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ENSO-Lexikon

ENSO-Lexikon

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Galápagos-Inseln

Span. Islas Galápagos; zu Ecuador gehörende Inselgruppe im östlichen Pazifik, ca. 1.050 km vor der ecuadorianischen Küste im Äquatorbereich gelegen. Der Archipel besteht aus 13 Hauptinseln, 6 kleineren Inseln und einer Vielzahl von Kleinstinseln. Die erst 700.000 bis 5 Mio Jahre alten Galápagos-Inseln, auf einer Plattengrenze liegend, bestehen aus vulkanischem Gestein und sind übersät mit - z.T. aktiven - Schildvulkanen.

Niedrige Niederschläge, geringe Luftfeuchtigkeit und verhältnismäßig tiefe Luft- und Wassertemperaturen (ca. 20 °C) sind auf den kühlen Humboldtstrom und aufsteigendes Tiefenwasser zurück zu führen. Dieses Tiefenwasser ist nährstoffreich und verantwortlich für den Artenreichtum um die Insel herum. Die Inseln besitzen Tausende von Pflanzen- und Tierarten, von denen die Mehrzahl endemisch (Vorkommen von Lebewesen in einem begrenzten Gebiet) ist. Berühmt sind die Galápagos-Inseln für ihre einzigartige Tierwelt, die dem englischen Naturforscher Charles Darwin wichtige Daten für die Entwicklung seiner Evolutionstheorie (1859) lieferte. 90 Prozent der Galápagos-Inseln stehen seit 1959 unter Naturschutz. 1978 wurde das Gebiet in die UNESCO-Liste des Weltnaturerbes aufgenommen. Die umgebenden Gewässer wurden 1986 unter Schutz gestellt.

Galápagos-Inseln 2002

galapagos

This true-color image of the Galapagos Islands was acquired on March 12, 2002, by the Moderate-resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS), flying aboard NASA's Terra satellite. The Galapagos Islands, which are part of Ecuador, sit in the Pacific Ocean about 1000 km  west of South America. As the three craters on the largest island (Isabela Island) suggest, the archipelago was created by volcanic eruptions, which took place millions of years ago.
Unlike most remote islands in the Pacific, the Galapagos have gone relatively untouched by humans over the past few millennia. As a result, many unique species have continued to thrive on the islands. Over 95 % of the islands’ reptile species and nearly three quarters of its land bird species cannot be found anywhere else in the world. Two of the more well-known are the Galapagos giant tortoise and marine iguanas. The unhindered evolutionary development of the islands’ species inspired Charles Darwin to begin The Origin of Species eight years after his visit there. To preserve the unique wildlife on the islands, the Ecuadorian government made the entire archipelago a national park in 1959. Each year roughly 60,000 tourists visit these islands to experience what Darwin did over a century and a half ago.

Eine Aufnahme von 2016, diesmal vom MODIS auf Aqua, finden Sie hier.

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Quelle: NASA Earth Observatory

Die Galápagos-Inseln kennen eine Regenzeit, die mit einem Gipfel im April von Januar bis Juni dauert. Das übrige Jahr fällt fast kein Niederschlag. Während El Niño-Ereignissen sind die Galápagos-Inseln häufig von Witterungsextremen (Starkniederschläge) bzw. von ungewöhnlich hohen Meerwassertemperaturen als Folge des dann verminderten äquatorialen Upwellings (1998: 29 °C, gegenüber 18 - 20 °C in Normaljahren) betroffen.

Gleichzeitig ändern sich auch die Meeresströmungen. Das ausbleibende Tiefenwasser dezimiert alle auf das Meer angewiesenen Arten, während die hohen Regenmengen ein überdurchschnittliches Pflanzenwachstum und einen daraus folgenden Tierreichtum auf den Inseln zur Folge haben.

Die erhöhten Wassertemperaturen sind nachteilig für Arten, die kühleres Wasser benötigen wie Grün- und Rotalgen. Dadurch wird das Nahrungsangebot für die endemisch auf den Galápagos-Inseln vorkommenden Meerechsen (Amblyrhynchus cristatus) drastisch reduziert. Diese Leguanart lebt auf allen Inseln, meist an Felsküsten, aber auch in Mangrovenbeständen. Als einzige heute lebende Echse lebt die Meerechse von Nahrung, die sie im Meer sucht (Algen, Tange). Die bei den höheren Wassertemperaturen besser gedeihenden Braunalgen sind von den Meerechsen schlechter zu verdauen. Auch sind die Meerechsen anders als andere Arten nicht in der Lage, in Gebiete mit besserem Nahrungsangebot abzuwandern. So können bei einem starken El Niño-Ereignis bis zu 90 % der Meerechsenpopulation verhungern.

