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Aktualisiert: vor 22 Stunden 7 Minuten

Der Hamburg-Tornado vom 7. Juni 2016 – Vorhersage wäre möglich gewesen

11. Juni 2018 - 0:00

Dr. Peter Hoffmann und Prof. Dr. Felix Ament haben mit ihrem Team am Centrum für Erdsystemforschung und Nachhaltigkeit (CEN) der Universität Hamburg den Hamburg-Tornado von 2016 analysiert. Exemplarisch zeigen sie, dass Vorhersagen mit vergleichsweise wenig Aufwand möglich sind.

Meteorologe Dr. Peter Hoffmann: „Als ich an dem Tag von der S-Bahn nach Hause ging, habe ich das Gewitter gesehen. Es war nicht weit entfernt, ich schätze etwa drei Kilometer. Normalerweise wäre ich stehen geblieben und hätte gewartet, um mir das Schauspiel anzusehen. Denn ich bin auch Storm Chaser und habe in Texas, USA, einmal einen Tornado live gesehen. Aber ich wollte nach Hause, zu meinem kleinen Sohn. So habe ich den Tornado vor meiner eigenen Haustür tatsächlich verpasst!
Hätte ich das nur vorher gewusst. Ich erinnerte mich dann an das Rechenmodell zur Wettervorhersage, mit dem ich während meiner Zeit in Australien gearbeitet hatte. Es ist frei verfügbar, ich hatte es auf meinem Laptop installiert und probierte es kurze Zeit später aus: Die Vorhersage für Hamburg sah vielversprechend aus!“

Zur gleichen Zeit zeichnete auf dem Dach des Geomatikums der Universität Hamburg das Regenradar den Tornado detailliert auf. Für die Meteorologinnen und Meteorologen vom CEN ein seltener Glücksfall, dass er sich im Einzugsgebiet des Hamburger Radars befand.

Meteorologe Prof. Felix Ament: „Unsere Radarbilder sind die einzigen professionellen Aufzeichnungen, auf denen der Tornado im Detail zu sehen ist. Weil nur wenige Gebiete weltweit von hoch aufgelösten Radaren beobachtet werden, verpassen wir diese Ereignisse in der Regel. Von vielen gibt es dann nur Handyvideos im Internet. Durch die wissenschaftlichen Aufzeichnungen wissen wir jetzt genau: Der Hamburg-Tornado dauerte 13 Minuten und legte eine Strecke von 1,3 Kilometern zurück.“

Der Tornado wurde mit der Stärke F1 auf der Fujita-Skala (F0-F5) bewertet, ein eher leichtes Ereignis. Obwohl er in einer dicht besiedelten Gegend auftrat, entstanden nur Sachschäden. Peter Hoffmann passte das bestehende Vorhersage-Modell namens CCAM (Conformal Cubic Atmosphere Model) in mehreren Rechenschritten so an, dass es den Niederschlag mit einer Auflösung von einem Kilometer Maschenweite wiedergeben kann. Startet man das Modell mit den Informationen aus der Nacht vom 6. auf den 7. Juni, 2 Uhr, kann es eine Gewitterzelle über Hamburg gegen 17 Uhr nachmittags mit Potenzial zu einem Tornado vorhersagen. Doch wie exakt ist diese Prognose?

Der Vergleich mit den hoch aufgelösten Daten des Radars vom Geomatikum zeigt: Das Modell hätte das Ereignis bis zu zwölf Stunden vorher, zeitlich auf eine halbe Stunde genau und räumlich mit nur etwa drei Kilometern Abweichung vorhersagen können. Mit einfacher Technik lassen sich also bereits erstaunlich exakte Ergebnisse erzielen.

Ob sich vorhergesagte Gewitterzellen tatsächlich zu einem Tornado entwickeln, lässt sich aus dem Modell nicht ableiten. Tornados entstehen aus Superzellen, das sind hoch strukturierte Gewitterzellen, die rotieren. Doch Studien aus den USA zeigen, dass sich nur aus 26 Prozent aller Superzellen auch tatsächlich ein Tornado bildet. Für Europa wurde dies noch nicht untersucht. Zur genaueren Analyse müssten kurzfristig aktuelle hoch aufgelöste Radardaten einfließen. Ament und Hoffmann haben gemeinsam mit den Kolleginnen Claire Merker (CEN, MeteoSwiss Zürich) und Katharina Lengfeld (Deutscher Wetterdienst) nur dieses einzelne extreme Ereignis untersucht, für routinemäßige Vorhersagen ist weitere Forschung nötig – Potenzial dafür ist eindeutig vorhanden.

Zum Fachartikel

Kontakt:

Dr. Peter Hoffmann, CEN, Universität Hamburg (bis 04/2018)
Climate Service Center Germany, GERICS (ab 05/2018)
Tel.: 040 226 338 457
peter.hoffmann@hzg.de

Prof. Dr. Felix Ament, CEN, Universität Hamburg
Tel.: 040-42838 3597
felix.ament@uni-hamburg.de

Foto: IWK/F.Böttcher

Wie man Diversität misst

4. Juni 2018 - 0:00

Die Anzahl verschiedener Arten, die in einem Gebiet leben, ist in der Regel der Maßstab für Diversität. Aber die Anzahl der Arten allein erzählt nicht die ganze Geschichte – es kommt auf die Funktion an, die die Arten im Ökosystem übernehmen, sagt Romain Frelat vom Institut für Marine Ökosystem- und Fischereiwissenschaften (IMF) der Universität Hamburg. Er und seine Kollegen haben die Vielfalt der Formen von Fischarten in der Nordsee mit einer neuen Methode untersucht und so die Formenvielfalt der Fischgemeinschaft objektiver als je zuvor verglichen.

