TU München: Städtischer Wärmeinseleffekt lässt Stadtbäume um ein Viertel schneller wachsen als Landbäume

Pressemitteilung der Technischen Universität München vom 13. November 2017:

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Weltweit wachsen Stadtbäume schneller

Internationale Studie zur Wirkung des Klimawandels auf das Baumwachstum

Bäume in Metropolen wachsen weltweit seit den 60er-Jahren des vergangenen Jahrhunderts schneller als Bäume in ländlicher Umgebung. Dies belegt erstmals eine Studie zum Einfluss des städtischen Wärmeinseleffektes auf das Baumwachstum, die unter Leitung der Technischen Universität München (TUM) durchgeführt wurde. Die Analyse des internationalen Forscherteams zeigt zugleich, dass das Wachstum der Stadtbäume schon seit Längerem sich verändernden Klimabedingungen ausgesetzt ist, was sich für Bäume im ländlichen Umfeld gerade erst einstellt.

„Während die Auswirkungen des Klimawandels auf das Baumwachstum in Wäldern umfassend untersucht wurden, gibt es für Stadtbäume bislang kaum Informationen“, sagt Professor Hans Pretzsch vom Lehrstuhl für Waldwachstumskunde der TUM. Die vom Bayerischen Ministerium für Umwelt und Verbraucherschutz sowie von der Audi Stiftung für Umwelt unterstützte Studie, die im Fachmagazin „Nature Scientific Reports“ veröffentlicht wurde, hat zum ersten Mal das Wachstum von Stadtbäumen weltweit systematisch auf Trends untersucht, die von veränderten Umweltbedingungen herrühren.

Eine zentrale Motivation für das Team um Professor Pretzsch sei der Trend zur globalen Urbanisierung: So soll laut Berechnungen der Vereinten Nationen die städtische Bevölkerung bis 2030 um mehr als 60 Prozent zunehmen – mit weiterhin steigender Tendenz. Nachdem Stadtbäume das Klima in Städten verbessern, zu Wohlbefinden und Gesundheit der Stadtbewohner beitragen, zeigen diese Prognosen, dass ihre künftige Bedeutung für urbane Lebensqualität noch steigen wird.

Für die Studie sind Proben von Baumkernen aus den Metropolen Berlin, Brisbane, Hanoi, Houston, Kapstadt, München, Paris, Prince George, Sapporo und Santiago de Chile genommen und analysiert worden. Die Städte wurden so ausgewählt, dass unterschiedliche Klimazonen abgedeckt wurden. Die Bandbreite reichte von borealem, über gemäßigtes, mediterranes bis hin zu subtropischem Klima. Insgesamt nahm das Forscherteam der TUM knapp 1400 meist ausgewachsene Bäume in ihren Fokus. In jeder Stadt wurde eine typische und vorherrschende Baumart ausgewählt und sowohl im Stadtzentrum als auch in der ländlichen Umgebung untersucht.

Stadtbäume wachsen um ein Viertel schneller als Landbäume

„Wir können zeigen, dass Stadtbäume bei gleichem Alter im Durchschnitt größer sind als ländliche Bäume, denn die Stadtbäume wachsen schneller“, sagt Prof. Pretzsch. Bei näherer Betrachtung nehme der relative Größenunterschied von städtischen gegenüber ländlichen Bäumen mit zunehmendem Alter wieder ab, bleibe jedoch relevant. „Während der Unterschied im Alter von 50 Jahren noch etwa ein Viertel beträgt, sind es bei einem Baumalter von hundert Jahren immer noch knapp 20 Prozent.“

Die Ursache für die Wachstumsbeschleunigung der Stadtbäume sehen die Forscher im so genannten Wärmeinseleffekt. Dieser Effekt führt in Stadtzentren zu einer stärkeren Aufheizung und somit höheren Temperaturen. Verglichen mit der ländlichen Umgebung kann diese Temperatursteigerung zwischen drei und zehn Grad Celsius ausmachen. Höhere Temperaturen können in zweierlei Hinsicht das Wachstum von Bäumen steigern: Einerseits regen sie die photosynthetische Aktivität an. Andererseits verlängern sie die Vegetationsperiode, was die Zeitspanne im Jahr vergrößert, in der Bäume wachsen können.

Die zunächst positiv erscheinende Wachstumssteigerung geht aber auch mit einem schnelleren biologischen Altern der Bäume einher. Das raschere Durchlaufen des Lebenszyklus kann dazu führen, dass Stadtverwaltungen unter Umständen künftig früher für Ersatz überalterter, früher absterbender Bäume sorgen müssen, urteilt Pretzsch.

Der Klimawandel beschleunigt das Wachstum allgemein

Ungeachtet des Vorsprungs der Stadtbäume kann das Team um Prof. Pretzsch mit der Studie ebenso zeigen, dass sowohl städtische als auch ländliche Bäume durch den Klimawandel seit den 1960er Jahren schneller wachsen. Diese Beobachtung spiegelt ein Muster wider, das bereits international in vergleichbaren Studien für Waldbäume berichtet wurde.

„Die allgemeine Wachstumsbeschleunigung bei allen Bäumen um rund 20 Prozent, über die wir in der aktuellen Studie berichten, ist vergleichbar mit früheren Befunden über Wälder. Dieser Effekt wurde auch in der landwirtschaftlichen Produktion beobachtet“, sagt Waldwachstumskundler Pretzsch. Offensichtlich gab und gibt es Änderungen der Umweltbedingungen, die ein beschleunigtes Baumwachstum über verschiedene Klimazonen hinweg fördern. „In diesem Zusammenhang werden neben der globalen Erwärmung auch Düngungseffekte durch die ansteigende atmosphärische CO2-Konzentration und vermehrte Stickstoffdepositionen als mögliche treibende Kräfte diskutiert.“

Trotz möglicher negativer Auswirkungen des globalen Klimawandels auf Bäume – wie Dürreereignisse, die das Wachstum einschränken oder sogar zum Absterben von Bäumen führen können – scheinen die beobachteten Bäume bisher profitiert zu haben. Dies geschah auf einheitliche Weise: Sowohl städtische als auch ländliche Bäume über alle untersuchten Klimazonen hinweg beschleunigten ihr Wachstum in den vergangenen Jahrzehnten erheblich.

Auch wenn Stadtbäume generell schneller wachsen als ländliche Bäume, haben letztere zumeist stärker vom Klimawandel profitiert. Dies könnte ein bald eintretendes Limit andeuten. „Wir vermuten das, weil Stadtbäume durch den Wärmeinseleffekt den Klimawandel quasi vorverlegt erleben“, sagt Prof. Pretzsch – „in einer derzeit laufenden Studie versuchen wir solche Mechanismen aufzudecken, um rechtzeitig problematische Nebeneffekte zu erkennen.“

Publikation:

Hans Pretzsch, Peter Biber, Enno Uhl, Jens Dahlhausen, Gerhard Schutze, Diana Perkins, Thomas Rötzer, Juan Caldentey, Takayoshi Koike, Tran van Con, Aurélia Chavanne, Ben du Toit, Keith Foster, Barry Lefer: Climate change accelerates growth of urban trees in metropolises worldwide, Nature Scientific Reports 11/2017. DOI: 10.1038/s41598-017-14831-w

 

 

Interessenskonflikt: Prinz Charles profitiert möglicherweise finanziell von eigenem Klimalobbyismus

Früher war es stets kalt und angenehm. Alle freuten sich, dass sie im Sommer Pullover anziehen mussten. Die Kleine Eiszeit war einfach klasse. Naja, das Klima zeigte aber schon immer Kapriolen. Das Jahr 1540 war ein solches. Mitteleuropa litt damals unter einem unerträglich heißen Sommer. Eine Forschergruppe um Rene Orth fand nun, dass es damals vielleicht sogar heißer als heute war. Abstract aus den Environmental Research Letters:

Did European temperatures in 1540 exceed present-day records?
There is strong evidence that the year 1540 was exceptionally dry and warm in Central Europe. Here we infer 1540 summer temperatures from the number of dry days (NDDs) in spring (March–May) and summer (June–August) in 1540 derived from historical documentary evidence published elsewhere, and compare our estimates with present-day temperatures. We translate the NDD values into temperature distributions using a linear relationship between modeled temperature and NDD from a 3000 year pre-industrial control simulation with the Community Earth System Model (CESM). Our results show medium confidence that summer mean temperatures (T JJA) and maximum temperatures (TXx) in Central Europe in 1540 were warmer than the respective present-day mean summer temperatures (assessed between 1966–2015). The model-based reconstruction suggests further that with a probability of 40%–70%, the highest daily temperatures in 1540 were even warmer than in 2003, while there is at most a 20% probability that the 1540 mean summer temperature was warmer than that of 2003 in Central Europe. As with other state-of-the-art analyses, the uncertainty of the reconstructed 1540 summer weather in this study is considerable, for instance as extrapolation is required because 1540-like events are not captured by the employed Earth system model (ESM), and neither by other ESMs. However, in addition to paleoclimatological approaches we introduce here an independent methodology to estimate 1540 temperatures, and contribute consequently to a reduced overall uncertainty in the analysis of this event. The characterization of such events and the related climate system functioning is particularly relevant in the context of global warming and the corresponding increase of extreme heat wave magnitude and occurrence frequency.

