzyklen dadurch hervorgerufen wurden, dass sich die Umlaufbahn der Erde und ihre Eigenrotation durch die Anziehungskräfte der Planeten und des Erdmonds periodisch verändern – und das beeinflusst wiederum die Sonneneinstrahlung und damit das Klima“, erklärt der Paläoklimaforscher Jan Landwehrs von der Universität Wien. Diese Zyklen sind eine der wichtigsten natürlichen Antriebskräfte von globalen Klimaveränderungen der jüngeren Erdgeschichte und insbesondere für die vergangenen Eiszeiten verantwortlich.

Wie dies aber auch wärmere Klimaphasen mit höheren Treibhausgaskonzentrationen in der früheren Erdgeschichte beeinflusste, war bisher noch unklar. Dieser Frage ging nun ein Team aus Geolog*innen und Klimaforscher*innen der Universität Wien, des Potsdam-Instituts für Klimafolgenforschung und der Universitäten Southampton (UK) sowie Columbia (USA) nach. Die Ergebnisse wurden aktuell im Fachjournal PNAS publiziert.

Neues Klimamodell zeigt Einfluss astronomischer Kräfte
Durch die neue Studie lässt sich der Einfluss anderer Himmelskörper auf das Erdklima auch für die späte Trias und frühe Jura (also vor etwa 230 bis 200 Millionen Jahren) nachweisen, eine Zeit der globalen Erwärmung und hohen CO₂-Konzentration in der Atmosphäre, in der auch bereits Dinosaurier den Superkontinent Pangäa bevölkerten. Das Forschungsteam untersuchte dafür Sediment-Bohrkerne aus dem Newark-Hartford-Becken im Osten der USA, das vor 233 bis 199 Millionen Jahren in den Tropen von Pangäa lag und langsam nach Norden wanderte (von 5° auf 20°).

„Aus diesem geologischen Archiv lässt sich ablesen, dass der Wasserspiegel großer Seen immer wieder innerhalb weniger tausend Jahre stieg und fiel. Durch Klimasimulationen konnten wir darauf aufbauend zeigen, dass die astronomischen Kräfte neben dem CO₂-Gehalt in der Atmosphäre und den tektonischen Plattenbewegungen einen wichtigen Faktor des Klimawandels darstellen“, erklärt Hauptautor Landwehrs, Doktoratsstudent an der Vienna International School of Earth and Space Sciences (VISESS) der Universität Wien, der auch am Potsdam-Institut für Klimafolgenforschung forscht.

Um den außerirdischen Einfluss abzubilden, wurden Simulationen mit dem neu entwickelten Erdsystemmodell CLIMBER-X durchgeführt: „Dieses besonders schnelle Modell erlaubte es erstmals, solche klimatischen Zyklen für weit zurückliegende Zeiträume dynamisch zu simulieren“, erklärt Georg Feulner vom Potsdam-Institut für Klimafolgenforschung.

Klimakrise und Massenaussterben
Die Ergebnisse erklären die Vergangenheit, seien aber auch für die Zukunft interessant, „im Hinblick darauf, wie die derzeitige Klimakrise und ein zukünftiges Treibhausklima simuliert und damit vorhergesagt werden kann“, betont Mitautor Michael Wagreich vom Institut für Geologie der Universität Wien. An der Trias-Jura-Grenze vor 200 Millionen Jahren änderte sich das Klima u.a. durch vulkanische CO₂-Emissionen drastisch und es kam zum einem der größten Massenaussterben der Erdgeschichte.

Auch wenn dabei viele Faktoren zusammenspielten und frühere Veränderungen sich oft über viel längere Zeiträume von Tausenden von Jahren erstreckten, zeigt sich jeweils der starke Einfluss von CO₂ auf das Klima: „Wenn wir nicht rasch die Treibhausgase in der Atmosphäre begrenzen, wird unsere Zeit als die des sechsten großen Massenaussterbens in die Erdgeschichte eingehen“, warnt Wagreich.

Originalpublikation:
Landwehrs, J., Feulner, G., Willeit, M., Petri, S., Sames, B., Wagreich, M., Whiteside, J. H. & Olsen, P. E. (2022): Modes of Pangean lake-level cyclicity driven by astronomical climate pacing modulated by continental position and pCO2. PNAS
DOI: 10.1073/pnas.2203818119, https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2203818119.

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• Planet Erde

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Quelle: Universität Bonn 14. Oktober 2022.

