Gegenwärtig beobachtete Klimafolgen in Küstenmeeren
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KDM Küstensymposium Berlin 2018
Gegenwärtig beobachtete Klimafolgen in
Küstenmeeren
Franciscus Colijn und Markus Quante
28. Februar 2018 Berlin
Kontakt: markus.quante@hzg.de, franciscus.colijn@hzg.de
Mit Dank an: D. Abele, K. Wiltshire, H. Westphal, S. Garthe, J.van
Beusekom, P. Schwemmer, M.Reckermann, H. Lantuit
Introduction
Beobachtete Klimafolgen:
Assessment
North Sea (NOSCCA, 2016)
Baltic Sea (BACC-II)
Wadden Sea (QSR, 2017)
Antarctic coasts
Arctic coasts
Tropical waters
Speculations
Conclusions Assessment
2
F. Colijn, KDM, Berlin 2018
BACC und NOSCCA
2016
http://www.springer.com/de/book/9783319160054 Quante, M., F. Colijn (eds.), 2016: The North Sea Region Climate
2015 Change Assessment. Springer Verlag Berlin Heidelberg (im Druck)
F. Colijn, KDM, Berlin 2018
Wie funktioniert NOSCCA ?
12
SSC
3
NOSCCA ASSESSMENT
31 coordination BOOK
Lead Authors Writing teams ~95 independent
review-editor (1)
and reviewers (61)
Modus Operandi:
NOSCCA ist eine unabhängige Initiative aus der Wissenschaft;
vom Helmholtz-Zentrum Geesthacht initiiert und koordiniert;
keine extra Mittel verfügbar, alle Beiträge auf freiwilliger Basis;
Mitwirkende finanzieren sich aus eigenen Institutsmitteln
F. Colijn, KDM, Berlin 2018
Die NOSCCA und BACC Regionen
- 66°N -
- 53°N -
|
30°E
|
F. Colijn, KDM, Berlin 2018
Institutionen dahinter …
Supported by / exchange with (among others)
F. Colijn, KDM, Berlin 2018
Themen
vergangene, rezente und zukünftige Veränderungen in physikalischen
Systemen
Atmosphäre, Meer, Süßwassereintrag, Kryosphäre
Klimawandelauswirkungen auf Umwelt und Ökosysteme
marine, Küsten-, terrestrische, Süßwasser-Ökosysteme
Atmosphärenchemie, marine-, Süßwasser-Biogeochemie
Einfluss auf sozioökonomische Sektoren wie …
u.a. Fischereiwesen, Landwirtschaft, Forstwirtschaft, Tourismus,
Energie, Offshore Aktivitäten, Luftqualität, Städtische Siedlungen,
Küstenschutz, Küstenzonenmanagement
Treiber des regionalen Wandels …
Globale Erwärmung, Aerosole, Landnutzung
Anhang: NAO, Klimaprojektionen, Unsicherheiten, Szenarien
„Detection and Attribution“, Kommunikation
F. Colijn, KDM, Berlin 2018
Temperaturentwicklung über Land
im Nordseeraum 1950 - 2014
Abweichung von [1961-1990] in °C Temperatur über Land in der Nordseeregion
E-Obs Daten Stendel et al. NOSCCA Kapitel „Recent Change - Atmosphere“
F. Colijn, KDM, Berlin 2018
9
Change in SST for Greater North Sea
Annual SST-means from 1870 to 2016 relativ to 1971-2000 mean (updated figure Elizabeth Kent, Southampton)
Huthnance, Weisse et al. NOSCCA Chapter 3 „Recent Change – North Sea“
F. Colijn, KDM, Berlin 2018
Trend in Meeresoberflächentemperatur
Trend 1983-2007
in K pro Decade
60N
Helgoland
55N
50N
20W 10W 00
−0.9 −0.6 −0.3 0 0.3 0.6 0.9
Huthnance, Weisse et al. NOSCCA Kapitel „Recent Change – North Sea“
F. Colijn, KDM, Berlin 201811
Trend in SST
Trend 1983-2007
in K per Decade
Helgoland
near-bed temperature
Huthnance, Weisse et al. NOSCCA Chapter 3 „Recent Change – North Sea“ rises as well
F. Colijn, KDM, Berlin 2018Trend in Meeresoberflächentemperatur
Bornholm Sea
Bothnian Bay
Erwärmung des
Oberflächen und
Tiefenwassers
Seit 1990 starke Erwärmung des
Linearer Trend in SST (Jahresmittel) 1990–2008 Oberflächenwassers im Bottnischen
Satellitendaten BSH (Lehmann et al. 2011)
und Finnischem Meerbusen
BACC Ch. 3, BACC 2 Ch. 7
F. Colijn, KDM, Berlin 2018Seeeisbedeckung Ostsee
Zahl milder Winter hat
zugenommen
Winter 2007/2008
geringste jemals
verzeichnete
Ausdehnung
Maximale Ausdehnung des Seeeises, 1900–2012
Rote Linie zeigt einen Trend von ~2% pro Dekade
BACC 2 Chapter 8
F. Colijn, KDM, Berlin 2018Meeresspiegel Nordsee
Trend für
1900 bis 2011
1.18
1.59
Modell
und Pegel
(Kreise)
1.53
mm/Jahr
Trend für die Periode 1961–2003 Wahl et al. ( 2013)
Slangen, 2012 Huthnance, Weisse et al. NOSCCA Kapitel „Recent Change – North Sea“
F. Colijn, KDM, Berlin 2018Recent paper: Nerem et al., 2018
Climate change driven accelerated
sea-level rise detected in the altimeter
era, PNAS, January 9, 2018
„Satellite altimetry shows that global
mean sea level is rising at a rate of 3
± 0.4 mm/y since 1993.