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In Eos konnte man im Juli 2017 eine erfreuliche Prognose für Sibirien lesen:

Climate Change Could Make Siberia an Attractive Place to Live
Although anticipated warmer temperatures promise to render the region more comfortable for people, the transformation might turn permafrost areas into inhospitable bogs. [...] Researchers from the V. N. Sukachev Institute of Forest of the Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences have been examining the climatic and agricultural potential for Siberia to become a home to more people. Elena Parfenova and her colleagues outlined their projections in a poster they presented at a joint conference of the Japan Geoscience Union and the American Geophysical Union in Chiba, Japan, in May. The researchers reported that by the 2080s, Siberia will have a milder climate, less permafrost coverage, and possibly vastly increased crop production. That would make the region much more appealing for settlers, they added.

Ganzen Artikel in Eos lesen.

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In einem weiteren Eos-Artikel werden Forscher aufgefordert, sich stärker bei Wikipedia zu engagieren:

Three Reasons Why Earth Scientists Should Edit Wikipedia
Are you looking to communicate science more broadly? Start by editing articles on the Internet’s most popular general reference work.

Interessanterweise wird jedoch auch davor gewarnt, dass einige Wikipedia-Autoren das System für ihre eigenen Zwecke missbrauchen und in Interessenskonflikte geraten:

In addition to these benefits, I also want to mention a caveat. There is a danger that some academic Wikipedia editors will attempt to “game” the research metrics system, tending toward outsized self-promotion as opposed to sharing notable new science with the public. Wikipedia provides information about conflict of interest and self-promotion to inform editors and prevent these issues. Guidance on these topics is also given by Logan et al. [2010].

Gerade die Wikipedia-Seiten zum Klimawandel sind fest in Aktivistenhand. Eigentlich ein unhaltbarer Zustand, der aber offenbar von ganz oben gedeckt ist. Wer hat die Zeit und Lust, gegen diesen Misstand anzugehen? Siehe:

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Apropos Interessenkonflikt. Prinz Charles ist ein leidenschaftlicher Klimakämpfer. Nun kam jedoch heraus, dass er offenbar auch handfeste finanzielle Interessen mit seinem Aktivismus verfolgt haben könnte. Die BBC meldete am 7. November 2017 unter Hinweis auf die Paradise Papers, dass Prinz Charles öffentlich schärfere Klimawandelbestimmungen forderte, hiervon aber selber über Finanzbeteiligungen auf den Bermudas profitiert:

Paradise Papers: Prince Charles lobbied on climate policy after shares purchase
Prince Charles campaigned to alter climate-change agreements without disclosing his private estate had an offshore financial interest in what he was promoting, BBC Panorama has found.

Weiterlesen bei der BBC.

 

 

 

Wenn uns Geisteswissenschaftler den Klimawandel erklären wollen

Die NASA bietet auf ihrer Webseite eine “Zeitmaschine” mit animierten Darstellung zur Klimageschichte an. Thema sind das Meereis, der Meeresspiegel, CO2 und die Temperaturentwicklung.

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Doug Ferguson fiel bei einem kürzlichen Umzug ein altes National Geographic Heft von 1976 in die Hände. Er stieß dabei auf einen Artikel, in dem die großen Unsicherheiten der weiteren Klimaentwicklung thematisiert wurden. Damals war man sich nicht sicher, ob der Abkühlungstrend seit den 1940er Jahren weitergeht, oder es zu einer Wiedererwärmung kommt. Auf WUWT präsentiert Ferguson die Abbildungen von damals, die uns zu denken geben sollten, wenn wir das nächste Mal Prognosen für die kommende 100 oder gar 1000 Jahre aufgetischt bekommen.

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Der bekannte Baumring-Experte Keith Briffa von der Climatic Research Unit (CRU) der University of East Anglia verstarb Ende Oktober 2017. Briffa agierte als Leitautor des IPCC-Berichts 2007, eine Rolle die im Rahmen der Climategate-Email-Affäre kontrovers diskutiert wurde.

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Immer wieder beliebt: Der Faktencheck klimaspektischer Sichtweisen. Kurioserweise handelt es sich bei den jeweiligen Redakteuren meist um Geisteswissenschaftler, die locker aus der Hüfte die komplexen naturwissenschaftlichen Zusammenhänge ein für alle Mal klären. Die Leser haben sowieso kein Interesse an den Details, daher klappt das ganz gut. Selbst die IPCC-nahen Wissenschaftler verdrehen bei den windigen Diskussionen der “Faktenchecker” die Augen, lassen diese aber passieren, da es ja im Sinne der guten Sache passiert.

Am 4. November 2017 war es wieder soweit. Wolfgang Pichler brachte in der Kölner Rundschau seinen eigenen Faktencheck.

Argumente von Skeptikern des Klimawandels im Faktencheck

[...]

Behauptung: Klimawandel hat es schon immer gegeben. Das liegt einfach an natürlichen Faktoren.

Faktencheck: Dass es “natürlichen” Klimawandel auch früher gab, trifft zu. Aber beim derzeitigen Klimawandel zeigt schon das Tempo, dass er kein “natürlicher” ist. [...]

Pichler liegt daneben. Auch in der Vergangenheit gab es schnelle Klimaänderungen. Siehe Ergebnisse der Uni Erlangen Nürnberg (“Neue Studie der Universität Erlangen-Nürnberg entzaubert Klimawandel-Mythos: Erderwärmung schritt in der Vergangenheit genauso schnell voran wie heute“). Pichler schreibt weiter:

Behauptung: Die Meteorologen können nicht einmal das Wetter für die nächsten Wochen vorhersagen. Also sind Klimaprognosen für kommende Jahrzehnte unseriös.

Faktencheck: Hier werden Äpfel und Birnen verglichen. [...] Die modernen Rechenmodelle von heute sind noch viel genauer; sie beziehen auch die Ozeane ein. Das Vertrauen in die Modelle ist gestiegen, weil man sie am (experimentell messbaren) Auf und Ab des Klimas in vergangenen Erdepochen nachprüfen kann. Nur ein Unsicherheitsfaktor ist geblieben: die Simulation der Wolken in einer wärmeren Welt. [...]

Wieder falsch. Es häufen sich die Hinweise auf Probleme mit den Klimamodellen. Bislang konnten sie weder die grobe Temperaturentwicklung der letzten 10.000 Jahre, noch die Wärme vor 1000 Jahren, noch den Hiatus 2000-2014 reproduzieren. In Wahrheit steht den Modellen das Wasser bis zum Kragen. Eine Sammlung von Artikeln zum Thema gibt es hier.

Falls es sich bei Wolfgang Pichler um den namensgleichen Redakteur des Bonner General-Anzeigers handelt, passt seine Ausbildung gut zum Hintergrund der meisten anderen Klimafaktenchecker:

Wolfgang Pichler, geboren 1970, hat Geschichte und Philosophie studiert. Für den General-Anzeiger schreibt er seit 1998. Er betreut die Journal-Seiten für Literatur und Kultur.

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In der Epoch Times erschien am 4. November 2017 ein Artikel zum Geo-Engineering.