Herr Frelat, in Ihrer Studie haben Sie sich die unterschiedlichen Körperformen aller Fischarten der Nordsee angesehen. Warum haben Sie gerade dieses spezielle Merkmal genauer untersucht?

Die Form von Organismen ist mit ihrer Funktion verbunden. Sie ist nicht zufällig; sie ist durch die Evolution entstanden und eine Anpassung an ihre Umwelt. Zum Beispiel ist die Form der Schwanzflosse mit der Schwimmfähigkeit verbunden – sie macht aus einem Fisch entweder einen Sprinter oder Marathonläufer, je nachdem, wie seine Überlebensstrategie und seine Umwelt aussieht. Normalerweise untersuchen Forschende die Körperform, indem sie Längen und Verhältnisse messen, die sie subjektiv auswählen. Zusammen mit meinen Kollegen hatten wir aber eine neue Idee: die Formen mit einer mathematischen Methode exakt und objektiv beschreiben.

Wie kann man mit Mathematik die Form von Fischarten beschreiben?

Darstellung der verwendeten Methode, um die Form von Fischen zu beschreiben (genannt ‚ellitptical Fourier transforms (EDT)‘). Vom Originalbild zum Umriss (a), zu den x und y Koordinaten (b). Die Art in der Abbildung ist Ghadus morhua, bekannt als Kabeljau. Grafik: Modified from Caillon et al. 2018, Ecosphere

Wir haben dafür eine mathematische Methode genutzt, die elliptical Fourier transforms genannt wird. Dafür haben wir ungefähr 200 Bilder von verschiedenen Exemplaren der in der Nordsee lebenden Fischarten verwendet. Diese Bilder wurden in schwarz-weiße Silhouetten umgewandelt, um nur den Umriss zu haben. Ein Algorithmus transformiert dann die x und y Koordinaten in eine Summe von Sinus und Cosinus Funktionen. Im Grunde haben wir mathematisch den Umriss eines Fisches beschrieben.

Was ist der Vorteil dieser Methode?

Unsere Methode ist sehr objektiv – wir benutzen den kompletten Umriss, um die Form des Fisches zu beschreiben, ohne eine subjektive Entscheidung. Wer auch immer diese Analyse durchführt, wird zu den exakt gleichen Ergebnissen kommen. Darüber hinaus erhalten wir so Beschreibungen der Form, die für jede Form einzigartig sind. Wir können also die ursprüngliche Körperform aus der Beschreibung wieder rekonstruieren. Das ist ein elegantes Merkmal, das wirklich hilfreich bei der Interpretation der Ergebnisse ist. Diese Methode wurde zum ersten Mal auf Fischgemeinschaften angewendet.

Warum ist es wichtig, mehr über die Vielfalt der Körperformen oder auch Morphologie der Arten zu wissen?

Normalerweise schauen wir auf die Anzahl der Arten als Indikator für die Diversität eines Ökosystems. Aber auch wenn diese Zahl informativ ist, sagt sie eigentlich nicht viel aus – es wäre zu einfach zu sagen, wenn die Anzahl der Arten steigt, nimmt automatisch die Diversität zu. Wenn eine neue Art sehr ähnlich aussieht wie die Arten, die es in einem bestimmten Lebensraum bereits gibt, ist sie vielleicht für das Ökosystem gar nicht so wichtig. Wenn man dagegen eine Art verliert, die in ihrer Funktion einzigartig ist, ist das viel schlimmer. Morphologie verbindet viele dieser verschiedenen Merkmale und Funktionen von Fischen in ihrem Ökosystem – ihre Köperform sagt etwas darüber aus, was die Fische fressen, wie schnell sie schwimmen können, wie gut sie manövrieren. Darum ist es besonders interessant, die Körperform zu untersuchen. 

Welche unterschiedlichen Körperformen konnten Sie finden? Gibt es Hauptfaktoren für die Diversität der Formen?

Karte der Nordsee, die die Diversität der Formen der Fischarten zeigt. Dunkelblau = höhere Diversität; hellblau = geringere Diversität der Formen. Grafik: Modified from Caillon et al. 2018, Ecosphere

Die Durchschnittsform der Fischarten die in der Nordsee leben sieht ein wenig aus wie ein Kabeljau. Davon ausgehend ist die Hauptvariation Verlängerung. Also zum Beispiel angefangen beim Hering, der ein Hochseefisch mit einem länglichen Körper ist, über den ‚normal‘ geformten Kabeljau bis zur Flunder, die ein flacher Fisch mit abgerundeter Körperform ist. Verlängerung ist der Hauptfaktor für Diversität in der Nordsee. Der zweite ist die Form der Bauchflosse, also dem Flossenpaar am hinteren Endes des Fisches. Sie zeigt, wie gut ein Fisch manövrieren kann; zum Beispiel, um nach Beute zu suchen oder einem Jäger zu entfliehen. Als drittes gibt es die Form der Schwanzflosse, die mit der Schwimmleistung verbunden ist. Manche sind bessere Langstrecken-Schwimmer, andere sind eher schnelle Sprinter.

Was waren Ihre Ergebnisse für die Nordsee?

Die Nordsee ist besonders interessant, weil sie einen starken Umweltgradienten hat. Im Süden ist das Wasser eher seicht und hat eine starke Saisonalität, es erwärmt sich sehr stark im Sommer. Dort gibt es eine hohe Primärproduktion – also viel zu fressen. Dagegen ist im Norden das Wasser tiefer. Das Meer dort ist eine stabilere Umwelt, zumindest für die Fische, die am Boden leben. Das führt zu unterschiedlichen Fischgemeinschaften im Norden und Süden. Interessanterweise haben wir festgestellt, dass diese Gemeinschaften eine unterschiedliche Spannbreite an Körperformen haben. Im Süden waren die Körperformen der Fischarten unterschiedlicher als wir es erwartet hatten, im Norden hatten die meisten Fischarten eine ähnliche Form. Es scheint einen starken Druck durch die Umwelt zu geben, der die Diversität der Körperformen im Norden begrenzt.