It is shown that this rate is
accelerating with 0.084 ± 0.025
mm/y2. This means that sea level rise
will be doubling as compared to
earlier estimates“.
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F. Colijn, KDM, Berlin 2018Coastal flooding and climate change:
number of people
Source: Hinkel et al.
(2013)
F. Colijn, KDM, Berlin 2018Marine Organismen
Beispiel Ruderfußkrebse
Temperaturänderung und geänderte Advektion sind die klimabezogenen Gründe
Edwards et al. (2014)
Brander, Ottersen et al. NOSCCA Kapitel „Environmental Impact – Marine Ecosystem“
F. Colijn, KDM, Berlin 20181) Changed Parameters and Drivers
1. Warming
3. New Species
2. Shifted N:P German Bight
Now a
P-Limited
system
1981- 1990 2001- 2011
Wiltshire et al 2015, Sarker et al 2017
N-Limited Redfield P-Limited
F. Colijn, KDM, Berlin 2018Veränderung in der Reproduktionszeit der
Epifauna der Doggerbank
F. Colijn, KDM, Berlin 2018Auswirkung Wintertemperatur auf mittlere
Phytoplanktonbiomasse (Wattenmeer, Sylt)
Van Beusekom et al., 2009 20
F. Colijn, KDM, Berlin 2018Fischerei
Verlierer und Gewinner 70% der Fischspezies haben auf Erwärmung
reagiert, Verteilung und Häufigkeit haben sich
verändert (Simpson et al. 2011).
Kabeljau/Cod
Foto: J.S. Müller, Flickr, CC BY-NC-SA 2.0
Zentren der Verteilung haben sich um Strecken
zwischen 48 bis 403 km verlagert (Perry et al.
2005).
Bodenfisch-Gruppe hat sich um ~3.6 m pro
Dekade zwischen 1980 und 2004 abgesenkt
(Dulvy et al. 2008).
Temperatureinfluss auf Häufigkeit
Pinnegar et al. NOSCCA Kapitel „Socio-Economic Impact – Fisheries“
F. Colijn, KDM, Berlin 2018Michael Fritz F. Colijn, KDM, Berlin 2018
Stokes Point west
Erosion rate
Time period
[m/a]
2014-2015 8.9
2007-2014 8.8
2006-2007 0.5
1999-2006 0.2
1997-1999 1.1
Konopczak, A., Manson, G., Lantuit H. In preparation
Anna Konopczak, Gavin Manson,
Hugues Lantuit
F. Colijn, KDM, Berlin 2018The West Antarctic Peninsula (WAP) – hotspot of global climate change
70°W 65°W 60°W 55°W
Climate change drives Antarctic pressure systems 0m
ds
d Is lan
n
SAM +/ ENSO: La Niňa -> northwesterly warm & moist winds h etl
a
3000 m S
62°S
u th Carlini
o
Massive warming since 2nd half of 20th century 6000 m
S Station
air temperature 3°C /50y
64°S
Palmer a
l
Station
Sea surface water 1°C /50y
u
SWI
s
i n
P e n
66°S
Foto: AWI
80 % of WAP tidewater glaciers on retreat Larsen
Ice Weddell
c t i c
Rothera Shelf Sea
WAP coastal fords and shelf regions are
68°S
Station
changing
F. Colijn, KDM, Berlin 2018Consequences of coastal
deglaciation:
Foto: Silva-Busso (IAA)
Reduced primary productivity
Strandings of starving krill Shifts in benthic community composition
Absence of krill since 2009 caused by sedimentation
Foto: V. Fuentes, CISM, Spain
Foto: AWI
Rapid decline of
adelie penguin populations in
Northern sector of Antarctic Peninsula
F. Colijn, KDM, Berlin 2018Meeresspiegelanstieg
Tropische Küsten versinken
Gründe:
- Häufig kein (sinnvoller) Küstenschutz
- Absinken der Küsten durch Fehlnutzung (Grundwasserentnahme; Trockenlegung von Mooren
und Sümpfen für Palmölplantagen)
- Verlust des natürlichen Schutzes (Riffe, Mangroven, Seegras)
Indonesien: Dorf und Felder; 20 cm/Jahr (vgl. Nordsee ca. 0.02 cm/Jahr) Indonesien: Palmölplantage; Oxidation des Torfs
F. Colijn, KDM, Berlin 2018Verlust der Korallenriffe
Korallenbleiche, Verdrängung, Zerstörung
- Temperaturanstieg (Bleiche)
- CO2-Anstieg (Überwuchs, Bioerosion)
- Eintrag von Sediment und Toxinen (z.B. Herbizide)
Verlust von Lebensraum (Küstenerosion) und Einkommen (Fischerei, Tourismus, etc,)