14. Oktober 2022 – In Zeiten globaler Umweltveränderungen gilt es, das Wissen über die vielfältigen Prozesse des irdischen Klimasystems zu vertiefen. Eine präzise Beschreibung der Wechselwirkungen zwischen Atmosphäre, Ozean, Eis, Boden, Vegetation und letztlich dem Menschen ist die Voraussetzung für bessere Wetter- und Klimamodelle. Hierbei spielt die Beobachtung der Erde eine zentrale Rolle, denn wer nicht umfassend beobachtet, kann auch keine präzisen Vorhersagen erstellen.

Das CESOC führt bedeutende Kernkompetenzen an den drei Standorten Bonn, Köln und Jülich enger zusammen. Vertreten sind die Meteorologie, Atmosphärenchemie, Hydrologie, Klimatologie und Paläoklimatologie, Bodenwissenschaften und oberflächennahe Geophysik, Pflanzen- und Agrarwissenschaften, Geodäsie, Fernerkundung, Geoinformatik sowie Mathematik, wissenschaftliches Rechnen und Informatik. Beteiligt sind die beiden Mathematisch-Naturwissenschaftlichen Fakultäten in Köln und Bonn sowie die Landwirtschaftliche Fakultät und die beiden Transdisziplinären Forschungsbereiche TRA1 „Modelling“ und TRA6 „Sustainable Futures“ der Universität Bonn. Im Forschungszentrum Jülich sind Institute für Energie- und Klimaforschung, für Bio- und Geowissenschaften sowie das Jülich Supercomputing Center Teil des neuen Zentrums. Die CESOC-Geschäftsstelle wurde an der Universität Bonn eingerichtet.

Die Rektoren der beiden Universitäten, die Dekane der beteiligten Fakultäten und der Vorstandsvorsitzende des Forschungszentrums Jülich haben in Bonn einen neuen Kooperationsvertrag unterzeichnet. Als Gründungsdirektoren zeichneten Prof. Dr. Jürgen Kusche von der Universität Bonn, Prof. Dr. Susanne Crewell von der Universität zu Köln und Prof. Dr. Astrid Kiendler-Scharr vom Forschungszentrum Jülich die Vereinbarung mit.

Das CESOC kooperiert eng mit dem Europäischen Zentrum für mittelfristige Wettervorhersage (ECMWF) über seinen Standort in Bonn. Hierfür wurde nun auch eine förmliche Vereinbarung („Memorandum of Understanding“, MoU) geschlossen, die die Rektoren, Dekane und Direktoren der drei CESOC-Einrichtungen mit dem ECMWF, vertreten durch den Direktor der Copernicus Dienste, Dr. Jean-Noël Thépaut, nun unterzeichneten.

Das ECMWF ist eine zwischenstaatliche Organisation, dessen Kernaufgabe darin besteht, neue Möglichkeiten der mittelfristigen Wettervorhersage zu entwickeln und diese seinen Mitgliedstaaten und Nutzern auf der ganzen Welt zur Verfügung zu stellen. Es entwickelt und betreibt globale Modelle und Datensysteme für die Dynamik, Thermodynamik und Zusammensetzung der fluiden Hülle der Erde und der zusammenwirkenden Teile des Erdsystems.

Das CESOC und das ECMWF wollen künftig sehr eng zusammenarbeiten. Dazu wurde vereinbart, gemeinsame Projekte der Spitzenforschung in Zukunft aufrechtzuerhalten und weiter auszubauen und in der Aus- und Weiterbildung gemeinsame Wege zu gehen. Durch einen regen Austausch von Personal auf allen Qualifikationsebenen soll ein kontinuierlicher Wissenstransfer sichergestellt werden. Die Kooperationspartner wollen außerdem ihre Forschungsinfrastrukturen miteinander teilen und Forschungsergebnisse gemeinsam publizieren.

In einer gemeinsamen Erklärung betonten die drei Gründungsdirektor*innen Astrid Kiendler-Scharr, Susanne Crewell und Jürgen Kusche die Bedeutung des Zusammenschlusses: „Wir sind überzeugt, dass die heute vereinbarte Zusammenarbeit einen Meilenstein in der Erforschung des Erdsystems und der ihm zugrunde liegenden Zusammenhänge darstellt. Solche hochkomplexen Forschungsaufgaben können nur in der gemeinsamen Anstrengung exzellenter Partner bewältigt werden. Mit dem ECMWF entsteht im Rheinland ein einzigartiges Kompetenzzentrum für dieses Forschungsfeld.“