Hauptvariation der Formen der in der Nordsee lebenden Fischarten. Grafik: Modified from Caillon et al. 2018, Ecosphere

Nachdem die Nordsee-Fischarten jetzt erfasst sind - Was sind ihre Pläne für die Zukunft?

Momentan untersuchen wir die Formen-Diversität in einem tropischen Riff. Die Diversität von Fischen in einem Korallenriff ist unglaublich, daher ist diese Fallstudie sehr interessant. Das Ziel dabei ist, die traditionellen Methoden um Körperformen von Fischen zu beschreiben mit unserer neuen Methode zu vergleichen. Langfristig wäre das Ziel, die Körperform aller Fischarten weltweit zu charakterisieren.

Wissenschaftliches Paper: Caillon, F., V. Bonhomme, C. Mollmann, and R. Frelat. 2018. A morphometric dive into fish diversity. Ecosphere 00(00):e02220. 10.1002/ecs2.2220

Weitere Informationen

Foto: UHH/CEN/L. Wolf

Klimaprofis „made in Hamburg“: zehn Jahre Graduiertenschule SICSS

29. Mai 2018 - 0:00

Sie stammen aus Indien oder Russland, Brasilien, Iran oder Deutschland. Und arbeiten nach dem Studium beispielsweise in Afrika, Amerika oder Europa: Klimaprofis „made in Hamburg“. Mehr als 200 haben in den vergangenen zehn Jahren an der Graduiertenschule SICSS der Universität Hamburg einen Klima-Master oder einen Doktortitel erworben – und anschließend erstaunliche Karrieren gemacht.

„Weltweit ist die SICSS ein Vorreiter in der Ausbildung interdisziplinär denkender Klimaprofis“, beschreibt Prof. Dr. Annette Eschenbach, akademische Leiterin der School of Integrated Climate System Science den Ansatz der Schule. „Seit unserer Gründung verknüpfen wir Disziplinen wie Meteorologie, Meeresforschung oder Biogeochemie mit wirtschafts- oder sozialwissenschaftlicher Klimaforschung. So machen wir die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler von morgen fit, um den Klimawandel immer genauer vorauszusagen und sinnvolle Minderungs- oder Anpassungsstrategien zu entwickeln.“

In einem zweijährigen Masterstudiengang lernen die Studierenden der SICSS die naturwissenschaftlichen Grundlagen des Klimasystems ebenso kennen wie soziale oder ökonomische Folgen von Klimaveränderungen. Die Promovierenden erforschen beispielsweise asiatische Monsunmuster, berechnen die Kosten erneuerbarer Energien oder untersuchen, wie Staaten sich bei schwierigen Verhandlungen zum Schutz des Weltklimas verhalten. Nach nur 3,5 Jahren erlangen sie im Durchschnitt ihren Doktorgrad – deutlich früher als im Bundesdurchschnitt.

Der starke Fokus auf die Klimawissenschaften in Hamburg spielt für viele „SICSS'ler“ bei der Wahl ihres Studienortes eine Rolle. Die Graduiertenschule ist Teil des Exzellenzclusters CliSAP (Integrated Climate System Analysis and Prediction), in dem neben der Universität auch das Max-Planck-Institut für Meteorologie, das Helmholtz-Zentrum Geesthacht und das Deutsche Klimarechenzentrum gemeinsam forschen.

Jana Hinners, Bild: UHH/CEN

In der Praxis bedeutet das für die Doktorandin Jana Hinners beispielsweise, dass sie mit Datensätzen des Helmholtz-Zentrums arbeiten kann oder regelmäßig Veranstaltungen des Hamburger KlimaCampus Kolloquiums besucht. „Hier in Hamburg bekomme ich Einblicke in die Vielfalt der Klimaforschung, wie sie in keiner anderen Stadt möglich wären“, sagt die Meeresbiologin, die zuvor in Berlin und im schwedischen Lund studiert hat.

Nach Abschluss ihrer Promotion möchte Hinners gerne in der Forschung bleiben – wie etwa die Hälfte aller SICSS-Absolventinnen und -Absolventen. Wer keine akademische Karriere anstrebt, findet Arbeit in der Wirtschaft, der Politik oder in internationalen Organisationen.


Presseinterviews am 1. Juni 2018: SICSS-Absolventinnen und -Absolventen kennenlernen

Daniele Vieira, Ali Hoshyaripour, Jana Hinners und weitere Absolvent*innen der SICSS stehen am 1. Juni 2018 zum 10-jährigen Jubiläumsfest als Ansprechpartner für Pressegespräche zur Verfügung.

Daniele Vieira: Klimawandel und Bildung

„Ich wollte immer Professorin in Brasilien werden – und das klappt bestimmt auch noch! Zurzeit arbeite ich für die UNESCO im Bereich „Bildung für nachhaltige Entwicklung“ und bin international viel unterwegs.

Die vier Jahre in der SICSS haben mich darauf bestens vorbereitet. Ich bin nach Hamburg gekommen, weil ich meine Doktorarbeit unbedingt in einem internationalen Umfeld und auf Englisch schreiben wollte – in einem Land, das in der Klimaforschung führend ist. Auch dieser ausgezeichnete Ruf Deutschlands öffnete mir später viele Türen.