Die Galápagos-Inseln sind insbesondere durch Charles Darwin bekannt geworden, dessen Evolutionstheorie dort eine Reihe von Anstößen erhielt.
Heute bieten die Galápagos-Inseln ein ideales Freilandlabor zur Beobachtung der Evolution. Insbesondere die Arbeiten von Rosemary and Peter Grant über einige Arten der Darwinfinken gelten als bahnbrechend. Auf einigen der kleinen Inseln war es ihnen möglich, über mehr als 20 Jahre hinweg jedes der bis zu 2000 Individuen der dort lebenden Finken durch Beringen zu verfolgen. Entgegen ihrer Erwartungen (und denen der übrigen Fachwelt) konnten sie den Einfluss der natürlichen Selektion auf die Finkenpopulationen in diesem kurzen Zeitraum nachweisen.

Im Anhang befindet sich eine Sammlung eindrucksvoller Fotos, die den Zustand der Galápagos-Inseln während des El Niño 1997/98 mit dem Zustand der Inseln im Jahr 2000 vergleichen.

Garua

Nässender Nebel bzw. feiner Nieselregen in der Peruwüste, der dort ebenso wie der noch feinere "camanchaca" in Nordchile vornehmlich in den Wintermonaten (Mai bis Oktober) auftritt. Die genetisch identischen Niederschläge treten in einer maximal ein Kilometer mächtigen Nebelbewölkung in Meeresnähe auf und führen zur Ausbildung einer periodischen Nebelwüstenflur, die als "loma" (Lomavegetation) bezeichnet wird. Indem die Nebelfeuchte (Nebelniederschlag) an steilen Hängen konzentrierter als an flachen anliegt, ist die Wirksamkeit der "garuas" auf die Nebelvegetation im ersten Fall größer als im zweiten. Stellenweise erbringen die Nebelniederschläge über 400 mm N/a, wo sich "echte Regen" auf weniger als 10 mm N/a belaufen.

Der Nebel entsteht über dem relativ kühlen Auftriebswasser im Bereich des Humboldtstroms. Der Nebel wird einige Kilometer landeinwärts getrieben und kann dort monatelang verbleiben. Aus diesem Grund bevorzugten die traditionellen Indianer höher gelegene Gebiete, wo es sonnig und trocken ist.

Ocean Clouds Meet Peru

Peru_tmo_2014148

Ocean clouds meet the coastal desert in dramatic fashion on the coast of Peru, outlining the inland topography with precision. This image, acquired by the Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS) on NASA’s Terra satellite on May 28, 2014, illustrates the balance of nature’s extremes: dry versus wet and high versus low.

Formed in the moist ocean air, the clouds are closed-cell marine stratocumulus. Rounded and arranged in lines or waves, stratocumulus clouds form relatively low in the atmosphere. The closed-cell version of such clouds are usually shaped like a hexagon and surrounded by a channel of open air. Closed-cell clouds typically produce a light drizzle or no rain.

Peru’s southern coast, by contrast, is a desert. It is a landscape of sand dunes where the wettest areas get an average of 200 mm of rain per year. The air is dry, and no clouds have formed over the land.

The only clouds over the mainland have crept in from the ocean to cover the coastal plain, including the city of Lima. The marine clouds are low, just a few hundred meters off the ground, and they are stopped in their eastward movement by the Andes Mountains. This interaction with the topography makes the clouds outline river valleys. Low clouds or fog are so common over coastal Peru that locals have a name for the phenomenon: garúa. The garúa brings cold, drizzly weather.

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Quelle und höchstaufgelöste Version: NASA Earth Observatory
GEBCO

Engl. Akronym für General Bathymetric Chart of the Oceans. In seinen Grundzügen auf eine Vereinbarung von 1903 zurückgehendes Kartenwerk zu den Tiefenverhältnissen in den Ozeanen.

Gekoppeltes Modell

Auch Gekoppeltes Ozean-Atmosphäre Modell genannt. Im Zusammenhang mit der Modellierung von Klima ist damit ein numerisches Modell gemeint, das sowohl atmosphärische als auch ozeanische Bewegungen und Temperaturen simuliert, und das auch die wechselseitigen Effekte der beiden Komponenten berücksichtigt.

