KLIMA-MEDIA.de Pressespiegel & Infoblog

Das Bundesamt für Naturschutz (BfN) warnt vor den Folgen des weiter anhaltenden massiven Verlusts an Grünland in den letzten Jahren in Deutschland.

Das Grünland wird immer weniger – Foto: Dagmar Struß

Grünlandflächen sind nicht nur prägende Elemente in der Agrarlandschaft mit hohem ästhetischem Naturwert, sondern haben eine hohe Bedeutung für zahlreiche Artengruppen wie auch für den Boden-, Wasser- und Klimaschutz. Alleine von 1990 bis 2009 hat sich die Grünlandfläche in Deutschland um 875.000 ha verringert, – mit teilweise dramatischen Folgen für typische Pflanzen- und Tierarten wie Witwenblume, Kuckuckslichtnelke, Wiesenknopf und des auf letzteren angewiesenen Ameisen-Bläulings sowie weitere Schmetterlingsarten. „Grünland hat für den Schutz von Biodiversität, aber auch für die Ressourcen Wasser, Boden und Klima eine zentrale Funktion. Nur wenn es uns gelingt, das noch verbleibende Dauergrünland in Umfang und Qualität zu sichern und zu entwickeln, können wir unserer Verantwortung gerecht werden und die bis 2020 vereinbarten Biodiversitätsziele auf europäischer und bundesdeutscher Ebene erreichen“, sagte die Präsidentin des Bundesamts für Naturschutz, Prof. Beate Jessel im Vorfeld der internationalen Grünen Woche in Berlin.

Wichtigste Ursache des Grünlandumbruchs ist der massiv gestiegene Maisanbau,. Ein Umbruch von Grünland ist dabei insbesondere auch für den Klimaschutz negativ, da Grünland hohe Mengen an Kohlenstoff bindet, die beim Umbrechen wieder aus den Böden entweichen. So werden beim Umbruch von 1 ha Grünland ca. 20-35 t C-Äquivalente des ursprünglichen Bodenkohlenstoffs frei gesetzt. Nach Ansicht der BfN-Präsidentin ist es daher unabdingbar, mit den Instrumenten der Europäischen Agrarpolitik (GAP) den Erhalt von Dauergrünland zukünftig auch auf Betriebsebene zu verankern. Die entsprechenden extensiven Nutzungssysteme mit zum Beispiel Milchvieh in Weidehaltung, 1-2 schürigen Wiesen oder dem ökologischen Landbau, die einer natur- und artgerechten Tierproduktion und dem Erhalt der Biodiversität besonders dienen, müssten für die Landwirte attraktiver und rentabel ausgestaltet werden. Neben den traditionellen Nutzungen als Wiesen und Weiden sollten hierbei auch neuartige Nutzungen wie Agroforstsysteme oder großflächige Weidelandschaften stärker berücksichtigt werden.

Die BfN-Präsidentin begrüßte in diesem Zusammenhang, dass die EU-Kommission dem Schutz des Grünlandes in der GAP ab 2014 eine stärkere Bedeutung als bisher beimessen will. Jessel: „Diese gute Absicht darf bis zum Beginn der reformierten GAP aber nicht durch weiteren und vorsorglichen Umbruch wertvollen artenreichen Grünlands durch Betriebe konterkariert werden. Hier sind unbedingt Nachbesserungen notwendig. Aus Sicht des Naturschutzes ist es erforderlich, dass ein sofortiges Umbruchverbot gilt und nicht erst ab 2014, sowie statt der weiterhin gültigen 5% Grenze eine einzelfallbezogene Umbruchbewilligungspflicht eingeführt wird.“

Um den notwendigen Grünlandschutz zum Erfolg zu machen sowie effektiven Klima-, Wasser- und Bodenschutz zu betreiben muss auch die finanzielle Ausstattung von Agrarumweltmaßnahmen im Grünland deutlich erhöht werden.

Mit Bestürzung reagiert der WWF auf die nächtliche Entscheidung des brasilianischen Senats, das geltende Waldschutzgesetz auszuhebeln.

Brasilianischer Regenwald in Gefahr – Foto: Nigel Dickonson / WWF

Damit bereitet die Kammer den Weg für die Zerstörung von 76,5 Millionen Hektar Regenwald, einer Fläche so groß wie Deutschland, Österreich und Italien zusammen. Der Senat votierte mit 59 zu 8 Stimmen für die Reform des Gesetzes. Nach offiziellen Angaben der brasilianischen Regierung würde die durch das neue Forstgesetz ermöglichte Zerstörung des Regenwaldes das Weltklima mit bis zu 28 Milliarden Tonnen CO2 zusätzlich aufheizen. Das entspräche etwa dem Treibhausgassaustoß von Deutschland in drei Jahrzehnten.