So konnte ich mich hier mit international renommierten Forscherinnen und Forschern austauschen, auf Kongresse und Meetings reisen und bekam wertvolle Unterstützung, als es an die ersten Veröffentlichungen meiner Ergebnisse ging. Ich hätte meine Doktorandenzeit nicht besser nutzen können!“

Doktor in Sozialwissenschaften 2016
Titel der Arbeit: Interorganisational Situated Learning in Brazil: An Analysis of the Diffusion of the Brazilian Flex-Fuel Vehicle Mitigation Technology

Ali Hoshyaripour: Aerosolforscher für Solaranlagen

„Grundlegende wissenschaftliche Fragen an einem anerkannten Institut erforschen, am liebsten mit Bezug zur Praxis, das war mein Ziel. Es hat sich voll erfüllt: Ich arbeite am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) zum Einfluss von Staubteilchen und Vulkanasche, den so genannten natürlichen Aerosolen, auf das Wetter – und auf Solaranlagen.

Als Aerosolforscher konnte ich mich an der SICSS gezielt auf vulkanische Aerosole spezialisieren. Gleichzeitig war ich dicht dran an hochklassiger Forschung, die in den anderen Disziplinen stattfand. Physikerinnen, Ingenieure, Ökonominnen, Soziologen und Journalisten verfolgen hier ein gemeinsames Thema: den Klimawandel. Es war anfangs ganz schön schwer, sich untereinander zu verstehen, denn jede Disziplin hat ihre ganz eigene Fachsprache. Um uns effektiv auszutauschen, mussten wir weit über den eigenen Tellerrand blicken und eine neue Art von Kommunikation entwickeln – eine einzigartige Erfahrung für mich. Aber es hat sich gelohnt. Dieser Effekt der SICSS hat mir auf meinem Karriereweg besonders viele Brücken gebaut.“

Doktor in Geowissenschaften 2013, Fach: Geophysik
Titel der Arbeit: Modulation of ash iron solubility in volcanic eruption plumes

Armine Avagyan: Von Hamburg zur UN nach New York

“Die Erwartungen an meine Promotion in der SICSS haben sich definitiv erfüllt. Zurzeit arbeite ich bei den Vereinten Nationen (UN) als Beraterin für natürliche Ressourcen und Klimawandel der FAO, der Organisation für Ernährung und Landwirtschaft in New York. Durch die SICSS habe ich nicht nur einen starken klimawissenschaftlichen Background, ich kann aus wissenschaftlichen Erkenntnissen auch politische Maßnahmen entwickeln und in konkrete Projekte übersetzen.

Für diese Aufgabe hat die SICSS mich mit ihrem fächerübergreifenden Ansatz gut gerüstet: Wir haben den Klimawandel stets aus dem Blickwinkel unterschiedlicher Disziplinen betrachtet. In der Gruppe haben wir zum Beispiel diskutiert, wie meine Ergebnisse aus der Bodenkunde von Klimamodellierern, Ökonominnen oder Journalisten genutzt werden können. So bekam meine Forschungsfrage neue Perspektiven. Ich lernte, meine Arbeit vor ganz unterschiedlichem Publikum zu präsentieren – und in Dialog zu treten.“

Doktor in Geowissenschaften 2013, Fach: Bodenkunde
Titel der Arbeit: Spatial variability and seasonal dynamics of dissolved organic matter in surface and soil pore waters in mire-forest landscapes in the Komi Republic, Northwest-Russia


Jubiläumsfeier 10 Jahre SICSS
Presseinterviews: 01. Juni 2018
Bei Interesse melden Sie sich bitte an bei christina.kraetzig@uni-hamburg.de
Mögliche Zeitfenster für Interviews: 9.30-10.30 und 12.30-13.30 Uhr
Ort: Foyer ESA-Ost, Universität Hamburg,
Edmund Siemers Allee 1, Flügelbau Ost, Hauptgebäude

Programm Jubiläumsfeier (pdf)

Portrait Jana Hinners ©UHH/CEN
Portrait Daniele Vieira ©privat
Portrait Ali Hoshyaripour ©UHH/CEN/Ausserhofer
Portrait Armine Avagyan ©UHH/CEN/Ausserhofer

Pressekontakt:
Christina Krätzig
Centrum für Erdsystemforschung und Nachhaltigkeit (CEN)
CEN/CliSAP Outreach
E-Mail: christina.kraetzig@uni-hamburg.de
Tel: 42838-4237
Universität Hamburg

Foto: UHH/CEN/Ausserhofer

CO<sub>2</sub>-Entzug aus Atmosphäre für 1,5-Grad-Ziel unvermeidbar

24. Mai 2018 - 0:00
Wie die Treibhausgase aus der Atmosphäre holen? Umfassende neue Studien zeigen jetzt Potenzial und Risiken der verschiedenen Methoden negativer Emissionen. Beteiligt sind auch CEN Wissenschaftler.

Foto: Sushobhan Badhai on Unsplash

Nordsee nimmt an den Küsten doppelt so viel CO2 auf wie vermutet

14. Mai 2018 - 0:00

Gegen den Klimawandel hat der Mensch bislang einen mächtigen Verbündeten: die Meere. Wenn wir durch Industrie und Verkehr Treibhausgase in die Atmosphäre pusten, nehmen die Ozeane weltweit ein Drittel davon auf und bremsen deren Wirkung. Damit puffern sie einen großen Teil des Klimawandels ab. Doch die Meere zahlen auch einen Preis, sie versauern. Dies passiert auch vor unserer Haustür, in der Nordsee.

Meine Kollegin Maybritt Meyer und ich wollen als Klimaforscher am Centrum für Erdsystemforschung und Nachhaltigkeit (CEN) der Universität Hamburg abschätzen, wie viel Kohlendioxid (CO2) die Nordsee in einem Jahr aufnimmt. Dafür brauchen wir vor allem zwei Informationen. Zum einen, wie hoch der Anteil des CO2 in der Luft ist im Vergleich zum Wasser. Sind die Anteile gleich, bleibt alles, wie es ist. Je größer jedoch der Unterschied –zum Beispiel: viel Kohlendioxid in der Atmosphäre und wenig im Wasser – desto höher ist der „Druck“ für das CO2, sich im Wasser zu lösen. Ein internationales Team hat diese Daten während mehrerer Ausfahrten gemessen.

