AG Klimageographie

Drittmittelgeber: Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF), 2017 - 2020

Periphere Gletscher auf Gr?nland – d. h. Eismassen, die nicht dynamisch mit dem Eisschild gekoppelt sind, da sie vollst?ndig freistehen oder vom Eisschild durch klar umrissene Eisscheiden getrennt sind – stellen ann?herungsweise 5 % der Eisfl?che Gr?nlands dar. Sie machen sogar nur in etwa 1 % des Eisvolumens aus.

Da ihre Oberfl?che jedoch im Allgemeinen in weit niedrigerer H?he liegt als die des Eisschildes, reagieren sie empfindlicher auf moderate Temperaturver?nderungen. In der Folge macht ihre Oberfl?chenmassenbilanz ca. 25 % der Gesamtmassenbilanz von Gr?nland aus: Für den Zeitraum 2000 bis 2011 wurde gesch?tzt, dass der Eisschild 0,6 mm Meeresspiegel-?quivalent pro Jahr beigesteuert hat. Die Sch?tzung des Beitrages der peripheren Gletscher für denselben Zeitraum bel?uft sich auf 0,2 mm Meeresspiegel-?quivalent. W?hrend – über eine lange Zeitspanne betrachtet – der Beitrag der peripheren Gletscher zum Meeresspiegelanstieg notwendigerweise durch ihr vergleichsweise geringes Volumen begrenzt ist, tragen sie wesentlich zu Gr?nlands Anteil am Meeresspiegelanstieg im 20. und 21. Jahrhundert bei.

Mehr als ein Drittel der Fl?che der peripheren Gletscher liegt in Form von Gezeitengletschern vor. Es existieren keine umfassenden Sch?tzungen über die H?ufigkeit frontaler Ablation (z.B. durch Kalben und Schmelzen unter Wasser), aber es darf mit Sicherheit davon ausgegangen werden, dass diese Prozesse einen wesentlichen Teil zur Oberfl?chenschmelze von peripheren Gletschern beitragen und sie somit ebenfalls für die Gesamtmassenver?nderung von Gr?nland von betr?chtlicher Bedeutung sind. Das ungel?ste Problem, die Ozean-Eis-Wechselwirkung zu quantifizieren, ist auch auf globaler Ebene ?u?erst relevant, da global in etwa 40 % der Gletscherfl?che (d. h., abgesehen von den Eisschilden in der Antarktis und auf Gr?nland) in Gezeitengletschern gebunden ist, und da gem?? globaler Sch?tzung Gletscher zwischen 2000 und 2011 0,9 mm pro Jahr Meeresspiegel-?quivalent beigetragen haben.

Im Rahmen dieses Projekts wird eine Parametrisierung der frontalen Ablation von peripheren Gletschern im Open Global Glacier Model (OGGM) entwickelt, umgesetzt, validiert und angewendet. OGGM wird in internationaler Zusammenarbeit unter der Leitung von Ben Marzeion entwickelt und ist in der Lage, die Oberfl?chenmassenbilanz eines jeden der 200.000 Gletscher der Erde individuell zu modellieren. Es ist das einzige globale Modell, das die Eisdynamik explizit berechnet. Dies ist eine Voraussetzung für die eindeutige Erkl?rung der frontalen Ablationsprozesse, die sich aus der Ozean-Eis-Wechselwirkung ergeben.

Entwickelt und umgesetzt wird die Parametrisierung der frontalen Ablation in Zusammenarbeit mit den Gruppen, die an der Ozean-Eis-Wechselwirkung der Auslassgletscher des Eisschilds arbeiten, mit besonderem Augenmerk auf die Skalenunterschiede zwischen peripheren und Auslassgletschern und basierend auf Daten, die von ozeanographischen und glaziologischen Feldarbeitsprojekten stammen. Daten aus der Fernerkundungskomponente des Gesamtprojekts werden für die Optimierung und (Kreuz-) Validierung wesentlich sein. Die Daten zur Sü?wasserproduktion der peripheren Gletscher und ihre r?umliche Verteilung werden für die Ozean-Modellierungsgruppen bereitgestellt.

Drittmittelgeber: Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF), 2017 - 2019

Gletscher speichern weniger als 1 % des Eises auf der Erde. Trotzdem sind abschmelzende Gletscher verantwortlich für etwa ein Drittel der derzeitigen Rate des Meeresspiegelanstiegs, und es ist sehr wahrscheinlich, dass Gletscher im 20. Jahrhundert wichtiger für den Meeresspiegelanstieg waren als die W?rmeausdehnung des Meerwassers und der Massenverlust des gr?nl?ndischen und des antarktischen Eisschildes. Zudem ver?ndern Gletscher die saisonale Verfügbarkeit von Wasser in vielen Einzugsgebieten und beeinflussen Georisiken in den Hochgebirgen. Gletscher reagieren auf den Klimawandel mit einer Verz?gerung von Jahrzehnten bis Jahrhunderten. Das bedeutet, dass ein Teil der zukünftigen Gletscherschmelze eine Reaktion auf vergangenen Klimawandel ist. Sogar wenn die globale Erw?rmung auf 1,5 °C über vorindustriellen Werten begrenzt würde, kann daher mit einem weiteren Abschmelzen der Gletscher gerechnet werden. Es gibt jedoch keine quantitativen Sch?tzungen über die zukünftige Entwicklung von Gletschern auf globaler Ebene unter solchen Szenarien geringer Erw?rmung. Wir werden diese Prognosen liefern und ihre Ergebnisse mit Blick auf den Meeresspiegelanstieg analysieren.