 

 

 

Ökologischer Fehlschlag: Palmölplantagen in Indonesien befeuern den Klimwandel

Eine der großen Ungereimtheiten in der IPCC-Sichtweise ist die Interpretation der Erwärmung der letzten 150 Jahre. In seinem letzten IPCC-Bericht erklärt der Weltklimarat kurzerhand die gesamte beobachtete Erwärmung sei anthropogen. Diese pauschale Attribution macht natürlich wenig Sinn, wenn im selben Bericht eine riesige Spanne der CO2-Klimasensitivität von 1,5-4,5°C Erwärmung pro CO2-Verdopplung genannt wird. Im Maximum-Fall (4,5°C) sind die 100% anthropogen sicher zu rechtfertigen, aber im Minimumfall (1,5°C) muss man eine gehörige Portion an natürlichem Wärmeschub dazugeben, um auf die gemessene Erwärmung zu kommen. Insofern widerspricht sich der IPCC-Bericht also selber. Das passiert, wenn viele Köche am Werke sind und dann letztendlich den Brei verderben.

Die American Chemical Society (ACS) gab am 25. Oktober 2017 eine Pressemitteilung heraus, in der der Beginn des Anthropozäns diskutiert wird. Dabei werden schließlich die 1950er Jahre genannt. Wieder ein Hinweis darauf, dass man bei der Attribution der Erwärmung im 19. Jahrhundert und in der ersten Hälfte des 20. Jahrhundert viel vorsichtiger  sein muss als es aktuell geschieht.

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Die European Geosciences Union (EGU) bemängelte am 25. Oktober 2017 in einer Pressemitteilung die fehlende Nachhaltigkeit der Palmöl-Produktion in Südostasien, die den Klimawandel eher befeuert anstatt ihn zu dämpfen. Hier hat die grüne Bewegung eindeutig versagt, hat unter dem ökologischen Deckmäntelchen große Flächen tropischen Regenwaldes abholzen lassen, was nun nicht nur ein lokales ökologisches Problem darstellt, sondern auch das globale Klima schädigt. Hier die Meldung der EGU:

Deforestation linked to palm oil production is making Indonesia warmer

In the past decades, large areas of forest in Sumatra, Indonesia have been replaced by cash crops like oil palm and rubber plantations. New research, published in the European Geosciences Union journal Biogeosciences, shows that these changes in land use increase temperatures in the region. The added warming could affect plants and animals and make parts of the country more vulnerable to wildfires.

Palm oil is the most widely used vegetable oil in the world, appearing in the ingredients’ list of many consumer goods, from chocolate to soap. Indonesia, the world’s largest producer of palm oil, has seen large swathes of rainforest cleared away and replaced by oil palm plantations at rates that exceed those of Brazil. On the island of Sumatra, which has had the highest loss of native rainforest in all of Indonesia, the changes in land use have meant a substantial loss of animal and plant diversity. However, the impact of these changes on the region’s temperatures had not been studied until now.

An international team of researchers, led by Clifton Sabajo and Alexander Knohl from the University of Göttingen in Germany, have published a new study showing that the expansion of oil palm and other cash crops in Sumatra has made the region warmer. “Land use change from forest to cash crops such as oil palm and rubber plantations does not only impact biodiversity and stored carbon, but also has a surface warming effect, adding to climate change,” says Knohl, a professor in bioclimatology.

The team studied differences in surface temperature for various types of land cover, such as forests, clear-cut land, and cash crops, in the Jambi province of Sumatra. They used satellite data collected between 2000 and 2015 by the NASA Landsat missions and the MODIS instrument, as well as data collected on the ground.

They found that clear-cut land, which is mainly used for agriculture, was up to 10 °C warmer than forests. “Clear-cut land is the phase between forest and other land cover types, such as small-holders [small-scale family farms] or commercial plantations,” says Sabajo, a PhD student and the lead author of the Biogeosciences study. “From field observations, we know that the landscape is so dynamic that there are continuous land use changes all the time, so clear-cut land is always present.”

Mature palm oil plantations were about 0.8 °C warmer than forests, while young palm oil plantations were 6 °C warmer. “Young palm oil plantations have fewer and smaller leaves and an open canopy, thus they transpire less water. Also, the soil receives more solar radiation and dries out faster,” explains Sabajo. Mature palm oil plantations, which are older than 5 years, have a closed canopy and larger and more abundant leaves, which results in a cooler ground compared to a young plantation.

Sabajo says surface temperatures in forests are lower than in palm oil plantations and clear-cut land mainly because of “evaporative cooling”, which is similar to the process that cools us down when we sweat. There’s more evaporation and transpiration of water from plants and the soil into the atmosphere in a forest than in clear-cut land or a young oil-palm plantation, meaning the ground is cooler for that type of land cover.

Overall, the average mid-morning surface temperature in the Jambi province increased by 1.05 °C between 2000 and 2015. Some of this warming is a result of climate change, but some is a direct consequence of the changes in land use. “We compared the average land-surface temperature increase in the province with a site that was covered by forest over the entire period and that can be considered as a control, unaffected by direct land-use change. The land-surface temperature of the forest sites (at 10:30am) only increased by 0.45 °C, suggesting that at least 0.6 °C of the 1.05 °C increase is due to land-use change,” says Knohl.

“The strong warming effect we show for the Jambi province may serve as an indication of future changes in land-surface temperature for other regions of Indonesia that will undergo land transformations towards oil palm plantations,” the scientists write in the study. The Indonesian government plans to substantially expand the country’s production of oil palm, as the demand for this product increases around the world.

What this additional increase in temperature means for the region is yet unclear, but Knohl notes that “land surface temperature is an important part of the microclimate, which shapes habitat conditions for plants and animals.” In the study, they write that the observed warming may affect ecosystems, reduce how much water is available in the region over the dry season, as well as make the area more vulnerable to wildfires.

“We think that current land-use developments in Indonesia need to carefully evaluate all aspects of environmental and socio-economic consequences. Land-surface temperature and microclimate should be considered,” says Knohl.

The research is part of a large German-funded project, the Collaborative Research Centre 990: Ecological and Socioeconomic Functions of Tropical Lowland Rainforest Transformation Systems (Sumatra, Indonesia).

Publication in journal ‘Biogeosciences‘: (https://www.biogeosciences.net/14/4619/2017)

Die Hannoversche Allgemeine Zeitung (HAZ) berichtete über die Studie:

Forscher: Abholzung trägt zum Klimawandel bei
Wenn Wald abgeholzt und durch Ölpalmen-Plantagen ersetzt wird, führt dies zu einer messbaren Erwärmung und trägt so zum Klimawandel bei. Das berichtet die Universität Göttingen nach Untersuchungen in Indonesien.

Weiterlesen in der HAZ.

 

 

 

Fledermauskot als Schlüssel zum Klima der Vorzeit

Im Jahr 2009 dachte man, dass der Klimawandel den Walrössern arg zusetzt. Im Oktober 2017 kam dann die Kehrtwende. Der U.S. Fish and Wildlife Service erklärte jetzt, dass in absehbarer Zukunft keine Bedrohung der pazifischen Walrosspopulation zu befürchten ist.

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Eine der Eigenarten der Klimawissenschaften ist die Prognose für Zeiten in der fernen Zukunft, wobei diese heute schlecht überprüfbar sind. Was oft vergessen wird, ist dass es durchaus Prognosen von vor 10 oder 20 Jahren gibt, die evaluierbar sind. Javier hat eine Übersicht solcher Prognosen auf WUWT präsentiert, wobei eine Vielzahl der Vorhersagen glatt das Ziel verfehlt haben.

Aber selbst bei der realen gegenüber simulierten Temperaturentwicklung der letzten Jahre gibt es unterschiedliche Sichtweisen. Im Internet kursieren zwei ganz unterschiedliche Graphiken. Bei der einen laufen die realen Temperaturen bereits unten aus dem prognostizierten Bereich heraus, bei der anderen Darstellung siehr alles bestens aus. Steve McIntyre hat sich die beiden Graphiken jetzt auf Climate Audit vorgenommen und auf ihren Wahrheitsgehalt getesten. Sein Fazit: Allein der kürzliche sehr starke El Nino hat die Modelle bisher vor schlimmerem bewahrt. Warten wir also auf die kommenden Jahre, wo es jetzt richtig spannend wird.