Geoengineering

Der Begriff Geo-Engineering beschreibt Konzepte, die den Klimawandel durch großtechnische Eingriffe in die globalen ökologischen Abläufe zu bremsen versuchen. Da Geoengineering z.Z. vornehmlich auf den Klimawandel abzielt, wird vermehrt der Begriff Climate Engineering verwendet.

Dem IPCC zufolge sind unter Geo-Engineering technologische Maßnahmen zu verstehen, die darauf abzielen, das Klimasystem zu stabilisieren, indem sie direkt in die Energiebilanz der Erde eingreifen. Das Ziel besteht darin, die globale Erwärmung zu verringern (IPCC 2007 b, WG III). Die Ideen sind zahlreich und vielfältig. Im Wesentlichen können bei den Maßnahmen des Geo-Engineering zwei Kategorien unterschieden werden:

(1) Maßnahmen, die den Strahlungshaushalt beeinflussen (engl.: Solar Radiation Management, SRM): Sie sollen die Nettoeinstrahlung kurzwelliger Sonnenstrahlen verringern und so die Atmosphäre in Bodennähe abkühlen. Diese Maßnahmen wirken also nicht den Ursachen der Klimaerwärmung entgegen, da sie nicht die erhöhten Konzentrationen von Treibhausgasen vermindern.

(2) Die zweite Kategorie umfasst Technologien, die darauf abzielen, dem atmosphärischen Kohlenstoffkreislauf Kohlendioxid zu entziehen und dauerhaft zu speichern (engl.: Carbon Dioxide Removal, CDR). Diese Technologien sollen zwar die Konzentration des Treibhausgases CO2 in der Atmosphäre beeinflussen, die Menge der anthropogen erzeugten Treibhausgase wird aber nicht verändert.

Alle Geo-Engineering-Maßnahmen haben eines gemeinsam: Sie gehen von der Möglichkeit aus, dass sich die globale Erwärmung mit großtechnischen Lösungen rückgängig machen oder verringern lässt. Geo-Engineering setzt daher nicht an den Ursachen des anthro-pogenen Treibhauseffektes an. Vielmehr sollen nur die Auswirkungen beeinflusst und gemindert werden.

Eine viel diskutierte Methode ist die Ozeandüngung. Die Idee: Durch Zugabe großer Mengen von Eisenverbindungen in das Meerwasser wird eine großflächige Algenblüte erzeugt. Das in den Algen gebundene CO2 wird nach deren Absterben zum Meeresboden transportiert. Damit soll es in großen Ozeantiefen fest gebunden, der Atmosphäre entzogen und so nicht mehr klimawirksam sein (Effizienzerhöhung der biologischen Pumpe). Neben der künstlichen Nährstoffzufuhr wird auch die Verstärkung des Auftriebs von nährstoffreichem Tiefenwasser diskutiert. Derzeit bestehen allerdings breite Zweifel an der Wirksamkeit der Ozeandüngung.

Im Unterschied zum klassischen Klimaschutz werden beim Geo-Engineering die Emissionen der Treibhausgase nicht reduziert. Da es sich bei den meisten der vorgeschlagenen Maßnahmen um großräumige technische Eingriffe in das sehr komplexe Klimasystem der Erde handelt, sind die Folgen schwer einzuschätzen.

Geostationäre Satelliten

Satelliten, die immer am selben Punkt über der Erdoberfläche liegen. Die Physik lässt dies mit geringem energetischem Aufwand nur am Äquator zu. Solche Satelliten haben die gleiche Winkelgeschwindigkkeit um die Erdachse wie die Erde. Damit ist ihre Flughöhe gegeben - Zentrifugalkraft (abhängig von der Drehgeschwindigkeit) und die Erdanziehung (abhängig vom Gewicht) müssen sich gegenseitig aufheben - und beträgt z.B. für den METEOSAT-10 ca. 35.800 km. Das System der Wettersatelliten ist so aufgebaut, dass um den Äquator jeder Punkt von mindestens einem Satelliten gesehen werden kann. Deshalb sind immer mindestens 5 geostationäre Wettersatelliten im Einsatz:

Geostationäre Wettersatelliten
Satellit Träger Gebiet Position
METEOSAT Europa Afrika, Ostatlantik, Naher Osten, Europa 0° Ost/West
GOES Ost/8 USA Westatlantik, Nord- und Südamerika 75° West
GOES WEST/10 USA Ostpazifik, westliches Nordamerika 112,5 West
GMS Japan Westpazifik, Ostasien, Australien 140° Ost
INSAT Indien Indischer Ozean, Asien, Ostafrika, Arabische Halbinsel 74° Ost

Die geostationären Satelliten messen normalerweise in drei Kanälen:

  • Infrarot (IR), Wellenlänge: 10,5 - 12,5 µm
  • Sichtbares Licht (VIS für "visible"), Wellenlänge: 0,4 - 1,1 µm
  • Wasserdampf (WV für "water vapour"), Wellenlänge: 5,7 - 7,1 µm.