WWF-Vorstand Eberhard Brandes bezeichnete das Votum des brasilianischen Senats als „kurzsichtige Fehlentscheidung mit Folgen für die ganze Welt”. Brandes weiter:

„Brasilien torpediert mit dieser Entscheidung den weltweiten Wald- und Klimaschutz. Der brasilianische Senat ist vor der Agrarlobby eingeknickt. Die sozialen und wirtschaftlichen Kosten der Waldzerstörung wurden völlig ausgeblendet, ebenso wie die Folgen für das Weltklima. Damit hat Brasilien ein fatales Signal für viele andere Länder mit großen, schutzbedürftigen Waldflächen gegeben. Sechzig Prozent des Amazonas stehen auf brasilianischem Boden. Er hat aber Bedeutung für die ganze Welt. Eine solche Entscheidung ausgerechnet im UN-Jahr der Wälder und während der UN-Klimakonferenz zu fällen, zeugt eindeutig davon, dass hier wirtschaftliche Wachstumsraten vor Umweltschutz gehen.“

Der WWF ruft dazu auf, eine Protest-E-Mail direkt an die brasilianische Präsidentin Dilma Rousseff zu richten. Sie kann mit ihrem Einsatz die Rodung des Regenwaldes noch stoppen. „Jetzt ist die Zeit, sich direkt an die Präsidentin Dilma Rousseff zu wenden, die in wenigen Monaten Gastgeberin der großen Rio+20 Konferenz zu Umwelt und Nachhaltigkeit sein wird.“

Im Wahlkampf hatte sie zugesagt, keiner Amnestie für illegale Entwaldung zuzustimmen sowie keine Gesetze zu unterschreiben, die neue Entwaldungen ermöglichen. Damit entspräche die Präsidentin dem Wunsch der Mehrheit der Brasilianer: Einer repräsentativen Umfrage zufolge lehnen 85 Prozent der Brasilianer die Ausweitung von Nutzflächen auf Kosten des Regenwaldes ab.

Hier können Sie gegen das neue Gesetz protestieren.

Der Nordpazifik spielt eine wichtige Rolle für das globale Klima.

Algen Clathromorphum nereostratum als neues Klimaarchiv entdeckt – Foto: S. Hetzinger / IFM-GEOMAR

Doch bisher sind die natürlichen dekadischen Klimaschwankungen in dieser Region weitgehend unerforscht, auch weil langzeitliche Messreihen und hochauflösende Klimaarchive fehlen. Meeresforschern des Kieler Leibniz-Instituts für Meereswissenschaften (IFM-GEOMAR) und der Universität Toronto gelang mit einer neuen Methode erstmals eine jahrgenaue Rekonstruktion des Klimas aus Kalkalgen aus dem Aleutenbogen für die vergangenen 200 Jahre. Ihre Ergebnisse sind in der internationalen Fachzeitschrift „Climate Dynamics“ erschienen.

Für die Entwicklung des Klimas sind die hohen Breiten von großer Bedeutung. Änderungen wirken sich dort stärker aus als beispielsweise in den Tropen. Außerdem ist bekannt, dass die Atmosphäre in diesen Breiten das Klima in anderen Erdregionen stark beeinflusst. Umso problematischer ist es, dass viele Klimaprozesse – zum Beispiel natürliche Klimaschwankungen, die sich im Bereich von einem bis wenigen Jahrzehnten abspielen – gerade im subarktischen Nordpazifik kaum erforscht sind. Das liegt unter anderem daran, dass verlässliche Messungen höchstens 100 Jahre zurückreichen, und natürliche Klimaarchive dort bisher nicht die nötige Auflösung haben, um kurzzeitige Klimaschwankungen in die Vergangenheit zurückverfolgen zu können.

Einer Gruppe von Ozeanographen des Kieler Leibniz-Instituts für Meereswissenschaften (IFM-GEOMAR) und der Universität von Toronto (Kanada) unter Leitung von Dr. Steffen Hetzinger, Prof. Dr. Jochen Halfar sowie dem Meteorologen Dr. Noel Keenlyside ist es nun erstmals gelungen, das Klima im nordpazifischen Raum bis ins Jahr 1818 jahrgenau zu rekonstruieren. „Wenn wir die Klimaschwankungen der Vergangenheit besser kennen, können wir auch das Klima der Zukunft genauer vorhersagen“, betont Dr. Hetzinger vom IFM-GEOMAR. Er ist Erstautor einer Studie im internationalen Fachmagazin „Climate Dynamics“, in der die Arbeitsgruppe ihre Ergebnisse vorstellt.