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Die University of Florida rekonstruiert jetzt das Klima anhand von Fledermauskot, wie sie in einer Pressemitteilung vom 26. Oktober 2017 mitteilte (via Science Daily):

Bat feces: A reliable source of climate change

People have long known that bat guano — the polite term for what the flying mammals leave on the floors of caves where they live worldwide — is a valuable source of fuel and fertilizer, but now newly published research from University of South Florida geoscientists show that the refuse is also a reliable record of climate change.

In a new paper published this week in the research journal Scientific Reports, USF geochemistry Professor Bogdan Onac and PhD student Daniel Cleary report that isotopes found in bat guano over the last 1,200 years can provide scientists with information on how the climate was and is changing.

The scientists examined bat guano from a cave in northwestern Romania to produce new insight into how the climate in east-central Europe has changed since the Medieval Warm Period, about 850 AD.

Nitrogen cycling within temperate forests is very sensitive to changes in the amount of winter precipitation received each year. When nitrogen isotopes change in response to variation in winter precipitation over the past 2,000 years, this signature is transferred from the soil to plant leaves to insect to bat and ultimately guano. “Luckily for scientists, the statement ‘you are what you eat’ also applies to bats,” Onac said.

Scientists frequently examine chemical records in natural substances to document how the climate has changed in the past, and to lend insight into how rapidly it is changing now. Scientists drill mud cores into the sediments under the oceans, ice cores in the Arctic and Antarctica, examine tree rings, or use the chemistry found in caves (stalagmites) as climatic proxies.

Bat guano is rich with nitrogen, and scientists know that nitrogen moves through the food change and through animals, where it is returned to the environment. When bats return to the same location within a cave, guano piles beneath their roost can reach sizable dimensions. The researchers found in M?gurici Cave in Romania is a large three-meter pile of bat guano that has been accumulating for more than a thousand years.

Isotopic analysis of the guano pile in the M?gurici Cave resulted in a near annual record of winter precipitation for the region. The location of this cave in the foreland of the East Carpathian Mountains means winter precipitation is modulated by the North Atlantic Oscillation (NAO), with wetter conditions influencing the availability of nitrogen within the surrounding forest system. Using historical records of precipitation, a relationship between winter precipitation and NAO phases was established. Through this work, past phases of the NAO could then be reconstructed back to 1600 AD, Cleary said.

Paper: Daniel M. Cleary, Jonathan G. Wynn, Monica Ionita, Ferenc L. Forray, Bogdan P. Onac. Evidence of long-term NAO influence on East-Central Europe winter precipitation from a guano-derived δ15N record. Scientific Reports, 2017; 7 (1) DOI: 10.1038/s41598-017-14488-5

 

 

 

Kürzlicher Ausbruch des Zika-Virus durch Erdbeben in Ekuador und El Nino ausgelöst

Artikel in der FAZ am 23. September 2017:

Energiewende: Klimavisionen im Realitätscheck
Klimaschutz befürwortet theoretisch jeder. Aber wenn es konkret wird, ist das Geschrei groß. Deshalb wird sich die neue Bundesregierung bemühen, die Energiewende so effizient und günstig wie möglich zu gestalten.[...] Die beispielgebende Rolle Deutschlands zielt nicht allein und vor allem auf die Einsparung von Kohlendioxid ab – denn mit dem Verzicht auf rund 2 Prozent aller Emissionen auf der Welt wird der Anstieg der Erdtemperatur nicht gestoppt. Auf die Nachahmer kommt es an. So erfahren die ewigen Ziele des „energiepolitischen Dreiecks“ von Preiswürdigkeit und Sicherheit der Versorgung (neben dem Umweltschutz) eine doppelte Begründung: von innen, weil es die Lebensgrundlagen der Bürger und der Wirtschaft betrifft, von außen, weil kein anderes Land dem Beispiel einer durch die Energiewende ruinierten Wirtschaft folgen würde.

Ganzen Artikel in der FAZ lesen.

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Nochmal die FAZ, am 10. Oktober 2017:

Heftige Kritik an der deutschen Klimapolitik
Dena, die bundeseigene Energieagentur, hält die deutsche Klima- und Energiepolitik für engstirnig und unrealistisch. Besonders deutlich werden die Fachleute, was den Verkehr angeht.

Weiterlesen in der FAZ

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Der kürzliche Ausbruch des Zika-Virus wurde durch eine Kombination eines Erdbeben in Ekuador und dem starken El Nino 2014-16 ausgelöst, wie die American Geophysical Union (AGU) am 12. Oktober 2017 in einer Pressemitteilung bekannt gab:

Combination of El Niño and 2016 Ecuador earthquake likely worsened Zika outbreak

A Zika virus outbreak in coastal Ecuador in 2016 was likely worsened by a strong El Niño and a magnitude 7.8 earthquake that struck the region in April, according to a new study.

A new research commentary suggests the earthquake left more people exposed to disease-carrying mosquitoes, and climate variability associated with the 2014-2016 El Niño event created more favorable mosquito breeding grounds. Warmer temperatures and increased rainfall, combined with destruction of the region’s infrastructure and a population influx into large cities, likely caused the number of Zika cases to increase 12-fold in just three months, according to the study’s authors. The research was accepted for publication in GeoHealth, a journal of the American Geophysical Union.

Zika was first observed in Africa in the 1950s and recently spread to South America and Southeast Asia. The disease is transmitted by mosquitoes and usually causes a mild illness with symptoms such as headaches, rash and eye infections. Zika virus infection in pregnant mothers can result in a variety of birth defects. As of September 2017, approximately 6,811 suspected and confirmed cases of Zika have occurred in Ecuador, according to a World Health Organization report.

El Niño is the warm phase of a regular climate pattern that occurs in the Pacific Ocean. It brings warmer air temperatures and higher rainfall levels to the west coast of South America. Previous research established a link between the 2014-2016 El Niño and the spread of Zika in South America, but the new study goes further and examines the interaction between these two events and the 2016 earthquake.

The new commentary suggests changes in the climate can amplify the worst effects of natural disasters and disease outbreaks in socially vulnerable regions. Areas that are already stressed by short-term climate changes like El Niño can be sent over the edge due to a catastrophe and may struggle to recuperate afterwards, said Cecilia Sorensen, a Living Closer Foundation fellow in climate and health policy at the University of Colorado School of Medicine in Aurora, Colorado and lead author of the new study.

The authors studied the effects of short-term changes in Ecuador’s climate, not long-term global warming patterns. But extreme El Niño events such as the one observed in 2016 are projected to increase in frequency due to human-caused climate change. Sorensen’s team suspects that the combination of increased extreme events and long-term warming could lead to conditions that favor the spread of mosquito-borne diseases.

The findings are important because of their applicability to recent events, like recent earthquakes in Mexico and hurricanes in the Caribbean and the U.S., according to Ángel G. Muñoz, a research associate in atmospheric and ocean sciences at Princeton University in New Jersey. “The main message of the authors is related to the important question of how a combination of natural hazards can increase the vulnerability of the population, making people’s exposure higher and lowering their adaptive capacity during and after the occurrence of such hazards,” he said.

Examining the Zika outbreak

A magnitude 7.8 earthquake struck the province of Manabi in coastal Ecuador on April 16, 2016. The quake affected approximately 720,000 people, destroyed much of the region’s sanitation and healthcare infrastructure, and resulted in a massive influx of displaced residents into urban areas. Sorensen and the study co-authors worked with the non-governmental organization Walking Palms Global Initiative to operate a mobile health clinic after the earthquake. They saw many women and children coming in with symptoms typical of mosquito-borne illnesses like dengue fever and Zika. In July of 2016, UNICEF reported the number of Zika cases in Ecuador spiked from 92 cases before the earthquake to 1,106 cases just three months after the event. 80 percent of these new cases occurred in Manabi.

The research team set out to study how damage from the earthquake and short-term changes in weather associated with El Niño could have potentially exposed more people to mosquitoes and exacerbated the outbreak. “We saw so many people affected by the earthquake that were sleeping outside without any shelter from mosquitoes, so we were worrying that the region’s changing climate could facilitate the spread of diseases,” Sorensen said. “Natural disasters can create a niche for emerging diseases to come out and affect more people.”