Korallenbleiche 2016, Großes Barriereriff, Australien
© Caitlin Seaview Survey
Gesundes Riff, Thailand
F. Colijn, KDM, Berlin 2018 © ZMTVerlust der Korallenriffe
Korallenbleiche, Verdrängung, Zerstörung
- Temperaturanstieg (Bleiche)
- CO2-Anstieg (Überwuchs, Bioerosion)
- Eintrag von Sediment und Toxinen (z.B. Herbizide)
Verlust von Lebensraum (Küstenerosion) und Einkommen (Fischerei, Tourismus, etc,)
Cao & Caldeira, 2008 Kritische Sättigung für Riffe: 3.3 (blau)
Hoegh-Guldberg et al. 2007
F. Colijn, KDM, Berlin 2018Zunehmende Sommerstürme
beeinflussen Bruterfolg im Vorland
Haupt Brutzeit Wahrscheinlichkeit von extremem
Hochwasser im Sommer inzwischen stark
erhöht
Immer schlechterer Bruterfolg bei Vögeln
Küstenschutzbauwerke können Gelege
sichern
80
Prädation und andere Verluste
Verlust durch Hochwasser
70
geschlüpft
60
Anzahl Eier
50
van de Pol et al. 2010; J Appl Ecol 47: 720-730 (verändert)
40
30
20
Keine Gelege
10 ?
(Vegetation zu
0 hoch)
Überflutete Salzwiese im Sommer (Foto: Kein Deckwerk (0.5m) Deckwerk (>3m)
Rösner) Küstenschutzbauwerk Quelle: Volmer (2013), FTZ Uni KielKlimaeffekte im Brutvorkommen an der
deutschen Nordseeküste
Kampfläufer
Löffler
Courtesy Garthe, FTZ
F. Colijn, KDM, Berlin 2018Seevögel
Dreizehenmöwe
Heringsmöwe
Trottellumme
Seevögelaufkommen zeigt unterschiedliche Trends; Einfluss von KW auf z.B. Brut, Verhalten, Migration
Details:. Garthe in Brander, Ottersen et al. NOSCCA Kapitel „Environmental Impact – Marine Ecosystem“
F. Colijn, KDM, Berlin 2018• Analysis of a global set of SD & FU data
Global Scale
• 100 year transparency and water color trends vary
depending on region and season
• Especially for southern hemisphere, data is
Density of global SD & FU data insufficient for long‐term trend analysis
• Overall decrasing transparency
20
Water Transparency in the North Sea
18
Regional Scale
mean Secchi Depth [m]
16
14 • Different phases in the past
12
10 • Trends regionally different
8
6
4
• Increasing transparency in the
2 future?
0
1900 1910 1920 1930 1940 1950 1960 1970 1980 1990 2000 2010 2020
• 15 years of data
• Oceanographic parameters
Local Scale
• Near surface remote sensing
• Wadden Sea as important and unique ecosystem
F. Colijn, KDM, Berlin 2018Abschließende Bemerkungen Initiativen internationaler Wissenschaftler stellen unter dem Akronymen BACC 2 und NOSCCA Assessments zum Klimawandel in der Ostsee und Nordseeregion zusammen. (BACC 2 in 2015, NOSCCA in 2016) Auch der Nord- und der Ostseeraum spüren den Klimawandel und sie werden ihm auch weiterhin ausgesetzt sein. (Erwärmung Luft u. Wasser, Meeresspiegelanstieg, Versauerung,…) Es zeigen sich Veränderungen in den Ökosystemen und diese werden sich - abhängig von den Minderungsmaßnahmen – verstärken. F. Colijn, KDM, Berlin 2018
Abschließende Bemerkungen Erhebliche natürliche Variabilität in der Nord- und Ostseeregion auf der jahres- bis multidekadischen Skala ist eine besondere Herausforderung für die Projektion der Auswirkungen von Klimaveränderungen (gilt insbes. für windbeeinflusste Größen: lokaler Meeresspiegel, Sturmfluten, Wellen, Zirkulation, Transporte) Verfügbare regionale Projektionen nicht immer konsistent weiterer Forschungsbedarf, speziell Ökosystemverständnis Langzeitbeobachtungen sind unheimlich wichtig in Bezug auf Verständnis von Klimafolgen F. Colijn, KDM, Berlin 2018
Danke ! Gibt es Fragen ?
Bildquelle: DLR - Earth Observation Center
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F. Colijn, KDM, Berlin 2018 Foto: M. StockSie können auch lesen