Der grosse Vorteil der geostationären Satelliten ist die hohe zeitliche Auflösung: Jede halbe Stunde wird ein neues Bild geliefert. Damit lassen sich Filmsequenzen erstellen und so die Wetterentwicklung verfolgen. Es ist auch möglich, aus der Bewegung der Wolken von einem Bild zum nächsten das Windfeld zu errechnen. Solche Daten werden zusammen mit den Temperaturdaten in die Wettermodelle gegeben. Nachteilig ist, dass der Satellit von seiner Position über dem Äquator nur sehr flach auf die Regionen in Polnähe sieht und daher die räumliche Auflösung für diese Gebiete sehr schlecht ist.

space-basedGOS_000


System der Wettersatelliten im Rahmen des Globalen Systems zur
Wetter- und Umweltbeobachtung (GOS)


 

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Quelle: WMO

 

 

 

 


 
Geostrophische Strömung

Horizontale Wasserbewegung im Ozean abseits der allgemein ca. 100 m mächtigen Grenzschichten, die nur durch den horizontalen Druckgradienten und die Corioliskraft beeinflußt wird. Die Corioliskraft lenkt die ursprüngliche, vom hohen zum tiefen Druck gerichtete Strömung immer weiter ab. Diese zunehmende Ablenkung endet erst wenn die Geschwindigkeit der Strömung gerade schnell genug ist, um eine Corioliskraft in der Stärke zu erzeugen, die das horizontale Druckgefälle exakt aufhebt. Aus diesem Gleichgewicht folgt, dass die Strömungsrichtung senkrecht zum Druckgradienten sein muss, da die Corioliskraft immer senkrecht zur Bewegungsrichtung angreift. Auf der Südhalbkugel liegt der hohe Druck immer links in Bewegungsrichtung gesehen, auf der Nordhalbkugel rechts.

gesamte Sonneneinstrahlung

Die Menge an Sonnenstrahlung, die ausserhalb der Erdatmosphäre in mittlerer Entfernung der Erde zur Sonne auf einer zur einfallenden Strahlung senkrecht stehenden Fläche auftrifft. Verlässliche Messungen der Sonnenstrahlung können nur im Weltraum gemacht werden und eine genaue Aufzeichnung reicht nur bis 1978 zurück. Der allgemein anerkannte Wert beträgt 1,368 Watt pro Quadratmeter (W/m²) mit einer Genauigkeit von etwa 0,2 Prozent. Schwankungen um ein paar Zehntel Prozent sind üblich, normalerweise hängen sie mit dem Durchzug von Sonnenflecken über die Sonnenscheibe zusammen. Die Schwankung der gesamten Sonneneinstrahlung über den Sonnenzyklus liegt in der Grössenordnung von 0,1 Prozent.

GIEWS

Engl. Akronym für Global Information and Early Warning System on Food and Agriculture; ein von der FAO eingerichtetes und unterhaltenes Informations- und Frühwarnsystem zur dauerhaften Überwachung der weltweiten Nachfrage- und Angebotssituation für Nahrungsmittel. Mit Hilfe verschiedener aktueller und frei zugänglicher Publikationen werden Informationen für ggf. nötige Hilfsmaßnahmen verfügbar gemacht.

Dies geschieht auch im Zusammenhang mit ENSO-bedingten Notsituationen (vgl. Anhang und GIEWS-Webseite)

Weitere Informationen:

Global Precipitation Climatology Project (GPCP)

Das Global Precipitation Climatology Project (GPCP) wurde 1986 wurde vom World Climate Research Programme initiiert. Die Grundidee des Projektes war, die Niederschlagsinformationen, die aus verschiedenen Quellen verfügbar sind, in einem Gesamtprodukt zu kombinieren, wobei die Stärken jedes Datentyps berücksichtigt werden sollen. Es gibt das Produkt als tägliche und monatliche hochaufgelöste, globale Niederschlagsdaten und es wird seit vielen Jahren genutzt.