Link to climate changes

Sorensen’s team reviewed the existing research on the link between short-term changes in climate and disease transmission. They then applied those findings to explain the role of the earthquake and El Niño in the Zika outbreak. The researchers suggest El Niño created ideal conditions for Zika-carrying mosquitos to breed and make more copies of the Zika virus. The warmer air temperatures and increased rainfall brought by El Niño have previously been associated with a higher likelihood of dengue outbreaks. Warmer temperatures can accelerate viral replication in mosquitoes and influence mosquitos’ development and breeding habits.

Additionally, the El Niño event brought warmer sea-surface temperatures, which have been shown to correlate with outbreaks of mosquito-transmitted diseases. Estimates from remote sensing data in coastal Ecuador show that sea-surface temperatures were higher than average from 2014-2016. The team also believes an increase in water scarcity after the earthquake indirectly benefitted mosquito development. The quake damaged municipal water systems, forcing people to store water in open containers outside their homes. These containers served as additional habitats for mosquito larvae to grow in.

The new findings could be used by governments to identify and protect vulnerable communities before natural disasters happen, Sorensen said. “One idea is to develop disease models that can use existing climate models to predict where these vectors will show up due to climate variability,” she said. “Applying these new models to areas that have pre-existing social vulnerabilities could identify susceptible regions, allowing us to direct healthcare resources there ahead of time.”

Paper: Sorensen et al. 2017. This research article is open access. A PDF copy of the article can be downloaded at the following link: http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/2017GH000104/pdf.

 

Fritz Vahrenholts Sonnenkolumne 11/17: Das Christ-Mädchen steht vor der Tür

25.11.2017

Sehr geehrte Damen und Herren,

die Aktivität der Sonne war im Oktober 2017 erneut deutlich unter dem Durchschnitt aller seit 1750 aufgezeichneten Sonnenzyklen. An 11 Tagen war die Sonne gänzlich ohne Flecken. Diese Schwäche wird sich weiter verstärken bis 2020/21, wenn der neue Zyklus 25 mit den ersten neuen Sonnenflecken beginnen wird. Und wie geht es dann weiter ? In der Anlage zeigen wir, dass wir auf Grund der Entwicklung der polaren Felder der Sonne mit hoher Wahrscheinlichkeit vorhersagen sagen können, dass der nächste Zyklus 2021-2032 ebenso schwach wie der jetzige Zyklus sein wird. Wie schon häufiger beschrieben, werden wir den Zustand des Dalton-Minimums von 1790 bis 1830 erreichen, jedoch nicht des Maunder – Minimums von 1645 bis 1715.

Nach der durch den starken El Nino bedingten Temperaturerhöhung der Jahre 2015 und 2016 waren die Beobachter im Pazifik gespannt, ob sich nun der gegenteilige Effekt , La Nina – das Christ-Mädchen, anbahnt. Bei diesen sich zumeist zu Weihnachten einstellenden Effekten führt El Nino zu eine Erwärmung der Meeresoberfläche des Ost-Pazifiks und eines erheblichen Wärmetransports auch in die Atmosphäre. Bei einer La Niña wird der Meeresoberfläche und damit auch der Atmosphäre Wärme entzogen, indem das erwärmte Wasser im Westpazifik unter der Oberfläche eingelagert wird und vermehrt kühleres Wasser aus der Tiefe im Osten nachströmt.

Obwohl es wenig Sinn macht , das dadurch beeinflusste globale Temperaturmuster herzunehmen, um nach 15 Jahren Temperaturstillstand, erneut die Klimakatastrophe an die Wand zu malen, wurde 2016 von Politik, Medien und einigen Wissenschaftlern genau das gemacht. Das Pariser Abkommen sollte medial flankiert werden und da waren die Temperaturerhöhungen durch den El Nino willkommen. Doch um den sich anbahnenden Abschwung durch La Nina ist es merkwürdig still. Die amerikanische National Oceanic and Atmospheric Administration NOAA sieht La Nina auf Grund der mittlerweile starken Abkühlung der ostpazifischen Meeresoberfläche als gegeben an.

Eine La Niña hat nicht nur große Auswirkungen auf das globale Temperaturniveau, sondern auch auf die Landwirtschaft großer Teile der Erde und besonders empfindliche Pflanzen wie z.B. Kaffee. La Niña beeinflusst ebenso den Jet-Stream über Nord-Amerika. Das führt zu kälteren Temperaturen und mehr Niederschlag im Norden der USA und zu wärmeren, trockeneren Konditionen im Süden. Ein Einfluss auf das Winterwetter in Europa konnte bislang nicht sicher festgestellt werden. Wir wissen noch nicht, wie stark die Abkühlung der globalen Mitteltemperatur durch La Nina sein wird, denn noch ist sie nicht vollständig ausgebildet. Doch die Zahl der Wissenschaftler, die den natürlichen Einflüssen auf unser Klima eine größere Bedeutung geben, nimmt zu. “Wir haben die schnelle Erwärmung nach dem Jahr 2000, die wir in den Modellen sehen, in der Realität nicht beobachten können“, ­sagte Prof. Myles Allen von der ­University of Oxford, der eine entsprechende Publikation mit Kollegen in Nature Geoscience im September veröffentlichte.

Bis Berlin ist diese Erkenntnis noch nicht gedrungen. Um der Erwärmung Einhalt zu gebieten, “muss die nächste Bundesregierung den Kohleausstieg einleiten, die Erneuerbaren massiv ausbauen und den Verbrennungsmotor einmotten,” so Anton Hofreiter anläßlich der -nunmehr gescheiterten–Koalitionsverhandlungen in Berlin. Wie gut, dass diese Koalition der eckigen Klammern nicht zustande gekommen ist.

Mit freundlichen Grüßen
und besten Wünschen für eine friedvolle Adventszeit

Ihr Fritz Vahrenholt

 

18 Staaten verzichten auf Kohlestrom: “Pläne zur Begrenzung der Kohleförderung haben wir nicht”

Martin Schlumpf bloggt zu den Themen Klima, Energie und Politik. So erschien auf Schlumpf-Argumente am 4. Oktober 2017 z.B. der folgende Artikel:

Klima-Alarmismus?

Replik auf „Es gibt kein Zurücklehnen“ von Martin Läubli im Tages-Anzeiger vom 21. September 2017.

In diesem Artikel geht Martin Läubli auf die Folgen einer neuen Klimastudie ein, die zeigt, dass uns mehr Zeit bleibt, um die Treibhausgase zu reduzieren. Die Studie räumt ein, dass die Klimaforscher bisher mit ihren Computer-Simulationen “die Temperaturentwicklung nicht exakt abbilden konnten, weil viele physikalische Prozesse unterschiedlich gut verstanden sind”. Man reibt sich ein wenig die Augen: Es wurde uns doch immer und immer wieder gesagt, dass die Klimawissenschaft in diesem Punkt das letzte Wort gesprochen hat – the science is settled. Es wurde apodiktisch verkündet, dass uns bei gleichbleibendem Tempo der Treibhausgas-Emissionen noch sieben Jahre Zeit bleiben, bevor wir in eine Katastrophe schlittern. Nun sind es aber plötzlich 15 bis 20 Jahre! Von einer abgeschlossenen Wissenschaft also keine Rede. Und es ist beschämend, dass Kritiker, die auf diese Unsicherheiten der Modelle hingewiesen haben, oft als Klimaleugner diffamiert wurden.

Wie reagieren nun die führenden Klimawissenschaftlern der ETH auf diese neuen Ergebnisse? Nach Joeri Rogelj, einem Mitautor der Studie, gibt es “nach wie vor wissenschaftliche Unsicherheiten, sowohl wie das Klimasystem auf die Massnahmen reagiert, als auch mit welchen Klimafolgen bei einer Erwärmung um 1,5 Grad zu rechnen wäre.” Dies ist eine ehrliche wissenschaftliche Antwort: Es besteht weiterhin teilweise Unklarheit darüber, was unsere Massnahmen bewirken, und welche Folgen eine Erwärmung hätte. Gibt er also den Rat, die gewonnene Zeit möglichst optimal zu nutzen, damit wir einen angemessenen Klimaschutz betreiben? Nein, er empfiehlt bei der bisherigen strengen CO2-Reduktionsstrategie zu bleiben. Dasselbe Bild auch bei den ETH-Klimaforschern Reto Knutti und Andreas Fischlin: Es ist schon erstaunlich, wie solche neuen positiven Erkenntnisse – es bleiben uns immerhin gut 10 Jahre mehr Zeit, das Problem zu lösen – nicht zur geringsten Korrektur des bisherigen Lösungswegs führen. Ist die forcierte Reduktion von CO2 aber tatsächlich der einzig sinnvolle Ausweg? Und vor allem: Ist er auch effektiv?