Für ihre Klimarekonstruktion nutzten die Wissenschaftler eine Rotalge, die in den Küstengewässern der Aleuten sehr verbreitet ist. Im Gegensatz zu frei im Wasser schwebenden Algen bildet die Art Clathromorphum nereostratum ein Kalkgerüst am Meeresboden. Ein Schnitt durch eine vom Meeresboden geborgene Algenprobe offenbart Jahresbänder ähnlich den Jahresringen von Bäumen. „Allerdings wachsen diese Algen extrem langsam, so dass die gezielte Beprobung bestimmter Wachstumsjahre äußerst präzise geschehen muss“, erklärt Dr. Hetzinger. Mit Hilfe von Spezialmikroskopen und einer sogenannten Elektronenstrahl-Mikrosonde haben die Wissenschaftler Variationen von Magnesium und Calcium in den Wachstumsbändern einer Algenprobe gemessen. „Daraus können wir Rückschlüsse auf die Wassertemperaturen und damit auf das Klima der vergangenen 200 Jahre ziehen“, erklärt Dr. Hetzinger.

Mit der neuen Methode konnten die Wissenschaftler erstmals eine angenommene Verbindung zwischen Klimaschwankungen im nordpazifischen und im nordatlantischen Raum auf dekadischen Zeitskalen anhand von Messergebnissen nachweisen. „Unsere Daten aus dem Nordpazifik zeigen eine Verbindung zwischen Schwankungen des Aleutentiefs und der Nordatlantischen Oszillation“, sagt Jennifer Mecking vom IFM-GEOMAR, die als Doktorandin intensiv an dem Projekt mitgearbeitet hat. Das Aleutentief hat dabei eine ähnliche Bedeutung für das Wetter- und Klimageschehen im Pazifik wie das Islandtief für den Atlantik. Die Nordatlantische Oszillation beschreibt die langzeitlichen Zirkulationsmuster im atlantischen Raum, die Schwankungen auf mehrjährigen Zeitskalen unterworfen sind.

In dieser Woche stellen die Forscher ihre Ergebnisse auch auf der Jahrestagung der American Geophysical Union in San Francisco vor. Parallel arbeiten sie daran, die Klimarekonstruktion für den Nordpazifik mit Hilfe von Clathromorphum nereostratum noch weiter in die Vergangenheit zu erweitern. „Hoffentlich verstehen wir dann die Prozesse in dieser für das Klima so wichtigen Region besser“, sagt Dr. Hetzinger.

Originalpublikation
Hetzinger, S., J. Halfar, J. V. Mecking, N. S. Keenlyside, A. Kronz, R. S. Steneck, W. H. Adey, P. A. Lebednik, 2011: Marine proxy evidence linking decadal North Pacific and Atlantic climate. Climate Dynamics. Im Web

Erdgeschichtliche Klimaveränderungen haben das Schicksal der Vorfahren des modernen Menschen beeinflusst – warum aber manche evolutionäre Varianten entstanden oder verschwanden, war bislang unklar.

Fossiler Schädel – Foto: Martin Trauth / Uni Potsdam

Wissenschaftler des Potsdam-Instituts für Klimafolgenforschung (PIK) und der Universität Potsdam haben nun eine neuartige Betrachtungsweise für die Entwicklung der vergangenen fünf Millionen Jahre vorgelegt. Eine nichtlineare statistische Analyse von Ablagerungen auf dem Meeresboden vor Afrika deutet darauf hin, dass abrupte Änderungen der Schwankungsneigung des Klimas die Evolution des Menschen entscheidend geprägt haben könnten. Zunächst drei solcher urzeitlicher Kipp-Punkte haben die Forscher ausgemacht.

„Dass Klimaänderungen für die Menschheitsgeschichte bedeutsam sind, wurde schon lange angenommen – aber bisher nie wirklich statistisch belegt“, sagt Jonathan Donges vom PIK, Leitautor der in den renommierten Proceedings of the National Academy of Sciences diese Woche veröffentlichten Studie. Dieser Beleg sei aber wichtig. „Wir können erstmals zeigen, dass das Zusammentreffen von Veränderungen der Schwankungsneigung des Klimas und solchen in der frühmenschlichen Evolution mit hoher Wahrscheinlichkeit kein Zufall war“, so Donges. Entscheidend sei der Wechsel von Zeiten geringer Klimaschwankungen zu solchen starker Klimaschwankungen – „also gleichsam die Änderungen der Änderungen“. Diese erhöhten offenbar den Selektionsdruck.