Die Quellen, aus denen GPCP Daten verarbeitet werden, sind Messungen von Bodenstationen und Satelliten-Daten-Produkte. Infrarot- Niederschlagsschätzungen stammen in erster Linie von geostationären Satelliten (GOES - USA, Meteosat - Europa, GMS - Japan), in zweiter Linie von polar-umlaufenden Satelliten (durch NOAA, USA). Zusätzlich wird ein zusammengeführter Satz von Infrarot-Niederschlags-Schätzungen des Geostationary Satellite Precipitation Data Center (GPSPDC) verwendet. Mikrowellen-Niederschlags-Schätzungen für den Ozean basieren auf Emissionen vom 19-Ghz-Kanal und für Land basieren die Schätzungen auf den 85-Ghz-Kanal des Special Sensor Microwave/Imager (SSM/I) aus den Satelliten des Defense Meteorological Satellite Program (USA), die auf sonnensynchronen Low-Earth-Orbits fliegen. Low-Earth-Orbit Schätzungen des Atmospheric Infrared Sounder (AIRS Daten von NASA Aqua), und Television Infrared Observation Satellite Program (TIROS) Operational Vertical Sounder (TOVS) und der Niederschlagsindex für ausgehende langwellige Strahlung (Outgoing Longwave Radiation Precipitation Index, OPI) aus der NOAA-Satelliten-Serie sind ebenfalls enthalten.

Infrarot-und Mikrowellen-Satelliten-Schätzungen des Niederschlags werden kombiniert mit Daten aus In-Situ-Messungen von Regensammlern aus dem Global Precipitation Climatology Centre (GPCC) Monitoring Produkt des Deutschen Wetterdienstes (DWD). Die Daten werden als Landoberflächen-Referenz für die GPCP Satellite-Gauge-Kombination verwendet. Daher umfasst das kombinierte Produkt auch Bias-Korrekturen der Regenmesser.

Weitere Informationen:

Global Tropical Moored Buoy Array

Das Global Tropical Moored Buoy Array ist ein multinationales Projekt um Daten zur Klimaforschung und -vorhersage in Echtzeit zu liefern. Hauptkomponenten sind das TAO/TRITON-System im Pazifik, PIRATA im Atlantik, und RAMA im Indischen Ozean. Die wichtigsten phänomenologischen Foci dieses Systems sind:

  • El Niño/Southern Oscillation (ENSO) im Pazifik
  • Der interhemisphärische Dipol-Modus, äquatoriale Warmereignisse und die Hurrikan-Aktivität im Atlantik
  • Die Monsune, der Dipol des Indischen Ozeans und die saisonübergreifende Variabilität im Indischen Ozean
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Das Global Tropical Moored Buoy Array ist ein Beitrag zum Global Ocean Observing System (GOOS), zum Global Climate Observing System (GCOS) und zum Global Earth Observing System of Systems (GEOSS).

Globale Durchschnittstemperatur

Syn. Weltmitteltemperatur; die über die gesamte Erdoberfläche gemittelte bodennahe Temperatur (1-2 m über Grund) in einem bestimmten Zeitraum. Da klimatologische Messungen über längere Zeiträume nur punktuell vorliegen, lassen sich Zeitreihen der globalen Mitteltemperatur nur annähernd bestimmen.

Es gibt daher verschiedene Zeitreihen für die jährlichen globalen Durchschnittstemperaturen und deren Abweichungen von dem Wert der internationalen klimatologischen Referenzperiode 1961-90. Die wesentlichsten Reihen sind die des Hadley Centre in England sowie 2 amerikanische Reihen (NOAA National Climatic Data Center und NASA Goddard Institute for Space Studies), die jeweils eine etwas unterschiedliche Datenbasis und verschiedene Berechnungsverfahren verwenden und damit auch etwas unterschiedliche Werte liefern.

Nachfolgend wird die Zeitreihe gezeigt, die in Zusammenarbeit zwischen der Climate Research Unit der University of East Anglia, Norwich und dem UK Met. Office Hadley Centre erstellt wurde. Der kombinierte Land-See-Datensatz enthält Lufttemperaturmessungen an Landstationen und Wasseroberflächentemperaturen von Schiffen und Bojen. Er besteht seit 1856 und dient zur Klimaüberwachung.

Gemäß dieser Auswertung beträgt die mittlere globale Durchschnittstemperatur im Referenzzeitraum (1961- 1990) 14 °C. Die Angabe einer globalen Durchschnittstemperatur ist allerdings mit noch größeren Unsicherheiten behaftet als die Angabe von Abweichungen, da eigentlich kleinräumige Besonderheiten berücksichtigt werden müssten, während die Abweichungen räumlich einheitlicher sind. Daher werden bei den Zeitreihen meist nur die Abweichungen und nicht deren Absolutwerte angegeben.