Dazu zuerst ein Rückblick auf die Zeitperiode seit 1992, wo die erste Klimakonferenz von Rio die grundlegenden Elemente dieser Strategie festgeschrieben hat.

Weiterlesen auf Schlumf-Argumente

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Die Klimakonferenz in Bonn trägt Früchte. 18 Länder die sowieso wenig Kohle bei der Energieerzeugung einsetzen erklärten nun, aus der Kohle auszusteigen. Das ist in etwa so, als wenn ein langjähriger Vegetarier erklärt, von nun an kein Fleisch mehr zu essen. Dazu der Zeithorizont und die Fußnoten: Kanada will aus der Verbrennung von Kohle aussteigen bis 2060. Sie wollen aber weiter fördern für Asien, natürlich ganz anderes CO2. Ebenso in Großbritannien. Frankreich will auch aus der Kohle aussteigen, dafür Spaltungsreaktoren laufen lassen. Hierzu ein aufschlussreiches Interview vom 16. November 2017 auf Spiegel Online:

18 Staaten verzichten auf Kohlestrom “Pläne zur Begrenzung der Kohleförderung haben wir nicht”
Die Umweltministerinnen Kanadas und Großbritanniens haben 16 weitere Staaten zum Verzicht auf Kohleenergie bewegt. Im SPIEGEL-ONLINE-Interview erklären sie, dass sie trotzdem weiter von der Kohle profitieren wollen.

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Früher konnte man sich über das Wetter unterhalten, ohne erbitterte Streitereien zu provozieren. Diese Zeiten sind endgültig vorbei. Seitdem Klimaforscher und Öko-Dogmatiker in der Verbreitung von Weltuntergangsstimmung ihre heiligste Pflicht sehen, ist es aus mit eitel Sonnenschein. Das Small-Talk-Thema ist zum Schauplatz hochpolitisierter Debatten geworden, an ihm scheiden sich die Geister weltweit. Der grobe Frontverlauf: Hysterisch keifende Untergangspropheten, die den Menschen zum Klima-Sünder verurteilt haben und die industrielle Gesellschaft brennen sehen wollen, rennen gegen allzu gelassene, wirtschaftsliberale Fortschrittsoptimisten an, die den Klima-Gau ins Reich der Märchen verbannen. Mal ehrlich: Wer blickt da überhaupt noch durch? Und wer hat die Fakten auf seiner Seite?

Die Redaktion des COMPACT-Magazins fand, dass es höchste Zeit wurde, die Kima-Kontroverse in ihrer gesamten Komplexität auszuleuchten. In dieser nunmehr 15. Spezial-Ausgabe Klimawandel – Fakten gegen Hysterie rüttelt das Magazin an den zentralen Glaubenssätzen der neuen, grünen Religion: Gibt es einen unangefochtenen Konsens der Wissenschaft? Ist der Mensch ein Klima-Killer? Welche Rolle spielt das CO2? Diese und viele andere Fragen werden von sachkundigen Experten mit nachvollziehbaren und vor allem nachprüfbaren Argumenten beantwortet. Außerdem lässt die Publikation die Protagonisten beider Seiten im Originalton zu Wort kommen, etwa Al Gore contra Vaclav Klaus und Michail Gorbatschow gegen Wladimir Putin. Klar, kontrovers, kritisch – Erkenntnisgewinn garantiert!

Doch nicht nur die Frage nach den wissenschaftlichen Grundlagen des Klima-Alarmismus stellten sich die verantwortlichen Autoren, auch wollten sie wissen: Wer profitiert von der Angst? Was bedeutet die Klima-Politik für unsere Freiheit? Wird die Energiewende zum Desaster – und gibt es Alternativen für Deutschland? Spannend, faktenreich und mit erhellendem Tiefgang erzählt die 84 Seiten starke Ausgabe die ganze Geschichte des wohl größten Betrugs des 21. Jahrhunderts. Wenn Siedieses Thema interessiert, dann schauen Sie mal ins vollständige Inhaltsverzeichnis. Bestellen können Sie die bislang wohl gründlichste Abrechnung mit der Klimareligion in deutscher Sprache hier oder direkt hier. Einen vollständigen Überblick über den Inhalt des Heftes erhalten Sie hier. Ein kurzes Video zur Vorstellung der Spezialausgabe ist hier. Bestellt werden kann die Print-Ausgabe hier.

Hinweis: Diese Empfehlung der KS-Redaktion beschränkt sich ausdrücklich auf die COMPACT-Spezialausgabe zum Klimawandel. Andere kontrovers diskutierte Ansichten der COMPACT-Redaktion werden hiervon nicht erfasst.

 

 

Mission accomplished: GRACE geht in Rente

Pressemitteilung des Geoforschungszentrum Postdam (GFZ):

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15 Jahre GRACE

Wenn über GRACE berichtet wird, fällt oft das Wort „revolutionär“. Seit das deutsch-amerikanische Satelliten-Duo am 17. März 2002 angefangen hat zu senden, haben die Daten des „Gravity Recovery and Climate Experiments“ (GRACE) den Blick der Wissenschaft auf die Bewegung des Wassers und auf Grundwasserspeicher grundlegend verändert. „GRACE hat es uns ermöglicht, mittels der Beobachtung von Massenverlagerungen nachzuverfolgen, wie Wasser sich im Untergrund verhält“, sagt Reinhard Hüttl, Vorstandsvorsitzender und Wissenschaftlicher Vorstand des Deutschen GeoForschungsZentrums GFZ. „Dieser Bereich war der Weltraum-gestützten Fernerkundung davor nicht zugänglich“, so Hüttl weiter, „und das hat uns neue Möglichkeiten eröffnet, Klimaveränderungen zu beobachten und zu quantifizieren.“ Das GFZ betreibt die Satellitenmission zusammen mit dem Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) und auf amerikanischer Seite mit dem Jet Propulsion Laboratory (JPL) der US-Raumfahrtbehörde NASA.

Wie viele Revolutionen begann GRACE mit einem radikalen Gedanken: „Die völlig neue Idee bei GRACE war, dass man Messungen der Masse nutzen könnte, um Informationen über das System Erde zu gewinnen“, sagt der leitende Wissenschaftler Byron Tapley vom Center for Space Research der University of Texas (UTCSR) in Austin. Massenverlagerungen zu verfolgen war der Schlüssel zu einem besseren Verständnis dafür, wie Wasser und die feste Erde sich im Untergrund verhalten, wo niemand hinsehen kann.

Das Gewicht des Wassers

Je größer die Masse eines Objektes ist, desto größer ist auch dessen Anziehungskraft. So üben die Alpen beispielsweise eine höhere Anziehungskraft aus als die norddeutsche Tiefebene. Die winzigen Unterschiede merkt kein Mensch, aber Satelliten können die Veränderung messen. Wenn sie die Erde umkreisen und auf über eine massereiche Region fliegen, dann beschleunigen sie minimal, wenn sie darauf zufliegen, und werden langsamer beim Wegfliegen.

Der weitaus größte Teil der Erdanziehungskraft rührt von der Masse im Erdinneren. Ein winziger Bruchteil allerdings geht auf das Wasser auf oder nahe der Oberfläche zurück. Ozeane, Flüsse, Seen, Gletscher und Grundwasser verändern sich viel rascher als das zähflüsssige Gestein im Erdinneren, denn sie reagieren auf Jahreszeiten, Stürme, Dürren oder andere Wettereffekte. GRACE entstand nun aus der Erkenntnis, dass die daraus resultierenden winzigen Schwerkraftänderungen aus dem All zu messen seien und so die Geheimnisse des Wasserkreislaufs lüften könnten.