Die Generaldirektorin des ECMWF, Dr. Florence Rabier, sagte: „In unseren neuen Büros in Bonn sahen wir schon immer eine Gelegenheit, unsere Zusammenarbeit mit den nationalen meteorologischen Diensten unserer Mitgliedstaaten und auch mit deren akademischen Einrichtungen zu vertiefen. Dieses MoU mit dem CESOC ist das bestmögliche Beispiel für eine solche Zusammenarbeit, die wir mit diesen angesehenen Institutionen und ihren talentierten Wissenschaftler*innen weiter ausbauen wollen. Wir haben sehr hohe Erwartungen an das, was wir gemeinsam schaffen können, und in einer Zeit, in der Wetter und Klima die Welt auf kritische und oft tragische Weise beeinflussen, freuen wir uns darauf, unsere Kräfte mit den im CESOC versammelten Talenten zu bündeln.“

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• Planet Erde

Der Beitrag Uni Bonn: Bedeutender Schulterschluss in der Erdsystemforschung erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Quelle: TU Dresden.

16. März 2022 – Aus kleinen Veränderungen der Erdanziehungskraft ermitteln Wissenschaftler der TU Dresden Massenänderungen der Eisschilde in Grönland und Antarktika. Datenreihen dieser Eismassenänderungen stellt das Institut für Planetare Geodäsie der TU Dresden auch im Auftrag der Europäischen Weltraumagentur ESA bereit.

“GRACE” steht für „Gravity Recovery and Climate Experiment“. Die GRACE-Mission endete 2017 und wird seit 2018 durch die Mission „GRACE Follow-On“ fortgesetzt. GRACE und GRACE Follow-On funktionieren nach demselben Prinzip: Zwillingssatelliten folgen einander in ihrer Umlaufbahn in einem Abstand von etwa 200 km. Die Schwankungen dieses Abstandes werden gemessen, und zwar auf einen Tausendstel Millimeter genau. Da die Schwankungen dieses Abstands durch die Unregelmäßigkeiten der Erdanziehungskraft hervorgerufen werden, kann diese bis in die kleinsten Feinheiten bestimmt werden. Die unmittelbaren Messungen, sozusagen die Rohdaten, bearbeiten u.a. die Kolleg*innen am Helmholtz-Zentrum Potsdam Deutsches GeoForschungsZentrum und liefern damit die Ausgangsdaten für die Analysen der Dresdener Geodäten.

Von 2002 bis 2021 hat der Grönländische Eisschild rund 5000 Milliarden Tonnen Masse verloren, der Antarktische Eisschild rund 1800 Milliarden Tonnen. Eine Milliarde Tonnen entspricht der Masse eines Kubikkilometers Wasser. Das Schmelzwasser vermehrt die Wassermassen des Ozeans und sorgt für rund ein Viertel des globalen Meeresspiegelanstiegs.

Martin Horwath, Professor für Geodätische Erdsystemforschung, erklärt: „Messen liefert Fakten. Die Bestimmung von Eismassenänderungen mit Hilfe der Gravitationskraft ist ein einzigartiges Verfahren, weil uns dabei eigentlich keine Änderungen entgehen können. In Verbindung mit weiteren Satellitenmethoden, z.B. der Vermessung von Eisoberflächenhöhen und Fließgeschwindigkeiten, liefert diese Methode ein detailliertes Bild gegenwärtiger Änderungen der Eisschilde.“

„Die Abnahme von Eis auf den Kontinenten führt zur Zunahme der Wassermassen der Ozeane. Und auch diese können wir mit Hilfe ihrer Gravitationswirkung messen.“

„In den resultierenden Datenreihen stecken viele Jahre Entwicklungen der Auswertemethodik. Und die Ergebnisse sind auf unserem Datenportal frei zugänglich, für Schüler*innen ebenso wir für Klimaforscher*innen.“

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• 2x GRACE-FO und 5x Iridium NEXT auf Falcon 9 ♺

Der Beitrag Anziehungskraft des Eises: Seit 20 Jahren von Satelliten gemessen und in Dresden ausgewertet erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Quelle: Technische Universität München.

8. März 2022 – Bei etwa drei Vierteln des Waldes hat die Fähigkeit, sich von Störungen zu erholen, laut der Studie seit Anfang der 2000er Jahre abgenommen. Dies sehen die Wissenschaftler als Warnsignal. Die neuen Erkenntnisse beruhen auf einer neuartigen statistischen Analyse von Satellitendaten zu Veränderungen der Biomasse und Produktivität im Amazonaswald.