Staubspuren auf dem Boden der Ozeane als Datenlieferant
Statt längerer Trends haben sich die Forscher vergleichsweise kurzfristige Veränderungen angeschaut, die allerdings immer noch einige tausend Jahre umfassen. Die mathematische Auswertung der Millionen Jahre umfassenden Zeitreihen stützte sich auf Daten, die marine Geologen bereits vor längerer Zeit veröffentlichten. Sie stammen aus Bohrkernen aus dem Untergrund des indischen und atlantischen Ozeans sowie des Mittelmeeres. Hier finden sich Spuren von Wüstenstaub, die Rückschlüsse auf das zu bestimmten Zeiten an Land herrschende Klima zulassen.

Dabei konnten die Forscher auch einige der Mechanismen identifizieren, welche die Klimaänderung vermutlich ausgelöst haben. So hat sich etwa der Zufluss von warmem Wasser aus dem Pazifik Richtung Afrika verringert, weil sich in der Region des heutigen Indonesiens Landmassen verschoben. Da Meeresströmungen aber Förderbänder für Wärme sind, veränderten sich in der Folge die regionalen Temperaturen und Niederschläge in Afrika. Dies hatte wiederum Auswirkungen auf die örtliche Pflanzenwelt und damit den Tierbestand sowie Vormenschen wie den Australopithecus, der vor etwa einer Million Jahren ausstarb. Andere Vorläufer des Menschen hingegen konnten sich unter den geänderten Bedingungen plötzlich besser durchsetzen, weil sie anpassungsfähiger waren. „Der Generalist Homo hatte im stärker schwankenden Klima bessere Chancen als spezialisiertere Vormenschen“, so Donges.

Blick auf die Vergangenheit schärft den auf die Zukunft
Der Blick auf die Vergangenheit könnte auch den auf die Zukunft schärfen helfen. „Klimaänderungen haben Auswirkungen auf die Lebensbedingungen des Menschen – und was in der Vergangenheit viele hunderttausend Jahre gedauert hat, das könnte durch den menschengemachten Treibhauseffekt jetzt im Zeitraffer ablaufen“, erklärt der Leiter des Forschungsteams und Ko-Autor Jürgen Kurths. Eine der drei relevanten Perioden vor gut drei Millionen Jahren gilt von den Temperaturen her als Gegenstück zu einer Welt mit ungebremstem CO2-Ausstoß Ende unseres Jahrhunderts. „Dabei geht es nicht um eine Übertragung Eins zu Eins, sondern um das Verstehen der grundlegenden Mechanismen von Klimaveränderungen“, so Kurths. „Die so genannte Paläo-Klimatologie dient oft der Überprüfung von Annahmen für das Klima von Heute, Morgen und Übermorgen.“

„Es ist ein großer Schritt nach vorn, dass endlich die Methoden der nichtlinearen Physik auch in der Forschung zur Entwicklung der Menschheit genutzt werden können“, sagt Hans Joachim Schellnhuber, Direktor des PIK und gleichfalls einer der Ko-Autoren der Studie. Er ist einer der Pioniere bei der Anwendung dieser auch als Chaostheorie bekannten Disziplin in der Erdsystemforschung. „Besser und besser gelingt es uns, komplexe dynamische Systeme zu verstehen“, so Schellnhuber. „Und dabei zeigt sich immer mehr, dass es sich hier nicht um ein Glasperlenspiel handelt, sondern ein außerordentlich relevantes Forschungsfeld – gerade mit Blick auf den Klimawandel.“

Originalpublikation
Donges, J., Donner, R.V., Trauth, M.H., Marwan, N., Schellnhuber, H.J., Kurths, J.: Nonlinear detection of paleoclimate-variability transitions possibly related to human evolution. Proceedings of the National Academy of Sciences [doi:10.1073/pnas.0709640104]

Hohe Methankonzentrationen in sibirischen Küstengewässern, die auf tauende Permafrostböden zurückgeführt wurden, machten 2010 weltweit Schlagzeilen.

Hohe Methan-Konzentration in Laptev-See – Foto: T. Klagge / IFM-GEOMAR

Eine Studie deutscher, kanadischer und russischer Wissenschaftler unter Leitung des Kieler Leibniz-Instituts für Meereswissenschaften (IFM-GEOMAR) zeigt jedoch, dass in diesem Fall nicht der aktuelle Klimawandel schuld ist. Die Studie ist in der internationalen Fachzeitschrift „Journal of Geophysical Research – Oceans“ erschienen.