Das Prinzip: GRACE misst die Massenveränderungen, indem es deren Effekt auf das Satelliten-Duo aufzeichnet, das mit 220 Kilometer Abstand hintereinander unseren Planeten umkreist. Wird ein Satellit schneller, weil er als erstes auf ein massereiches Objekt zufliegt, vergrößert sich der Abstand um den Bruchteil einer Haaresbreite. Mittels Mikrowellen können diese Änderungen gemessen werden: Die Satelliten senden sich wechselseitig Pulse zu und registrieren, wann die Wellen zurückgestrahlt werden. Hinzu kommen GPS-Sensoren an Bord sowie Beschleunigungsmesser, um die Überflughöhe zu bestimmen und Bremseffekte zu erkennen, die etwa durch Reibung an atmosphärischen Teilchen entstehen. Aus all diesen Daten errechnen die Forscherinnen und Forscher monatliche Karten der regionalen Änderungen der Erdanziehungskraft und der daraus resultierenden Veränderungen der Massen an der Oberfläche.

Als die NASA diese komplexe Hochpräzisionsmission für ihr Earth System Science Pathfinder-Programm auswählte und ich Ende der 1990-er Jahre ins GRACE-Projekt kam, hatte ich schon meine Zweifel, ob mit GRACE jemals monatliche Schwerefeldkarten produziert werden”, erinnert sich Frank Flechtner vom GFZ. Er war als deutscher GRACE-Projektmanager eingestiegen und ist heute einer der beiden leitenden Wissenschaftler bei GRACE. Er folgte in dieser Funktion auf Christoph Reigber, den ursprünglichen “Co-Principal Investigator” und früheren Direktor des GFZ-Departments Geodäsie. “Schon gar nicht dachte ich, dass wir so lange Zeitreihen erhalten würden”, fügt Flechtner hinzu.

Der Erfolg rühre aus der engen und sehr glatt verlaufenden deutsch-amerikanischen Zusammenarbeit, sagt Flechtner. Die beteiligten Partner sind NASA, UTCSR, das DLR, Airbus Defense and Space in Friedrichshafen und das GFZ.

Hintergrund

Die GRACE-Satelliten wurden in Deutschland bei Airbus D&S gebaut. Auftraggeber war das JPL der NASA in Pasadena, Kalifornien. Die Mission wird von Oberpfaffenhofen aus gesteuert, wo das DLR ihr Raumfahrtkontrollzentrum GSOC (German Space Operations Center) betreibt. Gestartet wurde GRACE von einer russischen Rockot-Rakete. Das GFZ ist in mehrfacher Hinsicht an der Mission beteiligt: Es ist Teil des GRACE Science Data Systems mit den Partnern bei JPL und UTCSR, es trägt mit seiner Satellitenempfangsstation auf Spitzbergen zur Steuerung des Missionsbetriebs bei und es stellt den stellvertretenden “Mission Operations Manager“, derzeit Heiner Massmann. Die Finanzierung des Missionsbetriebs wird getragen durch GFZ, DLR und durch ein Programm der europäischen Raumfahrtagentur ESA (Third Party Mission Programme).

Was hat GRACE gesehen?

In den vergangenen 15 Jahren haben Forschende weltweit Methoden der Auswertung entwickelt, um die Schwerefelddaten mit Modellen und anderen Beobachtungssystemen zu verknüpfen. Zu den Highlights zählen unter anderem:

Grundwasserbeobachtung: In Böden und wasserführenden Gesteinsschichten (Aquiferen) gespeichertes Grundwasser wird weltweit nur selten gemessen. Der Hydrologe Matt Rodell vom Goddard Space Flight Center der NASA in Greenbelt, Maryland (USA) schrieb seine Doktorarbeit über die Möglichkeiten, GRACE-Daten hydrologisch zu nutzen. “Vor dem Satellitenstart hätte niemand gedacht, dass GRACE helfen könnte, den Raubbau an Grundwasserressourcen zu dokumentieren”, sagt Rodell. Doch in den letzten zehn Jahren haben Rodell, Jay Famiglietti (JPL) und andere mehr und mehr Aquifere identifiziert, die von Menschen rascher entleert werden als sie sich erneuern können. 2015 publizierte Famiglietti gemeinsam mit Kollginnen und Kollegen eine Übersicht, die zeigte, dass weltweit ein Drittel der größten Grundwasserbecken dramatisch übernutzt werden.

Hochwasservorhersage: Systeme zur Prognose von Überflutungen brauchen Informationen in nahezu Echtzeit (near-real time oder NRT), um die Entstehung und Entwicklung von Flutwellen abschätzen zu können. Für große Einzugsgebiete ergeben sich so Vorwarnzeiten von einigen Tagen. Die EU fördert das Projekt EGSIEM (European Gravity Service for Improved Emergency Management), um genau solche NRT-Daten zum Schwerefeld und korrespondierende Flutindikatoren zusammenzuführen. Dies soll innerhalb des Zentrums für Satellitengestützte Kriseninformationen (ZKI) am DLR geschehen. Der Testbetrieb wird am 1. April beginnen.

Eisschilde und Gletscher: Die Antarktis ist ein extrem unwirtlicher Ort, um Daten zu sammeln, und Grönland ist nicht viel besser. Gleichwohl müssen wir wissen, wie schnell die Eisschilde dort abschmelzen, um die Schwankungen des Meeresspiegels weltweit besser zu verstehen. Forschende, die sich mit der Kryosphäre befassen, gehörten zu den Pionieren bei der Nutzung von GRACE-Daten. Es stellte sich schnell heraus, dass der Massenverlust sowohl auf Grönland als in der Antarktis weitaus dramatischer war als vorher angenommen. Seit dem Start von GRACE hat Grönland 280 Milliarden Tonnen Eis pro Jahr verloren, die Antarktis rund 120 Milliarden Tonnen.

Ingo Sasgen vom GFZ (heute beim Alfred-Wegener-Institut für Polar- und Meeresforschung in Bremerhaven) hat zusammen mit seinem GFZ-Kollegen Henryk Dobslaw und anderen gezeigt, wie jahreszeitlichen Schwankungen des Schneefalls und die damit verbundene Massenzunahme auf der Antarktischen Halbinsel mit der Stärke eines Tiefdrucksystems über der Amundsensee zusammenhängen. Dieses Tiefdruckgebiet wiederum ist mit dem tropischen La-Niña-Phänomen (dem Gegenstück zu El Niño) verknüpft. So haben GRACE-Daten erstmals ermöglicht, den Effekt von atmosphärischen “Telekonnektionen”, die das Klima der Tropen sogar mit entlegenen Regionen wie der Antarktis verbinden, zu quantifizieren. Mehr Informationen dazu finden Sie hier.

GRACE-Daten zeigen jedoch auch den Massenverlust von Inlandsgletschern in vielen Bergregionen weltweit. Das geht einher mit einer Gefährdung der Wasserversorgung in den Bergen vorgelagerten Gebieten. So hat ein internationales Team von Forschenden unter der Leitung der GFZ-Wissenschaftler Daniel Farinotti und Andreas Güntner anhand von GRACE-Daten abgeschätzt, dass das Tian Shan-Gebirge derzeit jährlich doppelt so viel Eis verliert wie ganz Deutschland an Wasser pro Jahr verbraucht. Gekoppelt an ein glaziologisches Modell ergaben die Daten, dass die Hälfte allen Gletschereises des Tian Shan im Jahr 2050 verschwunden sein könnte. Die Originalstudie finden Sie hier, die Pressemitteilung dazu hier.