Abweichungen der jährlichen globalen Durchschnittstemperatur vom Wert des Referenzzeitraums (1961-1990), Zeitreihe des Hadley Centre, England:

1990 +0,25 °C
1991 +0,20 °C
1992 +0,07 °C
1993 +0,11 °C

1994 +0,17 °C
1995 +0,27 °C
1996 +0,14 °C
1997 +0,35 °C

1998 +0,53 °C
bisher wärmstes Jahr
1999 +0,30 °C
2000 +0,28 °C
2001 +0,41 °C

2002 +0,46 °C
2003 +0,47 °C
2004 +0,44 °C
2005 +0,47 °C

2006 +0,43 °C
2007 +0,40 °C
2008 +0,33 °C
2009 +0,44 °C

2010 +0,47 °C
2011 +0,34 °C
2012 +0,43 °C
2013 +0,48 °C

Die gesamte Zeitreihe der Anomalien ist zu finden unter: http://www.cru.uea.ac.uk/cru/data/temperature/

Weltmitteltemperatur (14 °C im Referenzzeitraum 1961-1990)

 

global_air_temperature_lres

The time series shows the combined global land and marine surface temperature record from 1850 to 2013. This year was the eighth warmest on record. This record uses the latest analysis, referred to as HadCRUT4 (Morice et al., 2012).
The period 2001-2010 (0.482°C above the 1961-90 average) was 0.210°C warmer than the 1991-2000 decade (0.272°C above the 1961-90 average). The warmest year of the entire series was 2010, with a temperature of 0.547°C above the 1961-90 mean.
The value for 2010, given uncertainties discussed in Morice et al. (2012) is not distinguishable from the years 1998 (0.531°C) and 2005 (0.539°C). Similarly, the values for the 4th to the 9th warmest years are also not distinguishable from each other. The coldest year of the 21st century (2008 with a value of 0.388°C) was warmer than all years in the 20th century with the exception of 1998 and 1997 (0.392°C). The average of the first three years of the present decade (2011-2013) is cooler than the average for 2001-2010, but warmer than all years before 2001 except for 1998.
This time series is compiled jointly by the Climatic Research Unit and the UK Met Office Hadley Centre. Increased concentrations of greenhouse gases in the atmosphere due to human activities are most likely the underlying cause of warming in the 20th century. The warmth or coldness of individual years is strongly influenced by whether there was an El Niño or a La Niña event occurring in the equatorial Pacific Ocean.

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Quellen: University of East Anglia, Norwich / UK Met. Office Hadley Centre

Weitere Informationen:

Globale Erwärmung

Auch "Erderwärmung"; Begriff, der in der aktuellen Klimadiskussion üblicherweise den seit Mitte des 19. Jahrhunderts beobachteten Anstieg der Durchschnittstemperatur der bodennahen Atmosphäre und - bei manchen Autoren - auch der Meere bezeichnet. Der berechnete Erwärmungstrend über die letzten 50 Jahre in Höhe von 0,13 °C pro Jahrzehnt (0,10 bis 0,16 °C) ist fast zweimal so groß wie derjenige über die letzten 100 Jahre. Dieser Prozess verläuft erheblich schneller als alle bekannten Erwärmungsphasen der letzten 65 Millionen Jahre (Science). Der Temperaturanstieg zwischen 1880 und 2012 beträgt nach Angaben des Weltklimarates (IPCC) 0,85 °C. Der IPCC schreibt in seinem 2013 erschienenen fünften Sachstandsbericht, dass es extrem wahrscheinlich ist, dass die beobachtete Erwärmung vom Menschen verursacht wird.

Oft werden die Bezeichnungen „Klimawandel“ und „globale Erwärmung“ synonym verwendet, obwohl die Gleichsetzung missverständlich ist: Der natürliche Klimawandel ist vom anthropogenen (menschengemachten) Einfluss überlagert. Die Klimaforschung sucht zu klären, welcher Anteil des beobachteten Temperaturanstiegs natürliche Ursachen hat und welcher Anteil vom Menschen verursacht wurde und weiterhin wird. Ferner ist der Begriff "globale Erwärmung" auch insofern etwas irreführend als die Temperatur nicht notwendigerweise an jedem Ort der Erde steigt. Beispielsweise würde eine durch den Temperaturanstieg verursachte massive Abschwächung des Golfstroms der Erwärmung des Nordatlantiks entgegenwirken, sodass die dortige Meeresoberflächentemperatur sogar leicht sinken könnte. Daher ist der Begriff als Erwärmung der oberflächennahen Atmosphäre im weltweiten Durchschnitt zu verstehen.