Die globale Erwärmung birgt viele Gefahren. Dazu gehört auch das mögliche Auftauen von Permafrostböden in der Arktis. Methan, das bisher im Permafrost gebunden war, könnte in die Atmosphäre gelangen und als effektives Treibhausgas die Erwärmung der Atmosphäre weiter beschleunigen, so die Befürchtung. Tatsächlich belegten wissenschaftliche Studien in den vergangenen Jahren hohe Methankonzentrationen in den flachen Küstenmeeren Ostsibiriens. Der Schluss lag nahe, dass der Permafrost im Meeresboden bereits abtaut und Methan ins Wasser entlässt. Wissenschaftler des Kieler Leibniz-Instituts für Meereswissenschaften (IFM-GEOMAR) haben zusammen mit Kollegen aus Russland und Kanada diese Vermutung überprüft. Ihr Ergebnis: „Die Methankonzentrationen vor den sibirischen Küsten sind keine Folge der aktuellen Klimaerwärmung, sondern Spätfolgen einer Klimaveränderung, die vor etwa 10.000 Jahren begann“, erklärt Dr. Igor Dmitrenko vom IFM-GEOMAR. Er ist Erstautor der Studie, die in der internationalen Fachzeitschrift „Journal of Geophysical Research – Oceans“ erschienen ist.

Für ihre Studie nutzten die Wissenschaftler unter anderem hydrographische und meteorologische Daten des Staatlichen Instituts für Arktis und Antarktisforschung (AARI) Russlands, die bis ins Jahr 1920 zurückreichen. Sie ergänzten diesen umfangreichen Datensatz mit neueren Messungen, die zwischen 1993 und 2009 im Rahmen des deutsch-russischen Projektes „System Laptev-See“ in den ostsibirischen Schelfgebieten gewonnen wurden. „Tatsächlich zeigen diese Daten eine deutliche Erwärmung der unteren bodennahen Wasserschichten von 2,1 Grad Celsius seit Mitte der 1980er Jahre“, sagt Dr. Dmitrenko. Diese Ergebnisse verbanden die Forscher mit Modellrechnungen zur Entwicklung des Permafrostbodens. Dabei fanden sie heraus, dass der angenommene Tauprozess im unterseeischen Permafrost nicht mit dem aktuellen Temperaturanstieg erklärt werden kann.

Gebildet haben sich die Permafrostböden während der Eiszeiten, als der heutige Meeresboden der sibirischen Schelfgebiete noch Land war. Erst vor rund 8500 Jahren wurden sie am Ende der jüngsten Eiszeit überschwemmt. Damals stieg die Temperatur im Boden von durchschnittlich minus 13,5 Grad Celsius auf nur noch minus 1,5 Grad Celsius „Das war der radikalste Temperaturwechsel seitdem“, betont Dr. Dmitrenko. Die Modellrechnungen zeigen, dass damals ein sehr langsamer Tauprozess begonnen hat, der bis heute anhält. „Die hohen Methankonzentrationen im Wasser der sibirischen Schelfgebiete sind also wahrscheinlich keine Folge des jüngsten Temperaturanstieges in der Arktis, sondern Spätfolgen der Erwärmung am Ende der Eiszeit“, so Dmitrenko.

Bis der aktuelle, von Menschen verursachte Klimawandel die unterseeischen Permafrostböden erreicht, kann noch viel Zeit vergehen. „Die dicken Sedimentschichten, die sich in den vergangenen Jahrtausenden auf dem Meeresboden abgelagert haben, sind eine gute Isolierschicht“, erklärt der Meereswissenschaftler. Wie lange sie hält, ist schwer zu ermitteln. „Das hängt von sehr vielen Faktoren ab, deshalb sind das eher spekulative Werte.“ Entwarnung in Sachen Klimawandel will Dmitrenko trotzdem nicht geben: „Erstens gelten unsere Ergebnisse nicht für Permafrostböden an Land. Und zweitens haben die von uns nachgewiesenen Temperaturerhöhungen im arktischen Ozean andere gravierende Auswirkungen auf das Klimasystem und die Ökologie der Arktis.“

Originalpublikation
Dmitrenko, I. A., S. A. Kirillov, L. B. Tremblay, H. Kassens, O. A. Anisimov, S. A. Lavrov, S. O. Razumov, M. N. Grigoriev. (2011:), Recent changes in shelf hydrography in the Siberian Arctic: Potential for subsea permafrost instability. J. Geophys. Res., 116, C10027, http://dx.doi.org/10.1029/2011JC007218

In Friedrichshafen läuft jetzt eine Testkampagne: Jülicher Klimaforscher überprüfen und optimieren die Messausrüstung für den bisher größten wissenschaftlichen Einsatz eines Zeppelins NT ab Mai 2012.