Drittmittelgeber: European Space Agency (ESA), 2017 - 2019

Schmelzwasser aus Gletschern tr?gt derzeit etwa ein Drittel zum globalen mittleren Meeresspiegel bei und ist daher eine entscheidende Komponente des Meeresspiegelanstiegs. Das Problem bei der genauen Einsch?tzung des Beitrags der Gletscherschmelze liegt in der gro?en Anzahl von Gletschern (ca. 200.000), von denen nur ein paar hundert j?hrlich bezüglich ihrer Massenver?nderungen gemessen werden. Zudem ist der repr?sentative Charakter von Gletschern für die Massenver?nderungen der jeweils umliegenden gr??eren Gebirgsregion nur für wenige Gegenden bekannt und vermutlich ver?nderlich über die Zeit, so dass einfache Extrapolationen aufgrund der unterschiedlichen Beschaffenheit von Gletschern misslingen. Derzeitige beste Sch?tzungen ihrer globalen Massenver?nderungen bauen daher auf eine Kombination von Beobachtungen aus Feldarbeit und Fernerkundung. Da diese Sch?tzungen auf den Messzeitraum von Satelliten beschr?nkt sind, und da Satellitenaufnahmen ebenfalls r?umlich lückenhaft sind, helfen numerische Modelle, die Raum-Zeit-Erfassung zu überbrücken und die Abschnitte in der Zeit rückw?rts und vorw?rts zu berechnen. Nur eines dieser Modelle (Marzeion et al., 2012) ist in der Lage, Zeitreihen rückw?rts in der Zeit zu berechnen und dabei auch geometrische Ver?nderungen der Gletscher zu berücksichtigen. Alle diese Modelle ben?tigen als Input drei wesentliche Datens?tze, um globale Gletschermassenver?nderungen zu bestimmen: (a) einen global vollst?ndigen Datensatz von Gletscherumrissen eines bekannten Zeitpunktes, (b) ein digitales H?henmodell, um ihre Fl?chen-H?hen-Verteilung abzuleiten und (c) globale meteorologische Datens?tze, die den beabsichtigten Modellierungszeitraum abdecken. ?berdies werden unabh?ngige Kalibrierungs- und Validierungsdatens?tze ben?tigt, um eine gute Qualit?t zu erreichen und um systematische und Zufallsfehler zu quantifizieren. Die Validierung aller Gletschermodelle, die sich gegenw?rtig in Entwicklung befinden (bspw. zur Berücksichtigung weiterer Prozesse, zur Code-Optimierung etc.), deutet darauf hin, dass ihr limitierender Faktor in den Anfangs- und Randbedingungen liegt. Bedeutende zukünftige Verbesserungen k?nnen daher im Zusammenhang mit Datensatz (a) erwartet werden – der Qualit?t der Gletscherumrisse im globalen Inventar. Der derzeit einzige verfügbare Datensatz von Gletscherumrissen ist das Randolph Glacier Inventory (RGI), das ad hoc in einem gemeinschaftlichen Einsatz für den 5. Sachstandsbericht des IPCC zusammengestellt wurde. Es beinhaltet noch regionale Defizite in der Qualit?t (z. B. wenn saisonaler Schnee als Gletscher abgebildet wird), aber es wird st?ndig durch die Gemeinschaft sowie das Glaciers_cci-Projekt verbessert. Das vorliegende Projekt konzentriert sich auf zwei wesentliche Komponenten, um die zurzeit besten Sch?tzungen des Beitrags der Gletscherschmelze zum Meeresspiegelanstieg zu verbessern: (i) die Verbesserung des Modells, das zur Bestimmung eines globalen Werts verwendet wird, haupts?chlich auf Basis von Neukalibrierung unter Nutzung zus?tzlicher Beobachtungsdaten und (ii) Verbesserungen in der Qualit?t und (im zeitlichen Sinne) Best?ndigkeit des Gletscherinventars, das zur Initialisierung verwendet wird.

