Klimawandel und Auswirkungen auf die Ostsee - Joachim W Dippner Leibniz Institut für Ostseeforschung Warnemünde
←
→
Transkription von Seiteninhalten
Wenn Ihr Browser die Seite nicht korrekt rendert, bitte, lesen Sie den Inhalt der Seite unten
Klimawandel und Auswirkungen
auf die Ostsee
Joachim W Dippner
Leibniz Institut für Ostseeforschung Warnemünde
Interdisziplinäre Ringvorlesung
Die Ostseeküste – eine Region im Wandel
Reaktion in den Medien • Palmen auf Helgoland • Eisbären in der Mönckebergstrasse • Hilfe, Sylt versinkt im Meer • Werden wir alle Neger ?
Klimaänderung
ESF (2007)
Warum Ostsee? • Die Klimaänderung ist stärker in nördlichen Breiten: Arktische See, Barentssee, GIN See, Ostsee • Abgeschlossene See- gebiete reagieren sehr viel empfindlicher: Schwarzes Meer, öst- liches Mittelmeer, Ostsee
Inhalt • Was treibt das System Ostsee an? • Wetter und Klima • Klimavariabilität (Blick zurück) • Klimaänderung (Blick in die Zukunft) • Auswirkungen der Klimaänderung
Was treibt die Ostsee an? Der subpolare Wirbel Die nordatlantische Oszillation
Extreme NAO Situationen
Salzwassereinbrüche
Matthäus & Frank 1992Zirkulationsmuster
Elken & Matthäus 2005Wetter Wetter beschreibt den aktuellen bzw. über wenige Stunden anhaltenden Zustand der Atmosphäre. Wetter beschreibt den Ist-Zustand!
Klima
Klima ist das Langzeitverhalten atmosphärischer
Größen wie Temperatur, Wind, Strahlung, Feuchte,
Bewölkung und Niederschlag, jeweils bezogen auf
ein bestimmtes Gebiet und auf einen längeren
Zeitraum.
Klima ist die Statistik von Wetter!
von Storch et al. 1999Klimavariabilität & Klimaänderung
• Klimavariabilität wird durch natürliche
Prozesse hervorgerufen.
• Klimaänderung wird durch
Treibhausgase hervorgerufen.
IPCC (2007)Klimavariabilität
• Externe Prozesse Auswirkung
– Milankovitch Zyklen global
– Sonnenaktivität global
– Vulkanismus Hemisphäre
• Interne Prozesse
– Integration von weißem Rauschen Beckenskala
– Nichtlineare Wechselwirkung Beckenskala
von Storch & Hasselmann (1995)Klimavariabilität
• Externe Prozesse Auswirkung
– Milankovitch Zyklen global
– Sonnenaktivität global
– Vulkanismus Hemisphäre
• Interne Prozesse
– Integration von weißem Rauschen Beckenskala
– Nichtlineare Wechselwirkung Beckenskala
von Storch & Hasselmann (1995)Milankovitch Zyklen
Zeitskala:
100,000 Jahre
41,000 Jahre
23,000 Jahre
19,000 JahreMilankovitch Zyklen
Klimavariabilität
• Externe Prozesse Auswirkung
– Milankovitch Zyklen global
– Sonnenaktivität global
– Vulkanismus Hemisphäre
• Interne Prozesse
– Integration von weißem Rauschen Beckenskala
– Nichtlineare Wechselwirkung Beckenskala
von Storch & Hasselmann (1995)Sonnenaktivität
~11 Jahre
~87 JahreKlimavariabilität
• Externe Prozesse Auswirkung
– Milankovitch Zyklen global
– Sonnenaktivität global
– Vulkanismus Hemisphäre
• Interne Prozesse
– Integration von weißem Rauschen Beckenskala
– Nichtlineare Wechselwirkung Beckenskala
von Storch & Hasselmann (1995)Vulkanismus
Vulkanismus
Schwefelhaltige Dämpfe führen in der Atmosphäre
zur Tröpfchenbildung.
Diese Tröpfchen, der Staub und die Asche
reduzieren die kurzwellige Sonneneinstrahlung.