Zeppelin NT – Foto: Forschungszentrum Jülich

Dann startet das Luftschiff zu mehrwöchigen Flugmissionen – koordiniert von Jülicher Wissenschaftlern. Ziel sind Untersuchungen der Atmosphäre über den Niederlanden, Italien, dem Mittelmeer und schließlich 2013 über Finnland. Die Kampagne ist Teil des EU-Projekts PEGASOS, in dem 26 Partner aus 15 europäischen Staaten die Zusammenhänge zwischen Atmosphärenchemie und Klimawandel erforschen.

Drei verschiedene Sets von Messgeräten passen die Wissenschaftler in Friedrichshafen an den Innenraum des Zeppelins an und testen ihre Funktion bei Flügen. Ab Mai sollen diese Geräte dann unter anderem Daten zur Selbstreinigungskraft der Atmosphäre sammeln. Im Fokus steht dabei das sogenannte „Waschmittel“ der Atmosphäre, chemisch das Hydroxylradikal (OH-Radikal). Es leitet den Abbau der meisten Schadstoffe ein und ist somit ein Maß für die Reinigungskraft der Atmosphäre. In einem natürlichen Kreislauf wird es auch wieder recycelt. Hier sind die Jülicher Forscher aber in den vergangenen Jahren auf Unstimmigkeiten gestoßen, was die bisherige Theorie zu dem Recycling angeht. Die Zeppelinflüge sollen nun Klarheit schaffen, da sie auch in den Höhen stattfinden, in denen diese Prozesse ablaufen. Weitere Fragen drehen sich rund um die Schwebeteilchen: Aus welchen Quellen stammen sie? Wie lagern sie sich zu größeren Partikeln zusammen? Welche chemischen und physikalischen Auswirkungen haben sie auf das Klima und die Luftqualität? Und welche Rolle spielen sie beim Recycling des natürlichen „Waschmittels“?

Ein internationales Team aus 15 Wissenschaftlern und Technikern wird den Zeppelin NT auf seiner Mission begleiten. 2012 geht es zunächst auf eine zweiwöchige Reise nach Cabauw in den Niederlanden, ab Juni dann für gut fünf Wochen nach Italien, wo in Kooperation mit italienischen Forschern Messungen in der Poebene und über der Adria stattfinden. Im Jahr 2013 werden die Atmosphärenforscher dann ab April zu einer weiteren zweimonatigen Kampagne Richtung Nordeuropa starten – Zielpunkt Hyytiälä in Finnland. Sowohl die Routen der Mission als auch die Messplätze sind auf bestehende Bodenmessstationen abgestimmt. Die Forscher können dadurch Daten aus dem Flug direkt mit ortsgebundenen Messungen vergleichen.

Der Zeppelin NT ergänzt Flugzeuge und fest installierte Bodenstationen in idealer Weise durch seine einzigartigen Flugeigenschaften: Er kann langsam schweben, in der Luft anhalten, vertikal auf- und absteigen, bis zu 24 Stunden fliegen und dabei über eine Tonne schweres Messgerät transportieren. Damit können die Jülicher die Verteilung von Spurengasen bis in 1000 Meter Höhe, die sogenannte planetarische Grenzschicht, genau unter die Lupe nehmen. In dieser bisher wenig untersuchten, aber chemisch sehr reaktiven Region entscheidet sich das Schicksal der meisten Schadstoffe, die an der Erdoberfläche ausgestoßen werden. Informationen darüber sind daher notwendig, um atmosphärische Prozesse detailliert zu verstehen und Modellvorstellungen zu überprüfen

Das EU-Projekt PEGASOS (Pan-European-Gas-AeroSOl-Climate Interaction Study) wird von der Europäischen Kommission im siebten Forschungsrahmenprogramm gefördert. Die Kampagne will den Einfluss der Atmosphärenchemie auf den Klimawandeln messen und die entscheidenden Prozesse klären. Die Ergebnisse sollen dann wissenschaftliche Grundlagen liefern, um EU-weite Maßnahmen zum Klimaschutz zu ermitteln, also die Verbesserung der Luftqualität unter der Berücksichtigung ihrer Auswirkungen auf den Klimawandel. Auch für die weltweite Klimapolitik werden die Untersuchungen zur Verfügung stehen, da die meisten Projektpartner in die Arbeit des Klimarats der Vereinten Nationen (IPCC) eingebunden sind.