Gleichzeitig spielt der Wind eine wichtige Rolle, ihn haben wir genauer unter die Lupe genommen. Je stärker er bläst und die Wasseroberfläche aufwirbelt, desto größer ist der Austausch mit der Atmosphäre. Das Meer wird wie durch einen Quirl gemixt und CO2 kann effektiv aufgenommen werden. Umfassende Messdaten von allen Punkten der Nordsee gibt es allerdings nicht. Wie kann also der Wind in die Rechnung einbezogen werden?

Die gesamte Nordsee hat 34 Prozent mehr vom Treibhausgas geschluckt

Bisher nutzten wir dazu Modell-Datensätze, die weltweit und relativ grobmaschig die Windstärke jeweils nur einmal pro 100 Kilometer Gitterbreite erfassen. Mit ihrer Hilfe berechneten wir, wie schnell oder langsam das Wasser Kohlendioxid aufnehmen kann. Doch gerade an den Küsten ist der Wind besonders wechselhaft, so dass die grobmaschigen Daten kaum die Realität abbilden.

Unsere Partner vom Helmholtz-Zentrum in Geesthacht untersuchen die Küsten mit feineren Rechenmodellen. Mit dem so genannten Downscaling – einer komplexen Rechensimulation – können für Regionen mit wenigen Daten die Datenlücken sinnvoll geschlossen werden. Das Zentrum errechnete für uns einen neuen Wind-Datensatz mit einer Auflösung von fünf bis zehn Kilometern Gitterbreite für die gesamte Nordsee.

Nordsee-Experte Dr. Johannes Pätsch

Diese Daten verglichen wir mit Messdaten von vier Stationen – zwei nah an der Küste, zwei auf Bohrplattformen im offenen Meer. Die Ergebnisse zeigen: Der Wind an den Küsten wurde tatsächlich bisher stark unterschätzt! Die feineren Daten bilden ihn viel genauer ab. Für das offene Meer hingegen stimmen die Messdaten gut mit den älteren Winddaten überein.

Wir errechneten die CO2-Bilanz erneut und waren erstaunt: An den Küsten wird mehr als doppelt so viel Kohlendioxid aufgenommen wie bisher vermutet! Die ganze Nordsee hat in einem Jahr insgesamt 34 Prozent mehr vom Treibhausgas geschluckt als bisher angenommen.

Die Versauerung ist in vollem Gange

Doch was bedeutet das? Wir wissen nicht, wann der marine Kohlendioxidspeicher voll sein könnte. Doch je mehr CO2 ein Meer aufnimmt, desto saurer wird es. In der Nordsee ist die Versauerung in vollem Gang, die Änderung des pH-Werts im Wasser kann Lebewesen und Pflanzen beeinträchtigen. Sie müssen ihren Stoffwechsel anpassen, Muscheln und Krebse können Probleme bekommen, ihre Kalkschalen zu bilden.

So können wir mit verfeinerten Methoden immer genauere Prognosen abgeben, viele zeigen die drastischen Folgen unseres Handelns. Ich möchte deshalb die Bundesregierung aufrufen, die vereinbarten Klimaziele des Abkommens von Paris 2015 einzuhalten und den Ausstoß von Treibhausgasen jetzt effektiv zu drosseln.

Dieser Artikel erschien im Mai 2018 als Gastbeitrag im Hamburger Abendblatt.

Johannes Pätsch ist Informatiker und Experte für die Nordsee am Centrum für Erdsystemforschung und Nachhaltigkeit (CEN) der Universität Hamburg.

Zur kompletten Abendblatt-Serie

Foto: UHH/CEN/T.Wasilewski

Nordsee nimmt an den Küsten doppelt so viel CO<sub>2</sub> auf wie vermutet

14. Mai 2018 - 0:00

Gegen den Klimawandel hat der Mensch bislang einen mächtigen Verbündeten: die Meere. Wenn wir durch Industrie und Verkehr Treibhausgase in die Atmosphäre pusten, nehmen die Ozeane weltweit ein Drittel davon auf und bremsen deren Wirkung. Damit puffern sie einen großen Teil des Klimawandels ab. Doch die Meere zahlen auch einen Preis, sie versauern. Dies passiert auch vor unserer Haustür, in der Nordsee.

Meine Kollegin Maybritt Meyer und ich wollen als Klimaforscher am Centrum für Erdsystemforschung und Nachhaltigkeit (CEN) der Universität Hamburg abschätzen, wie viel Kohlendioxid (CO2) die Nordsee in einem Jahr aufnimmt. Dafür brauchen wir vor allem zwei Informationen. Zum einen, wie hoch der Anteil des CO2 in der Luft ist im Vergleich zum Wasser. Sind die Anteile gleich, bleibt alles, wie es ist. Je größer jedoch der Unterschied –zum Beispiel: viel Kohlendioxid in der Atmosphäre und wenig im Wasser – desto höher ist der „Druck“ für das CO2, sich im Wasser zu lösen. Ein internationales Team hat diese Daten während mehrerer Ausfahrten gemessen.

Gleichzeitig spielt der Wind eine wichtige Rolle, ihn haben wir genauer unter die Lupe genommen. Je stärker er bläst und die Wasseroberfläche aufwirbelt, desto größer ist der Austausch mit der Atmosphäre. Das Meer wird wie durch einen Quirl gemixt und CO2 kann effektiv aufgenommen werden. Umfassende Messdaten von allen Punkten der Nordsee gibt es allerdings nicht. Wie kann also der Wind in die Rechnung einbezogen werden?