Fazit: Die Erde kühlt ab !Klimavariabilität
• Externe Prozesse Auswirkung
– Milankovitch Zyklen global
– Sonnenaktivität global
– Vulkanismus Hemisphäre
• Interne Prozesse
– Integration von weißem Rauschen Beckenskala
– Nichtlineare Wechselwirkung Beckenskala
von Storch & Hasselmann (1995)Klimavariabilität
• Externe Prozesse Auswirkung
– Milankovitch Zyklen global
– Sonnenaktivität global
– Vulkanismus Hemisphäre
• Interne Prozesse
– Integration von weißem Rauschen Beckenskala
– Nichtlineare Wechselwirkung Beckenskala
von Storch & Hasselmann (1995)Nicht-lineare Wechselwirkung
Der Ozean hat ein Gedächtnis, die Atmosphäre nicht.
- Der Ozean kann Wärme speichern
Der Ozean hat Ränder, die Atmosphäre nicht.Klimavariabilität
CLIVAR (2001)Variation der Solarkonstanten
durch Vulkanismus
Crowley 20001000 Jahre in 60 cm
LSR = 0.6 mm/a; 60 cm = 1000 Jahre
Jahr (ca.)
2000 Hohe Produktivität,
Heutiges Klima anoxisches Bodenwasser,
laminiertes Sediment,
hoher Salzgehalt
anthropogene Schadstoffe
1850
Niedrige Produktivität,
Kleine Eiszeit oxisches Bodenwasser,
ungeschichtete Sedimente,
Niedriger Salzgehalt,
durschmischter Wasserkörper
1250
Hohe Produktivität,
Mittelalterliche
anoxisches Bodenwasser,
Warmperiode
laminiertes Sediment,
1000 hoher Salzgehalt
Photos: Thomas LeipeCyanobacterien Blüte
Fossile im LIA Sediment
Cladocerans (Bosmina longispina)
Foraminifera (Reophax)
Sauerstoff am Boden; niedriger Salzgehalt (4-8 psu)
Photos: Thomas LeipeDie kleine Eiszeit
Fischer-Bruns (2003)Golfstrom und Azorenhoch
Golfstromintensität Golfstromintensität
in 100m Tiefe; Abweichung Azorenhochintensität
vom 1550-1850 Mittel
Zorita et al. (2004)Klimaänderung
Klimaänderung wird durch
Treibhausgase hervorgerufen
– Wasserdampf H2O
– Kohlendioxid CO2
– Ozon O3
– Lachgas N2O
– Methan CH4
IPCC (2007)Globale Erwärmung
6
Scenarios
A1B
5
Temperature change ( OC)
A1T
A1FI
4 A2 AII
B1 IS92
B2
3 IS92a (TAR method)
2
1
Bars show the
0 range in 2100
2000 2020 2040 2060 2080 2100 produced by
Years several models
IPCC 2007IPCC Szenarien
IPCC 2007Gitterauflösung in Modellen
Dy
na
m
is
c he
s
Do
w
ns
ca
lin
gZukünftige Klimaänderungen
Globales Regionales Hydrologisches
Klimamodell Klimamodell Modell
Flusseinträge
Auswirkungen
In der Ostsee
Ostseemodell
global lokal
Skala BACC 2008Eisausdehnung
Kontrolllauf SRES-B2 SRES-A2
BACC 2008Projektion der Klimaänderung
• Zunahme der Lufttemperatur 3 – 5°C
• Zunahme der Oberflächentemperatur 2 - 4°C
• Abnahme der Eisausdehnung um 50% - 80%
• Abnahme des Salzgehaltes um 8% - 50%
• Das Risiko von Überflutung steigt an Süd- und
Ostküsten
• Winter werden feuchter, Sommer trockener
• Zunahme der Flusseinträge im Winter um 50%
• Abnahme der Flusseinträge im Sommer um 20%
BACC 2008Erderwärmung:
Ostsee statt Mittelmeer
Auf der ITB in Berlin stellte Philipp Elmer,
Zukunftsforscher der Deutschen Bank Research,
die Gewinner und Verlierer des Klimawandels
im Jahr 2030 vor. Die Ostsee könnte zur neuen
Badewanne Europas mit Palmenstränden werden,
so der Experte.