Die fortdauernde anthropogene Anreicherung der Erdatmosphäre mit Treibhausgasen (Kohlenstoffdioxid ( CO2), Methan und Distickstoffmonoxid), die vor allem durch die Nutzung fossiler Energie (Brennstoffe), durch weltumfassende Entwaldung sowie Land- und insbesondere Viehwirtschaft  freigesetzt werden, erhöht das Rückhaltevermögen für infrarote Wärmestrahlung in der Troposphäre. Nach Modellrechnungen trägt Kohlenstoffdioxid am meisten zur globalen Erwärmung bei.

Zu den laut Klimaforschung erwarteten und teils bereits beobachtbaren Folgen der globalen Erwärmung gehören je nach Erdregion: Meereis- und Gletscherschmelze, Meeresspiegelanstieg, das Auftauen von Permafrostböden, wachsende Dürrezonen und zunehmende Wetter-Extreme mit entsprechenden Rückwirkungen auf die Lebens- und Überlebenssituation von Menschen und Tieren (Artensterben). Nationale und internationale Klimapolitik zielt sowohl auf die Abschwächung des Klimawandels durch Bekämpfung seiner Ursachen (Mitigation) wie auch auf eine Anpassung (Adaptation) an die zu erwartende Erwärmung.

Annual Temperature vs 1951-1980 average (°C)

annual_temp_2013

It has been 38 years since the recording of a year with cooler than average temperatures. The graph shows how the long-term temperature trend has continued to rise even when El Niño and La Niña events skew temperatures warmer or colder in any one year. Orange bars represent global temperature anomalies in El Niño years, with the red line showing the longer trend. (The classification of years comes from the NOAA Oceanic Niño Index.) Blue bars depict La Niña years, with a blue line showing the trend. El Niño/La Niña neutral years are shown in gray, and the black line shows the overall temperature trend since 1950. Note that even the La Niña years are warmer than they used to be.

Scientific evidence says the level of CO2 in Earth’s atmosphere presently is higher than at any time in the past 800,000 years. In 1880, the first year included in this GISS analysis, the global carbon dioxide level was about 285 parts per million; by 2013, it peaked at more than 400 parts per million.

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Quelle: NASA Earth Observatory

Mögliche Auswirkungen der globalen Erwärmung auf Häufigkeit und Intensität von ENSO-Phasen werden diskutiert. Diesbezügliche Aussagen sind noch umstritten, da insbesonders die Klimamodelle zu sehr unterschiedlichen Ergebnissen kommen (Wang et al. 2012).

"Past climates are not exact analogs for the modern world, but it is reasonable to assume that changes in the radiative balance of the earth due to anthropogenic greenhouse gas emissions could affect climatic conditions in the tropical Pacific. Using this logic, some investigators have interpreted the tendency for stronger and more frequent El Niños than La Niñas since the mid-1970s as a manifestation of global warming. This recent behavior is, however, most likely not outside the range expected for natural climate variability. Competing hypotheses, such as random fluctuations or interaction with the PDO, are equally plausible. Thus, there is no definitive evidence from the instrumental record at present for changes in ENSO behavior in response to greenhouse gas forcing.
How future global warming may affect ENSO is open to debate. The consensus outlook from the current generation of global climate models suggests no significant change in ENSO characteristics under various greenhouse gas emission scenarios that presume a doubling of atmospheric CO2 from preindustrial levels over the next 100 years. Similarly, there is no clear indication of a significant shift toward either permanent El Niño–like or permanent La Niña–like background conditions in response to doubled CO2 concentrations. However, climate models have known flaws that compromise the reliability of future projections in the tropical Pacific.
Therefore, we cannot say with confidence at present how global warming will affect either ENSO variability or the background state on which it is superimposed."

McPhaden, M. J., Zebiak, S. E., Glantz, M. H. (2006): ENSO as an Integrating Concept in Earth Science