Die gesamte Nordsee hat 34 Prozent mehr vom Treibhausgas geschluckt

Bisher nutzten wir dazu Modell-Datensätze, die weltweit und relativ grobmaschig die Windstärke jeweils nur einmal pro 100 Kilometer Gitterbreite erfassen. Mit ihrer Hilfe berechneten wir, wie schnell oder langsam das Wasser Kohlendioxid aufnehmen kann. Doch gerade an den Küsten ist der Wind besonders wechselhaft, so dass die grobmaschigen Daten kaum die Realität abbilden.

Unsere Partner vom Helmholtz-Zentrum in Geesthacht untersuchen die Küsten mit feineren Rechenmodellen. Mit dem so genannten Downscaling – einer komplexen Rechensimulation – können für Regionen mit wenigen Daten die Datenlücken sinnvoll geschlossen werden. Das Zentrum errechnete für uns einen neuen Wind-Datensatz mit einer Auflösung von fünf bis zehn Kilometern Gitterbreite für die gesamte Nordsee.

Nordsee-Experte Dr. Johannes Pätsch

Diese Daten verglichen wir mit Messdaten von vier Stationen – zwei nah an der Küste, zwei auf Bohrplattformen im offenen Meer. Die Ergebnisse zeigen: Der Wind an den Küsten wurde tatsächlich bisher stark unterschätzt! Die feineren Daten bilden ihn viel genauer ab. Für das offene Meer hingegen stimmen die Messdaten gut mit den älteren Winddaten überein.

Wir errechneten die CO2-Bilanz erneut und waren erstaunt: An den Küsten wird mehr als doppelt so viel Kohlendioxid aufgenommen wie bisher vermutet! Die ganze Nordsee hat in einem Jahr insgesamt 34 Prozent mehr vom Treibhausgas geschluckt als bisher angenommen.

Die Versauerung ist in vollem Gange

Doch was bedeutet das? Wir wissen nicht, wann der marine Kohlendioxidspeicher voll sein könnte. Doch je mehr CO2 ein Meer aufnimmt, desto saurer wird es. In der Nordsee ist die Versauerung in vollem Gang, die Änderung des pH-Werts im Wasser kann Lebewesen und Pflanzen beeinträchtigen. Sie müssen ihren Stoffwechsel anpassen, Muscheln und Krebse können Probleme bekommen, ihre Kalkschalen zu bilden.

So können wir mit verfeinerten Methoden immer genauere Prognosen abgeben, viele zeigen die drastischen Folgen unseres Handelns. Ich möchte deshalb die Bundesregierung aufrufen, die vereinbarten Klimaziele des Abkommens von Paris 2015 einzuhalten und den Ausstoß von Treibhausgasen jetzt effektiv zu drosseln.

Dieser Artikel erschien im Mai 2018 als Gastbeitrag im Hamburger Abendblatt.

Johannes Pätsch ist Informatiker und Experte für die Nordsee am Centrum für Erdsystemforschung und Nachhaltigkeit (CEN) der Universität Hamburg.

Zur kompletten Abendblatt-Serie

Foto: UHH/CEN/T.Wasilewski

Visualize It! CEN zeigt Visualisierungen im Geomatikum

23. April 2018 - 0:00

Visualisierungen sind ein mächtiges Werkzeug, um die Ergebnisse von Klimamodellen sichtbar zu machen –  nicht nur für Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler ein faszinierender Anblick. Das CEN zeigt ab heute eine Auswahl großformatiger Bilder im Foyer des Geomatikums.

Die Ausstellung zeigt die Spannbreite: von Hurrikans über Strömungen der Ozeane bis hin zu Gesteinsarten können verschiedenste Regionen und Themen mit unterschiedlichen Techniken dargestellt werden. Visualisierungen sind aber viel mehr als nur schön anzusehen – sie sind ein elementarer Bestandteil der wissenschaftlichen Klimaforschung. Denn wer das Klima erforscht, erzeugt eine  riesige Mengen an Daten. Weil es keine „zweite Erde“ gibt, mit der Versuche im Labor durchgeführt werden können, brauchen Forschende Simulationen. Mit Hilfe von Supercomputern können sie einen Blick in die Zukunft werfen.

Dabei fallen riesige Datenmengen an. Sie richtig zu deuten und effizient auszuwerten ist extrem wichtig – und gleichzeitig extrem schwierig. Die Simulationen werden daher oft in Bildern oder Animationen anschaulich gemacht. Das hilft, den Daten-Dschungel zu lichten und zu neuen Erkenntnissen zu gelangen. Viele der Visualisierungen der Ausstellung gibt es auch als Video – scannen Sie einfach vor Ort den QR-Code neben dem Bild.

Die gezeigten Visualisierungen stammen aus dem Klima-Visualisierungslabor des Exzellenzcluster CliSAP. Die Simulationen wurden von Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern folgender Institutionen geleitet:

  • Centrum für Erdsystemforschung und Nachhaltigkeit (CEN)
  • Climate Service Center Germany (GERICS)
  • Hans Ertel Centre for Weather Research, Deutscher Wetterdienst (DWD)
  • Helmholtz-Zentrum Geesthacht, Zentrum für Material- und Küstenforschung (HZG)
  • Max-Planck-Institut für Meteorologie (MPI-M)

Haben Sie Verbesserungsvorschläge oder Kritik? Dann melden Sie sich gerne per Mail.

Wir freuen uns auf Ihren Besuch!

Visualize It! 23.04.-22.05.2018
Foyer Geomatikum
20146 Hamburg Der Eintritt ist frei.