Bild 11.3.2008Auswirkung auf das marine
Ökosystem
• Nährsalze
• Schadstoffe
• Phytoplankton
• Zooplankton
• Benthos
• Fisch
• Marine SäugerKonsequenz der Klimaänderung
Höhere Wintertemperaturen unterbinden
Konvektion im Frühjahr
Konvektion
Ausbildung der Ausbildung der
Dichte
Sprungschicht
Dichte
Sprungschicht
7 psu 2.5°C 7 psu
2.5°C
Temperatur TemperaturKonsequenz der Klimaänderung für
Nährsalzverteilung
• Höhere Wintertemperaturen unterbinden
Konvektion im Frühjahr
• Zunehmender Niederschlag und erhöhte
Flusseinträge bewirken höhere Nährstoff-
einträge und Eutrophierung im Küsten-
vorfeld
– Erhöhung des Hintergrundsignals im Norden
– Erhöhung der diffusen Einträge im SüdenKonsequenz der Klimaänderung für
Schadstoffwirkung
• Viele Lebewesen leben an der Grenze ihrer
physiologischen Toleranz, deshalb
• Höhere Temperaturen und niedriger Salzgehalt
führen zu
– Reduzierung der Fitness
– Reduzierung der Anpassungsfähigkeit
– Höherer Metabolismus (höhere Enzymaktivität)
• Niedriger Salzgehalt führt zu höherer
SchwermetallaufnahmePhytoplankton
a: BMP J1, spring,
Smoother & confidence interval
b: BMP J1, spring,
Smoother & confidence interval
diatoms dinoflagellates
Smoother Upper limit Low er limit Smoother Upper limit Low er limit
3
3
2
2
1
1
1981 1983 1985 1987 1989 1991 1993 1995 1997 1999 1981 1983 1985 1987 1989 1991 1993 1995 1997 1999
Wasmund & Uhlig 2003Konsequenz der Klimaänderung für
Phytoplankton
• Erwärmung behindert Kaltwasserarten
• Erwärmung fördert Warmwasserarten
• Veränderung in der Artenzusammensetzung
• Weniger Eisbildung und frühere Stabilisation
der Wassersäule verändert den Start der
Frühjahrsblüte
• Zunahme in BlaualgenblütenKonsequenz der Klimaänderung für
Zooplankton
• Salzgehalt kontrolliert die Biodiversität
• Temperaturänderung beeinflußt Wachstum
und Reproduktion
• Abnahme des Salzgehaltes und Zunahme
der Eutrophierung favorisieren das kleine
Nahrungsnetz
• Reduzierte Nahrungsqualität für FischKonsequenz der Klimaänderung
für Benthos
• Zunahme der Biomasse
durch erhöhte Deposition
von organischem Material
im Küstenvorfeld
• Durchlüftete Gebiete haben
hohe Abundanzen
• Tiefe anoxischer Bereiche
werden zu benthischen
Wüsten
• Invasion fremder ArtenFisch
• Fischerei ist der stärkste
menschliche Einfluss
• Biodiversität ist niedriger als in
anderen Meeresgebieten
• Niedriger Salzgehalt verursacht
physiologischen Stress
Photos: www.fishbase.netLaichgebiete
31
ia
thn
Bo
of
lf
Gu
30
nd
Gulf of Finla
32
29
27 28 Gulf of
Skagerrak
Riga
Kattegat
25
26
← 23
24
22
Bagge et al. 1994Konsequenz der Klimaänderung für
Fisch
• Klimaänderung beeinflusst Rekrutierung
• Abnahme des Reproduktionsvolumen
beeinflusst das Überleben von Kabeljaueiern
• Die Wachstumsrate hängt von der Qualität der
Nahrung ab.
• Fischerei und Klimaänderung führen zum
Zusammenbruch der KabeljaupopulationMarine Säugetiere
• Schweinswal S
• Seehund S
• Ringelrobbe W
• Kegelrobbe W
Photo: Antti HalkkaKonsequenz der Klimaänderung für
marine Säugetiere
• Verschiebung der Arten nach Norden
• Seehund und Kegelrobbe nehmen zu
• Ringelrobben nehmen ab mangels Eis
• ACIA Report
Photo: Janne GröningZusammenfassung 1 • Zunahme der Temperatur – Verhindert Konvektion im Frühling – Höhere Stoffwechselraten – Reduzierung der Fitness – Reduzierung der Anpassungsfähigkeit – Verschiebung im Artenspektrum – Verstärkte Blaualgenblüten – Weniger Eis Ringelrobbe
Zusammenfassung 2 • Zunahme des Niederschlags – Höhere Flußeinträge – Abnahme des Salzgehaltes – Höhere Nährstoffeinträge – Stärkere Eutrophierung der Küstengewässer
Zusammenfassung 3 • Abnahme des Salzgehaltes – Osmotischer Stress – Verschiebung im Artenspektrum – Überleben von Kabeljaueiern – Nahrungsqualität für Fisch – Verteilung von Benthos – Reduzierung der Fitness – Invasion fremder Arten
Danke für die Aufmerksamkeit !
Sie können auch lesen