Aktuell trafen sich Forscher aus elf Nationen in Potsdam zur Auftaktveranstaltung für ein neues, vierjähriges EU-Projekt.

Welche Folgen hat das Auftauen eisreicher Permafrostböden? Foto: Hugues Lantuit / AWI

Was passiert, wenn die großen Mengen gebundenen Kohlenstoffs aus arktischen Böden in die Atmosphäre gelangen?
Dies ist die Leitfrage, der Feldforscher, Betreiber von Langzeitobservatorien und Modellierer von 18 Partnereinrichtungen im Projekt PAGE21 nachgehen, das aus Mitteln der Europäischen Union gefördert wird. Indem sie die Expertise ihrer Fachrichtungen bündeln, wollen die Wissenschaftler wertvolle Grundlagen für den fünften Weltklimabericht der Vereinten Nationen liefern.

„Ich freue mich sehr auf die eng vernetzte Zusammenarbeit der führenden Köpfe der europäischen Permafrostforschung in der Arktis“, sagt Prof. Dr. Hans-Wolfgang Hubberten von der Forschungsstelle Potsdam des Alfred-Wegener-Instituts für Polar- und Meeresforschung in der Helmholtz-Gemeinschaft. Der Mineraloge leitet das Projekt namens PAGE 21, das einen Umfang von fast 10 Millionen Euro hat und mit knapp 7 Millionen Euro aus dem siebten Rahmenprogramm der Europäischen Union gefördert wird. Es steht für Changing Permafrost in the Arctic and its Global Effects in the 21st Century, also Veränderungen im arktischen Permafrost und die globalen Auswirkungen im 21. Jahrhundert. „Wir müssen unser Grundlagenwissen über die physikalischen und biogeochemischen Prozesse verbessern, um zuverlässigere Prognosen für die zukünftige weltweite Klimaentwicklung liefern zu können“, so Hubberten weiter.

Etwa 50 Prozent des weltweit unterirdisch vorkommenden organischen Kohlenstoffs lagert in den nördlichen Permafrostregionen. Das ist mehr als die doppelte Menge des derzeit in der Atmosphäre vorhandenen Kohlenstoffs, der dort beispielsweise in Form der Klimagase Kohlendioxid und Methan auftritt. Gleichzeitig wirkt sich der Klimawandel in der Arktis besonders stark und rasch aus. So taut der Permafrostboden auf und setzt zusätzlich Klimagase frei, die diesen Effekt noch verstärken können.

Viele dieser Mechanismen sind für sich betrachtet grundlegend gut verstanden. Geht es aber um die Quantifizierung einzelner Prozesse, wird die Datenlage dünner. Also sind zunächst die Feldforscher gefragt: Sie stülpen beispielsweise in Sibirien Messgeräte über definierte Flächen von Permafrostboden und messen die austretenden Gase, wenn der Boden im Sommer auftaut. Um die zeitliche Entwicklung und saisonale Variationen zu erfassen, muss dies wiederholt stattfinden und möglichst weite Bereiche sowie auch möglichst lange Zeiträume eines Jahres abdecken. Standardisierte Methoden aller Partner sollen zusätzlich die Vergleichbarkeit der Daten erhöhen. So wollen die Projektpartner von PAGE21 qualitativ hochwertige Datensätze erstellen.

Diese Datensätze aus dem Permafrost bilden die Grundlage für die Weiterentwicklung globaler Klimamodelle. „Die heute verwendeten Modelle haben häufig noch Ungenauigkeiten, weil die Permafrostregionen mit all ihren Rückkopplungsmechanismen unterrepräsentiert sind“, sagt Hubberten. Im Rahmen von PAGE21 sollen jetzt dringend notwendige Schritte getan werden, um die Modelle zu verbessern. Sie liefern die Grundlage für Vermeidungs- und Anpassungsstrategien, die auf die Gesellschaft im 21. Jahrhundert zukommen.

Zwar ist die Luftqualität in Europa zwischen 1999 und 2009 besser geworden, aber immer noch gefährden verschiedene Schadstoffe die Gesundheit der europäischen Bevölkerung.

Smog über Wien – Foto: Adolf Riess / Pixelio

Das ist das Ergebnis der neuesten Auswertung der Luftdaten durch die Europäische Umweltagentur (EEA).