„Eine verringerte Resilienz – die Fähigkeit, sich von Störungen wie Dürren oder Bränden zu erholen – kann ein erhöhtes Risiko für das Absterben des Amazonas-Regenwaldes bedeuten. Dass wir in den Beobachtungen einen solchen Resilienzverlust feststellen, ist besorgniserregend“, sagt Niklas Boers, Professor für Earth System Modelling an der Technischen Universität München und Forscher am Potsdam-Institut für Klimafolgenforschung, der die Studie gemeinsam mit Wissenschaftlern der britischen Universität Exeter durchgeführt hat. „Der Amazonas-Regenwald beherbergt eine einzigartige Artenvielfalt, er beeinflusst durch seine enorme Evapotranspiration stark die Niederschläge in ganz Südamerika; und er speichert riesige Mengen an Kohlenstoff, die bei einem auch nur teilweisen Absterben als Treibhausgase freigesetzt würden, was wiederum zur weiteren Erderwärmung beitragen würde. Deshalb ist der Regenwald von globaler Bedeutung.“

„Wenn das Kippen selbst zu beobachten sein wird, wäre es zu spät“
Der Amazonas gilt als potenzielles Kippelement im Erdsystem und eine Reihe von Studien hat seine Verwundbarkeit aufgezeigt. „Computersimulationen zu seiner Zukunft liefern jedoch eine gewisse Bandbreite von Ergebnissen“, sagt Boers. „Darum haben wir spezifische Beobachtungsdaten auf Anzeichen für Veränderungen der Widerstandsfähigkeit während der letzten Jahrzehnte untersucht. Wir stellen fest, dass die Widerstandsfähigkeit des Regenwalds seit Anfang der 2000er Jahre kontinuierlich abnimmt, aber wir können nicht sagen, wann ein möglicher Übergang vom Regenwald zur Savanne stattfinden könnte. Wenn er dann zu beobachten ist, wäre es wahrscheinlich zu spät, ihn aufzuhalten“. Die Forschung ist Teil des Projekts „Tipping Points in the Earth System“ (TiPES), das durch das Horizon 2020-Programm der Europäischen Union finanziert wird.

Das Team verwendete Stabilitätsindikatoren, die zuvor bereits auf den grönländischen Eisschild und die atlantische Umwälzbewegung angewandt wurden. Diese statistischen Indikatoren zielen darauf ab, die Annäherung eines Systems an eine abrupte Veränderung vorherzusagen, indem sie eine kritische Verlangsamung der Systemdynamik identifizieren, zum Beispiel seine Reaktion auf Wetterschwankungen. Die Analyse von zwei Satellitendatensätzen, die die Biomasse und den Grünanteil des Waldes darstellen, hat diese kritische Verlangsamung aufgezeigt. Diese kritische Verlangsamung kann als eine Schwächung der Rückstellkräfte angesehen werden, die das System normalerweise nach Störungen wieder ins Gleichgewicht bringen.

„Ein System mag stabil erscheinen, wenn man nur seinen mittleren Zustand betrachtet“
„Ein System mag zwar stabil erscheinen, wenn man nur seinen Mittelwert betrachtet, doch wenn man sich die Daten mit innovativen statistischen Methoden genauer ansieht, kann man einen Verlust an Resilienz feststellen“, sagt Chris Boulton vom Global Systems Institute der Universität Exeter. „Frühere Studien, die sich auf Computersimulationen stützten, deuteten darauf hin, dass große Teile des Amazonasgebiets bereits zum Absterben verdammt sein könnten, bevor eine starke Veränderung des mittleren Zustands sichtbar wird. Unsere Beobachtungsanalyse zeigt nun, dass die Destabilisierung in vielen Gebieten tatsächlich bereits im Gange zu sein scheint.“

Um die Ursachen für den Verlust der Widerstandsfähigkeit zu ermitteln, den die Wissenschaftler in den Daten finden, untersuchten sie die Beziehung zu den Niederschlägen im Amazonasgebiet, die in drei „einmal in einem Jahrhundert“ auftretenden, verheerenden Dürreereignissen in der Region gipfelten. Es stellte sich heraus, dass trockenere Gebiete stärker gefährdet sind als feuchtere. „Dies ist alarmierend, da die IPCC-Modelle eine allgemeine Austrocknung des Amazonasgebiets als Reaktion auf die vom Menschen verursachte globale Erwärmung vorhersagen“, so Boers. Ein weiterer Faktor ist die Entfernung eines Gebiets zu Straßen und Siedlungen, von denen aus Menschen den Wald erreichen können. Die Daten bestätigen, dass Gebiete in der Nähe von menschlicher Landnutzung stärker bedroht sind.