Foto: UHH/CEN/F. Brisc - Wiss. Kontakt: Guido Cioni, MPI-M

Visualize It! CEN zeigt Visualisierungen im Geomatikum

23. April 2018 - 0:00

Visualisierungen sind ein mächtiges Werkzeug, um die Ergebnisse von Klimamodellen sichtbar zu machen –  nicht nur für Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler ein faszinierender Anblick. Das CEN zeigt ab heute eine Auswahl großformatiger Bilder im Foyer des Geomatikums.

Die Ausstellung zeigt die Spannbreite: von Hurrikans über Strömungen der Ozeane bis hin zu Gesteinsarten können verschiedenste Regionen und Themen mit unterschiedlichen Techniken dargestellt werden. Visualisierungen sind aber viel mehr als nur schön anzusehen – sie sind ein elementarer Bestandteil der wissenschaftlichen Klimaforschung. Denn wer das Klima erforscht, erzeugt eine  riesige Mengen an Daten. Weil es keine „zweite Erde“ gibt, mit der Versuche im Labor durchgeführt werden können, brauchen Forschende Simulationen. Mit Hilfe von Supercomputern können sie einen Blick in die Zukunft werfen.

Dabei fallen riesige Datenmengen an. Sie richtig zu deuten und effizient auszuwerten ist extrem wichtig – und gleichzeitig extrem schwierig. Die Simulationen werden daher oft in Bildern oder Animationen anschaulich gemacht. Das hilft, den Daten-Dschungel zu lichten und zu neuen Erkenntnissen zu gelangen. Viele der Visualisierungen der Ausstellung gibt es auch als Video – scannen Sie einfach vor Ort den QR-Code neben dem Bild.

Die gezeigten Visualisierungen stammen aus dem Klima-Visualisierungslabor des Exzellenzcluster CliSAP. Die Simulationen wurden von Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern folgender Institutionen geleitet:

  • Centrum für Erdsystemforschung und Nachhaltigkeit (CEN)
  • Climate Service Center Germany (GERICS)
  • Hans Ertel Centre for Weather Research, Deutscher Wetterdienst (DWD)
  • Helmholtz-Zentrum Geesthacht, Zentrum für Material- und Küstenforschung (HZG)
  • Max-Planck-Institut für Meteorologie (MPI-M)

Haben Sie Verbesserungsvorschläge oder Kritik? Dann melden Sie sich gerne per Mail(lisa.wolf"AT"uni-hamburg.de).

Wir freuen uns auf Ihren Besuch!

Visualize It! 23.04.-22.05.2018
Foyer Geomatikum
20146 Hamburg Der Eintritt ist frei.

Foto: UHH/CEN/F. Brisc - Wiss. Kontakt: Guido Cioni, MPI-M

Erstmals verlässliche Drei-Monats-Prognosen für Winter in Europa möglich

18. April 2018 - 0:00
Mit einer ganz neuen Methode kann die Qualität der saisonalen Vorhersagen für den Winter in vielen Teilen Europas deutlich erhöht werden. Bisher konnten vor allem für die Tropen brauchbare Vorhersagen gemacht werden. Ein Team um Dr. Mikhail Dobrynin und Prof. Dr. Johanna Baehr vom Centrum für Erdsystemforschung und Nachhaltigkeit (CEN) der Universität Hamburg veröffentlichte die Ergebnisse jetzt im Fachblatt Geophysical Research Letters.

Foto: Dave Haas, CCO

Erstmals verlässliche Drei-Monats-Prognosen für Winter in Europa möglich

18. April 2018 - 0:00
Mit einer ganz neuen Methode kann die Qualität der saisonalen Vorhersagen für den Winter in vielen Teilen Europas deutlich erhöht werden. Bisher konnten vor allem für die Tropen brauchbare Vorhersagen gemacht werden. Ein Team um Dr. Mikhail Dobrynin und Prof. Dr. Johanna Baehr vom Centrum für Erdsystemforschung und Nachhaltigkeit (CEN) der Universität Hamburg veröffentlichte die Ergebnisse jetzt im Fachblatt Geophysical Research Letters.

Foto: Dave Haas, CCO

Emissionshandel: „Ein machtvolles Instrument, aber inzwischen viel zu kompliziert“

16. April 2018 - 0:00
Die EU hat ihren Emissionshandel zum wiederholten Mal überarbeitet, noch bevor die vorherige Reform in Kraft getreten ist. Grischa Perino, Professor für Volkswirtschaftslehre an der Universität Hamburg, hat die geplanten Änderungen für Nature Climate Change unter die Lupe genommen. Sein Fazit: Die geplanten Änderungen werden bisherige Schwachstellen des Systems nicht dauerhaft beheben, könnte andere politische Maßnahmen zum Klimaschutz untergraben – und sind so kompliziert, dass ihre Auswirkungen kaum zu überblicken sind.

Foto: UHH/RRZ/MCC/Mentz

Emissionshandel: „Ein machtvolles Instrument, aber inzwischen viel zu kompliziert“

16. April 2018 - 0:00
Die EU hat ihren Emissionshandel zum wiederholten Mal überarbeitet, noch bevor die vorherige Reform in Kraft getreten ist. Grischa Perino, Professor für Volkswirtschaftslehre an der Universität Hamburg, hat die geplanten Änderungen für Nature Climate Change unter die Lupe genommen. Sein Fazit: Die geplanten Änderungen werden bisherige Schwachstellen des Systems nicht dauerhaft beheben, könnte andere politische Maßnahmen zum Klimaschutz untergraben – und sind so kompliziert, dass ihre Auswirkungen kaum zu überblicken sind.