Ozeandynamik: Das Meerwasser erwärmt sich und dehnt sich daher aus. Hinzu kommen die erhöhten Zuflüsse aus den Gletscherregionen und Eisschilden der Erde. Beides trägt zum Anstieg der Meeresspiegel weltweit bei. Zwar gibt es seit 1992 hochpräzise Meeresspiegelmessungen über die US-französische Topex-Poseidon- und die folgenden Jason-Missionen, aber diese zeigen nur die gesamten Höhenänderungen der Meeresoberfläche an. Um nun herauszufinden, ob sich die (temperaturbedingte) Ausdehnung des Wassers oder schmelzendes Eis oder der Zufluss von Land mehr auf diese Änderungen auswirkt, muss man die Massenverteilung des Wassers untersuchen. Genau das hat Inga Bergmann vom GFZ mit GRACE-Daten für den antarktischen Zirkumpolarstrom getan. Gemeinsam mit Henryk Dobslaw gelang es ihr, sogar Schwankungen in Zeiträumen von weniger als einem Monat zu dokumentieren. Damit eröffnete sie einen weit besseren großräumigen Blick auf die Dynamik der weltweit stärksten Meeresströmung als bisherige Messungen vor Ort ergeben hatten. Hier geht es zur Originalstudie.

Änderungen der festen Erde: Als Reaktion auf die Veränderung der Masse des oberflächennahen Wassers bewegt sich sogar der zähflüssige Mantel unter der Erdkruste, wenn auch nur um Winzigkeiten. Eine Gruppe von GRACE-Nutzern berechnet diese Verschiebungen für ihre Forschung. Kürzlich haben Surendra Adhikari und Erik Ivins vom JPL Daten von GRACE genutzt, um zu ermitteln, wie nicht nur der Verlust der Eisschilde, sondern auch der Schwund des Grundwassers die Erdrotation verändert haben, weil sich das System diesen Massebewegungen anpasst.

Die Planer von GRACE hatten wenig Hoffnung, dass die Mission dazu führen könnte, die abrupten Masseänderungen im Zusammenhang mit Erdbeben präzise bestimmen zu können. Das liegt an den unterschiedlichen Skalen: Erdbeben treten plötzlich und lokal auf, während die monatlichen GRACE-Karten durchschnittlich eine Fläche doppelt so groß wie Bayern und eben einen ganzen Monat abbilden. Dennoch haben die Forscher neue Datenverarbeitungs- und Modellierungstechniken entwickelt, um die Erdbebeneffekte herauszudestillieren. „Wir sind in der Lage, die unmittelbaren Masseverschiebungen in einem Erdbeben zu messen und wir haben dabei herausgefunden, dass es eine messbare Entspannung bis zu ein bis zwei Monate nach dem Beben gibt“, sagt der leitende Wissenschaftler bei GRACE, Byron Tapley. Diese Messungen eröffnen bisher nicht gekannte Einsichten in das Geschehen weit unter der Erdoberfläche.

Atmosphärenbeobachtung: Das zweite wissenschaftliche Ziel der GRACE-Mission ist es, unter Nutzung der GPS-Radio-Okkultations-Technik (RO) täglich über 150 sehr präzise weltweit verteilte vertikale Temperatur- und Feuchtigkeitsprofile zu erhalten. „Diese Messungen sind von größtem Interesse für Wetterdienste und Studien zum Klimawandel. Daher stellen wir diese Profile spätestens 2 Stunden nach Messung durch einen der GRACE-Satelliten den führenden Wetterzentren der Welt auf einer 24/7-Basis bereit, wie z.B. ECMWF (European Center for Medium-Range Weather Forecasts), MetOffice, MeteoFrance, NCEP (National Centers for Environmental Predictions) oder dem DWD (Deutscher Wetterdienst), um deren globale Vorhersagen zu verbessern“, sagt Jens Wickert, RO-Manager am GFZ.

Die Zukunft

Mit 15 Jahren hat GRACE dreimal so lange wie ursprünglich geplant funktioniert. Die Projektmanager haben alles getan, um ihr Leben zu verlängern, aber das Satelliten-Duo wird demnächst seine Treibstoffvorräte aufgebraucht haben – vermutlich in diesem Sommer. Die NASA und das GFZ haben seit 2012 an einer Nachfolge-Mission, GRACE Follow-On (GRACE-FO), gearbeitet, wobei Deutschland erneut die Trägerrakete und die Missionssteuerung bezahlt. Die Zwillings-Satelliten wurden, wieder im Auftrag von JPL, bei Airbus D&S in Deutschland gebaut.

Es ist geplant, dass GRACE-FO zwischen Dezember 2017 und Februar 2018 an den Start geht. Die neue Mission konzentriert sich auf die Fortsetzung der erfolgreichen GRACE-Zeitreihen. Die neuen Satelliten werden eine ähnliche Hardware wie GRACE benutzen, sollen aber außerdem eine Technologie demonstrieren, die ein neuartiges Laser Ranging Interferometer (LRI) benutzt, um die Distanz zwischen beiden Satelliten zu überwachen. Das LRI ist eine deutsch-amerikanische Entwicklung, die das Potenzial hat, noch genauere Intersatelliten-Messungen und daraus resultierende Schwerkraftkarten zu produzieren.

Da die GRACE-FO Mission das revolutionäre Erbe von GRACE fortsetzen wird, sind aus ihr sicherlich weitere innovative Erkenntnisse zu erwarten. Das Wichtigste ist aber, dass die Forschenden weiterhin Veränderungen in unseren kostbaren globalen Wasserressourcen überwachen können.

 

Das PIK und die nachlassende Wirkung des Zaubertranks

Sonnenmobbing im Nature-Ableger Scientific Reports. Ein Autorenkonsortium um D. A. Smirnov unter Beteiligung von gleich drei PIK-Leuten versucht das Klima der Vergangenheit mit Vulkanausbrüchen zu erklären. Der Sonne traut man nichts zu, denn wenn sie in der Vergangenheit das Klima kontrolliert hätte, müsste man ihr ja auch in der heutigen Zeit eine Wirkung zubilligen. So ganz konnte man die Vulkane dann aber doch nicht hinbiegen. Im Bereich der Mittelalterlichen Wärmeperiode rechnet man plötzlich mit einem spürbaren solaren Wärmeeffekt. Um das CO2 in seiner Wirkung nicht zu schwächen, greift man dann zu einem putzigen Trick: Man erklärt einfach einen “Regime-Wechsel”. Irgendwann zwischen 1000-1300 n.Chr. soll die Sonne ihre Klimapower verloren haben, so wie Asterix bei dem die Wirkung des Zaubertranks nachlässt. Ohne Worte. Abstract:

A regime shift in the Sun-Climate connection with the end of the Medieval Climate Anomaly
Understanding the influence of changes in solar activity on Earth’s climate and distinguishing it from other forcings, such as volcanic activity, remains a major challenge for palaeoclimatology. This problem is best approached by investigating how these variables influenced past climate conditions as recorded in high precision paleoclimate archives. In particular, determining if the climate system response to these forcings changes through time is critical. Here we use the Wiener-Granger causality approach along with well-established cross-correlation analysis to investigate the causal relationship between solar activity, volcanic forcing, and climate as reflected in well-established Intertropical Convergence Zone (ITCZ) rainfall proxy records from Yok Balum Cave, southern Belize. Our analysis reveals a consistent influence of volcanic activity on regional Central American climate over the last two millennia. However, the coupling between solar variability and local climate varied with time, with a regime shift around 1000–1300 CE after which the solar-climate coupling weakened considerably.

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Eos am 13. Oktober 2017 mit der Antwort auf eine wichtige Grundsatzfrage:

Is There a Greenhouse Effect in the Ionosphere, Too? Likely Not
Controversial observations of long-term changes in the ionosphere appear to be explained by the Sun’s 11-year cycle of activity, not human greenhouse gas emissions.

In the late 1980s, climate scientists began raising concerns that human emissions of greenhouse gases were warming Earth’s climate. At the time, some space physicists also predicted that such emissions could alter the ionosphere, the high-altitude layers of the atmosphere that consist of charged particles, ionized by the Sun or captured from space. In the intervening years the consensus that human carbon emissions are altering Earth’s climate has only solidified. But in the case of the “ionospheric greenhouse effect,” the jury is still out, with decades of mixed results that include some observational evidence. But now a new study by Mikhailov et al. makes a strong argument that most of these variations are not due to human activity but to solar activity. The ionosphere, they found, is just responding to the Sun’s 11-year cycle, in which its magnetic field slowly wraps itself into knots and produces periods of intense sunspots and flares.

Weiterlesen auf Eos.

Kein Treibhauseffekt in der Ionosphäre, sondern Steuerung durch die solare Aktivität. Gut zu wissen. Aber die Überaschung hält sich in Grenzen.