„Unsere neuartige Analyse empirischer Daten liefert zusätzliche Beweise für die Besorgnis über die Widerstandsfähigkeit des Waldes, insbesondere in naher Zukunft“, sagt Tim Lenton, Direktor des Global Systems Institute. „Sie bestätigt, dass eine starke Begrenzung der Abholzung, aber auch eine Begrenzung der globalen Treibhausgasemissionen notwendig ist, um den Amazonas zu schützen.“

Publikation:
Chris A. Boulton, Timothy M. Lenton, Niklas Boers (2022): Pronounced loss of Amazon rainforest resilience since the early 2000s. Nature Climate Change
https://www.nature.com/articles/s41558-022-01287-8

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• Klimawandel

Der Beitrag Amazonas-Regenwald: Neue Erkenntnisse aus Analyse von Satellitendaten erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Quelle: Universität Hamburg.

14. Dezember 2021 – Der Ozeanograph Prof. Dr. Detlef Stammer vom Centrum für Erdsystemforschung und Nachhaltigkeit (CEN) an der Universität Hamburg bekommt die Förderung im Rahmen eines Reinhart Koselleck-Projekts als Einzelperson zugesprochen. Mit solchen Projekten fördert die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) besonders innovative und in einem positiven Sinn risikobehaftete Forschungsansätze.

„In ein solches neues Klimamodell werden alle verfügbaren Messdaten und Beobachtungsdaten einfließen, die uns derzeit vorliegen, um das Modell realistischer zu machen“, sagt Prof. Stammer. Dafür sollen sämtliche vorhandenen Daten der vergangenen 50 Jahre über die Atmosphäre, den Ozean, den Boden oder das Meereis in das Modell eingespeist werden, zum Beispiel Temperatur, Niederschlag oder Kohlenstoffgehalt – weltweit und in unzähligen Zeitschritten. Ein Mammutprojekt.

Einen Namen hat das Vorhaben auch schon: EARTHRA. Dies steht für Erdsystem-Reanalyse. Das Ziel ist, das Klima der vergangenen 50 Jahre so zu simulieren, dass das Modell mit möglichst allen tatsächlichen Klimabeobachtungen übereinstimmt. Gelingt dies, würde sich ein riesiger Fundus an Wissen über die Vergangenheit eröffnen, denn das Modell könnte auch fehlende Messdaten ergänzen. Zudem würde es Klimavorhersagen für die Zukunft substanziell verbessern, und Wechselwirkungen und Fernwirkungen von Klima-Phänomenen könnten systematischer als bisher erforscht werden. „Wenn wir erfolgreich sind, wird das die weltweite Klimamodellierung enorm voranbringen. Auf solch ein Instrument hat die Forschungsgemeinde lange gewartet. Ich freue mich sehr, dass wir jetzt beginnen können“, so Stammer.

Universitätspräsident Univ.-Prof. Dr. Dr. h.c. Dieter Lenzen gratuliert: „Die Förderung im Rahmen der Reinhart Koselleck-Projekte der DFG zeigt einmal mehr die Spitzenklasse der Klimaforschung an der Universität Hamburg. Gerade dieser innovative Forschungsansatz von Prof. Stammer wird die Datenlage in der Klimaforschung maßgeblich voranbringen.“

Zunächst gilt es jedoch, methodische Herausforderungen anzugehen. Ein Erdsystemmodell setzt sich aus mehreren Teilmodellen zusammen. Es gibt beispielsweise je ein Modell für die Atmosphäre, den Ozean, die Vegetation – oder auch für Stoffkreisläufe wie den Kohlenstoffkreislauf auf der Erde. In jedem Teilmodell werden die physikalischen oder chemischen Prozesse möglichst genau durch mathematische Formeln beschrieben. Doch auch das detaillierteste Rechenmodell bleibt stets eine Vereinfachung der realen Welt und produziert deshalb auch Fehler. So ist es möglich, dass sich die neu eingespeisten Daten an verschiedenen Stellen widersprechen und dadurch auf Modellprobleme hinweisen. „Solche Unstimmigkeiten werden wir nutzen, um das Rechenmodell weiter zu verbessern, zum Beispiel indem wir gezielt bestimmte Parameter des Modells anpassen“, sagt Prof. Stammer.

In dieser Weise werden die Forschenden verschiedene Bereiche testen und überprüfen, welche Bausteine im weltweiten Klimarechenmodell verbessert werden müssen. Mithilfe der DFG-Förderung kann Prof. Stammer dafür über einen Zeitraum von fünf Jahren mehrere Stellen schaffen.

Prof. Dr. Detlef Stammer ist Direktor des Centrums für Erdsystemforschung und Nachhaltigkeit (CEN) und Sprecher des Exzellenzclusters „Climate, Climatic Change, and Society“ (CLICCS) an der Universität Hamburg sowie Leiter des World Climate Research Programme (WCRP).

Weitere Informationen zu den Reinhart Koselleck-Projekten sind auf den Seiten der DFG zu finden.

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• Klimawandel

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