Foto: UHH/RRZ/MCC/Mentz

19. April 2018: Wissen vom Fass

13. April 2018 - 0:00

Stillen Sie Ihren Wissensdurst, ganz relaxed in einer Hamburger Kneipe. Fünf Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des CEN gehören zu den insgesamt 50 Vortragenden, die am 19. April 2018 um 20 Uhr ihre Forschungsfelder vorstellen Im ungezwungenen Dialog mit den Gästen berichten sie von ungewöhnlichen Experimenten, erklären spannende wissenschaftliche Fragestellungen und gewähren Einblicke in Freud und Leid des Forscher-Daseins. Die CEN Mitglieder nehmen ihre Zuhörer mit in die Tiefsee und an die Küsten der Nordsee, beleuchten den auftauenden Permafrost ebenso wie die nächste Eiszeit und fragen nach atomaren Endlagern oder der sozialen Verantwortung von Kapitalanlegern.

Veranstaltet wird "Wissen vom Fass" vom Forschungszentrum DESY und der Universität Hamburg. Nach dem großen Erfolg seit der Premiere 2015 findet das Wissenschaftsevent nun zum vierten Mal statt.

Mehr über „Wissen vom Fass“

Alle CEN Beiträge finden Sie hier:

Foto: UHH/CEN

19. April 2018: Wissen vom Fass

13. April 2018 - 0:00

Stillen Sie Ihren Wissensdurst, ganz relaxed in einer Hamburger Kneipe. Fünf Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des CEN gehören zu den insgesamt 50 Vortragenden, die am 19. April 2018 um 20 Uhr ihre Forschungsfelder vorstellen Im ungezwungenen Dialog mit den Gästen berichten sie von ungewöhnlichen Experimenten, erklären spannende wissenschaftliche Fragestellungen und gewähren Einblicke in Freud und Leid des Forscher-Daseins. Die CEN Mitglieder nehmen ihre Zuhörer mit in die Tiefsee und an die Küsten der Nordsee, beleuchten den auftauenden Permafrost ebenso wie die nächste Eiszeit und fragen nach atomaren Endlagern oder der sozialen Verantwortung von Kapitalanlegern.

Veranstaltet wird "Wissen vom Fass" vom Forschungszentrum DESY und der Universität Hamburg. Nach dem großen Erfolg seit der Premiere 2015 findet das Wissenschaftsevent nun zum vierten Mal statt.

Mehr über „Wissen vom Fass“

Alle CEN Beiträge finden Sie hier:

Foto: UHH/CEN

Messgerät „ICI“ soll neue Erkenntnisse über rätselhafte Eiswolken liefern

12. April 2018 - 0:00
Wolken sind laut Weltklimarat eines der größten noch ungelösten Klimarätsel der Erde. Nun soll ein neues Messgerät besonders komplizierte erkunden – von einem Wettersatelliten aus.

Foto: Airbus

Messgerät „ICI“ soll neue Erkenntnisse über rätselhafte Eiswolken liefern

12. April 2018 - 0:00
Wolken sind laut Weltklimarat eines der größten noch ungelösten Klimarätsel der Erde. Nun soll ein neues Messgerät besonders komplizierte erkunden – von einem Wettersatelliten aus.

Foto: Airbus

IPCC benennt neue Autoren: Hamburger Forscher übernehmen wichtige Funktionen beim sechsten IPCC-Bericht

9. April 2018 - 0:00
Wissenschaftler des Max-Planck-Instituts für Meteorologie (MPI-M) und der Universität Hamburg übernehmen erneut wichtige Autorenfunktionen beim Bericht des Weltklimarats. Das Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) wählte sieben Wissenschaftler als Leitautoren, zum Teil mit koordinierender Funktion, sowie als Begutachtungseditoren aus. Gemeinsam mit Kolleginnen und Kollegen aus aller Welt fassen sie den globalen Kenntnisstand zum Klimawandel zusammen. Ihr Bericht wird in den Jahren 2021/22 veröffentlicht werden.

Foto: MPI-M

IPCC benennt neue Autoren: Hamburger Forscher übernehmen wichtige Funktionen beim sechsten IPCC-Bericht

6. April 2018 - 0:00
Wissenschaftler des Max-Planck-Instituts für Meteorologie (MPI-M) und der Universität Hamburg übernehmen erneut wichtige Autorenfunktionen beim Bericht des Weltklimarats. Das Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) wählte sechs Wissenschaftler als Leitautoren, zum Teil mit koordinierender Funktion, sowie als Begutachtungseditoren aus. Gemeinsam mit Kolleginnen und Kollegen aus aller Welt fassen sie den globalen Kenntnisstand zum Klimawandel zusammen. Ihr Bericht wird in den Jahren 2021/22 veröffentlicht werden.

Foto: MPI-M

„Stormy weather“: Meteorologen starten Kooperation mit MINT-Schule

3. April 2018 - 0:00
Schülerinnen und Schüler der Gretel-Bergmann-Schule in Neuallermöhe werden drei Jahre lang gemeinsam mit Wissenschaftlern des Centrums für Erdsystemforschung und Nachhaltigkeit (CEN) der Universität Hamburg Klimaforschung betreiben. Die Oberstufenschüler der Stadtteilschule lernen so wissenschaftliches Arbeiten und werden auch Labore und Forschungseinrichtungen der Universität besuchen.

Foto: UHH/CEN/Kraetzig

„Stormy weather“: Meteorologen starten Kooperation mit MINT-Schule

3. April 2018 - 0:00
Schülerinnen und Schüler der Gretel-Bergmann-Schule in Neuallermöhe werden drei Jahre lang gemeinsam mit Wissenschaftlern des Centrums für Erdsystemforschung und Nachhaltigkeit (CEN) der Universität Hamburg Klimaforschung betreiben. Die Oberstufenschüler der Stadtteilschule lernen so wissenschaftliches Arbeiten und werden auch Labore und Forschungseinrichtungen der Universität besuchen.

Foto: UHH/CEN/Kraetzig

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