Doch auch wenn insgesamt die Luftqualität besser geworden ist, muss noch mehr getan werden, um die Gesundheitsgefährdung der Bevölkerung und die negativen Auswirkungen auf die Umwelt zu reduzieren. Die bodennahen Ozonwerte und der Gehalt an Feinstaub (PM) in der Luft ist in den letzten Jahren nahezu konstant auf zu hohem Niveau geblieben. Um die Luftqualität zu verbessern, müsse es viele unterschiedliche Maßnahmen geben, so die EEA, unter anderem die Reduktion von Emissionen an deren Quellen, bessere Stadtplanung und die Veränderung des individuellen Lebensstils.

Ozon und PM seien die problematischsten Schadstoffe für die Gesundheit. Sie können Herz-Kreislauf- und Lungenerkrankungen verursachen oder verschlimmern, die wiederum zu vorzeitigen Todesfällen führen können. Eutrophierung, ein Überangebot an Nährstoffen wie Stickstoff in terrestrischen und aquatischen Ökosystemen, ist ein weiteres großes durch Luftverschmutzung verursachtes Problem. Der Ausstoß von Ammoniak (NH3) aus der Landwirtschaft und Stickoxiden (NOx) oder Schwefeldioxid aus Verbrennungsprozessen, die zur Versauerung des Regens und Eutrophierung beitragen, sind in den letzten Jahren allerdings gesunken.

Der jährliche Bericht der EEA umfasst die Daten von 38 Ländern in Europa. Viele der EU-Mitgliedstaaten konnten auch 2010 und 2011 bei mindestens einem Luftschadstoff nicht die Grenzwerte einhalten.

Zu den Ergebnissen des EEA-Jahresbericht über Luftqualität im Einzelnen:

Feinstaub:

Zwanzig Prozent der städtischen EU-Bevölkerung lebt in Gebieten, in denen der im EU-Recht vorgegebene 24-Stunden-Grenzwerte für Feinstaub in der Größe von 10 Mikrometern (PM10) im Jahr 2009 überschritten wurde. Für die 32 Mitgliedsländer der EEA liegt der Wert sogar noch höher, bei 39%. Legt man den strengeren Richtlinienwert der Weltgesundheitsorganisation (WHO) zugrunde, leben aber sogar 80 bis 90 Prozent der städtischen EU-Bevölkerung in Gebieten, in denen der PM10-Feinstaubwert zu hoch ist. Diese Situation scheint sich auch trotz Gegenmaßnahmen bisher nicht zu verbessern.

Ozon

Ozon wird nicht direkt emittiert, sondern ist das Produkt einer chemischen Reaktion zwischen anderen Gasen. Obwohl vom Menschen verursachten Emissionen von vielen dieser “Vorprodukte” abgenommen hat, sind die Ozonwerte zwischen 1999 und 2009 nicht deutlich gesunken. Etwa 17% der europäischen BürgerInnen leben in Gebieten, in denen das EU-Ziel für Ozon-Konzentration im Jahr 2009 überschritten wurde. Wenn die Ozonwerte mit den strengeren Richtlinien der WHO verglichen werden, wurde 2009 mehr als 95% der städtischen EU-Bevölkerung über diesem Niveau ausgesetzt. Auch über ein Drittel der Ozonwerte der gesamten Ackerfläche der 32 EEA-Mitgliedsländer liegen über dem EU-Ziel-Niveau.

Schwefeldioxid (SO2)

Die SO2-Werte in Europa sind zwischen 1999 bis 2009 unm etwa die Hälfte gesunken. Das hat dazu beigetragen, die fortschreitende Versauerung durch sauren Regen zu bremsen. Auch hier sind die EU-Grenzwerte weniger streng als die der WHO. Nur wenige EU-StadtbewohnerInnen sind höheren SO2-Werten ausgesetzt als von der EU vorgegeben. Nimmt man die WHO als Basis sind allerdings 68 bis 85% der EU-städtischen Bevölkerung einer Konzentration oberhalb des WHO-Richtlinien ausgesetzt.

Stickstoffdioxid (NO2)

Die NO2-Konzentrationen sind in den letzten Jahren leicht zurückgegangen. Überschreitungen gab es in der Regel in der Nähe von Hauptstraßen. Zwölf Prozent der europäischen Stadtbevölkerung leben allerdings auch jenseits von Verkehrsadern in Gebieten mit NO2-Konzentrationen oberhalb von EU- und WHO-Grenzwerten.

Schwermetalle

Atmosphärische Konzentrationen von Arsen, Cadmium, Blei und Nickel sind in Europa im Allgemeinen gering. Allerdings kommt es mitunter zu erhöhten Schwermetallkonzentrationen in Böden, Sedimenten und Organismen. Trotz erheblicher Reduktion der Schwermetallemissionen seit 1990 in der EU ist das Risiko für die europäischen Ökosystemen weiterhin groß.

Quelle: DNR