Drittmittelgeber: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG), 2016 - 2019

Gletscher und Eiskappen verursachen fast ein Drittel des momentanen Anstiegs des Meeresspiegels, obwohl sie weniger als 1 % der globalen Eismasse enthalten. Die mit dem Abschmelzen verbundene Umverteilung der Masse ist ein wichtiger Grund für systematische regionale Unterschiede des Meeresspiegelanstiegs. Gletscher werden auch im 21. Jahrhundert stark zum Meeresspiegelanstieg beitragen. Man konnte das Abschmelzen der Gletscher bereits anthropogenen und natürlichen Ursachen zuweisen, die Beitr?ge einzelner Komponenten des Antriebs (z.B. interne Variabilit?t und natürliche 澳门皇冠_皇冠足球比分-劲爆体育, Treibhausgase und Aerosole) wurden aber noch nicht spezifiziert. Im beantragten Projekt werden wir diese spezifischen Beitr?ge quantifizieren und die Ursachenzuweisung ins 21. Jahrhundert fortschreiben. Damit bekommen wir die M?glichkeit, die Vorhersagbarkeit regionaler, durch Gletscher verursachter Meeresspiegel?nderungen zu quantifizieren. Wir erhalten au?erdem ein besseres Verst?ndnis der Unsicherheit in Projektionen. Wir werden insbesondere die folgenden Mechanismen untersuchen: (i) Aufgrund der langen Reaktionszeit von Gletschern spielt die Anpassung der Gletscher an bereits vergangene Klima?nderungen eine wichtige Rolle für ihre Massen?nderung auf dekadischen und zum Teil l?ngeren Zeitskalen. Darin begründet sich eine relativ hohe und r?umlich genaue Vorhersagbarkeit zukünftiger Massen?nderungen, die wir auf globaler Skala - unter Berücksichtigung regionaler???????  Muster - quantifizieren werden. (ii) Es ist bekannt, dass interne Klimavariabilit?t (z.B. NAO, oder IOD) einen gro?en Beitrag zur interannualen Variabilit?t regionaler Massen?nderungen von Gletschern beitr?gt. Es gibt hierzu jedoch noch keine umfassende Analyse auf globaler Skala. Wir werden die Unsicherheit quantifizieren, die mit den so verursachten Massenver?nderungen in Projektionen verbunden ist. (iii) Natürliche 澳门皇冠_皇冠足球比分-劲爆体育 des Klimasystems haben ebenfalls einen signifikanten Anteil an globaler Massen?nderung der Gletscher (z.B. ein Sinken des Meeresspiegels um etwa 1 mm, verursacht durch Massengewinn der Gletscher, nach gr??eren Vulkaneruptionen). Die daraus resultierende Unsicherheit regionaler Meeresspiegelprojektionen werden wir quantifizieren. (iv) W?hrend der gesamte anthropogene Anteil an den Ursachen der bereits beobachteten Massenverluste der Gletscher bestimmt wurde, wurden die Effekte der einzelnen anthropogenen 澳门皇冠_皇冠足球比分-劲爆体育 (z.B. Treibhausgase, Aerosole) noch nicht quantifiziert. Durch eine entsprechende Untersuchung werden wir in der Lage sein, die projizierten Massen?nderungen einzelnen 澳门皇冠_皇冠足球比分-劲爆体育n zuzuweisen, und so die Unterschiede der verschiedenen Szenarien besser zu verstehen. Für alle diese vier Themen werden wir mit Hilfe von Rekonstruktionen eine umfassende Analyse der Quellen von Fehlern und Unsicherheiten durchführen. Danach werden wir in einem Ensemble von Projektionen überprüfen, ob sich die Ensemble-Unsicherheit vollst?ndig aus den hier beschriebenen Mechanismen erkl?ren l?sst.

Drittmittelgeber: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG), 2019-2022

Abschmelzende Gletscher liefern einen von drei Hauptbeitr?gen zum globalen Meeresspiegelanstieg, zusammen mit der W?rmeausdehnung des Meereswassers und den Massenverlusten der Eisschilde in Gr?nland und der Antarktis. Im 20. Jahrhundert waren sie sehr wahrscheinlich die Hauptursache des Meeresspiegelanstiegs. In den kommenden Jahrhunderten wird der Massenverlust von Gr?nland und der Antarktis signifikant steigen, w?hrend der Gletscherbeitrag durch ihre relativ geringe Gr??e begrenzt wird. Dieser Anteil wird im 21. Jahrhundert jedoch betr?chtlich und über die n?chsten mindestens 300 Jahre nicht unbedeutend bleiben. Ein anthropogener Beitrag zur Gletscherschmelze ist in der zweiten H?lfte des 20. Jahrhunderts eindeutig feststellbar, und in den vergangenen Jahrzehnten sind anthropogene zu den Hauptursachen der Gletscherschmelze geworden. Die Reaktion der Gletscher auf Treibhausgasemissionen h?ngt jedoch von der zeitlichen Abfolge der Emissionen ab. Das zentrale Ziel des beantragten Projekts ist es, die Zuordnung von Verantwortlichkeiten für durch Gletscher verursachte, regionale Meeresspiegel?nderungen zu spezifischen Emissionspfaden der Vergangenheit zu erm?glichen.