Jüngere Studien tendieren zu einer positiven Korrelation zwischen Klimaerwärmung und steigender ENSO-Aktivität. So haben Jinbao Li et al. (2013) von der University of Hawaii versucht, die relativ kurze Datenreihe menschlicher Klimaaufzeichnungen durch die Untersuchung von Baumringen aus den Tropen und den Mittelbreiten beider Hemisphären bis auf 700 Jahre v.h. zu verlängern. Aus den 2.222 untersuchten Jahresringchronologien konnten die Forscher ableiten, dass ENSO im späten 20. Jahrhundert mit seinen extremen El Niños von 1982/83 und 1997/98 im Vergleich zu den 700 Jahren davor außergewöhnlich aktiv war - woraus sich ein Zusammenhang mit der Erderwärmung schließen lässt. Die Daten belegen eine derartige Sensibilität von ENSO auch dadurch, dass nach Vulkanausbrüchen in den Tropen, die wie die CO2-Emissionen den Strahlungshaushalt der Erde beeinflussen, der Pazifik im ersten Jahr ungewöhnlich kühl bleibt, ein Jahr später sich aber stark erwärmt. Die Ergebnisse der Studie müssen allerdings noch in Klimamodelle integriert werden, um künftig über die operationelle Vorhersage gesellschaftlichen Nutzen zu bringen. Die Baumringdaten bieten den Klimamodellen gesicherte Orientierungswerte zur Evaluierung und Perfektionierung der Vorhersagen zu ENSO unter den Bedingungen der Globalen Erwärmung.

Einer Studie von Latif et al. (2015) zufolge, die auf Berechnungen von Klimamodellen beruht, verstärkt die voranschreitende Klimaerwärmung möglicherweise das Auftreten besonders heftiger El Niño-Ereignisse. Einen Grund sehen die Wissenschaftler des GEOMAR in der zunehmenden Erwärmung des Westpazifiks bis in Tiefen von 200 Metern. Dieser Westpazifische Warmwasserkörper (Western Pacific Warm Pool , WPWP) entscheidet oftmals die Stärke von El Niño Ereignissen, was man anhand theoretischer Studien zeigen kann.
Eine ähnliche Einschätzung geben Wenju Cai et al. (2015) und erwähnen auch eine vermutliche stärkere Ausprägung der La Niña-Ereignisse, betonen aber auch die noch bestehenden offenen Fragen bei ihren Annahmen.

Die Unsicherheit über das zukünftige Verhalten von ENSO im Kontext des Klimawandels drückt M. McPhaden (NOAA), einer der renommiertesten ENSO-Forscher, mit diesen Worten aus:

"Our crystal ball is blurry when it comes to how El Niño and its impacts may change in the future." (The Carbon Brief 17.8.2015)

El Niño modulations over the past seven centuries

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Quelle: IPRC (Hawaii)

 

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El Niño Variabilität, abgeleitet aus Baumringdaten (blau) und Instrumentenmessungen (rot). Die gestrichelten Linien markieren die Grenzen natürlicher Variabilität. Das jüngere El Niño-Verhalten liegt deutlich außerhalb natürlicher Schwankungsbreite.

 

Alte Bäume, wie z.B. Polylepis tarapacana im Altiplano, sind empfindlich gegenüber großmaßstäblichen Klimamustern, die von der El Nino-Southern Oscillation stammen.

Die Vorhersagemöglichkeit ob ENSO sich im Zusammenhang mit der globalen Erwärmung ändert, ist von großer Bedeutung für die menschliche Gesellschaft. ENSO besitzt eine beträchtliche natürliche Variabilität in Zeitskalen, die Jahrzehnte bis Jahrhunderte umfassen. Instrumentelle Wetteraufzeichnungen sind zu kurz, um beurteilen zu können, ob ENSO sich geändert hat, und bestehende Rekonstruktionen sind häufig ohne geeignete Aufzeichnungen aus den Tropen zusammengestellt.

Die Studie von Jinbao Li et al. enthält eine ENSO-Rekonstruktion über sieben Jahrhunderte, basierend auf 2.222 Baumringchronologien, die aus den Tropen (größere Höhenlagen) und den Mittelbreiten beider Hemisphären stammen.

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Die El Niño 2015 Conference am International Research Institute for Climate and Society (IRI) listete in ihrer Concluding Perspective unter anderem auch die folgenden Konsequenzen der globalen Erwärmung für das El Niño-Ereignis von 2015/16 sowie für künftige Ereignisse auf:

  • Die Verwendung von früheren El Niño-Ereignissen als Analogien wird immer schwieriger, da die Klimabedingungen unter denen diese Ereignisse auftreten sich ändern. Erinnert sei an steigende Meerestemperaturen, schrumpfende Meereisflächen, abnehmende Temperaturgradienten vom Äquator zu den Polen usw. Auch wenn Analogien nützliche Hilfsmittel bei der Kommunikation von potentiellen Auswirkungen sind, muss ihr Gebrauch für derartige Kommunikation deshalb vor dem Hintergrund der globalen Erwärmung besonders sorgfältig abgewogen werden.
  • Zusätzlich zu den Klimaaspekten werden Gefahren und Folgen dieses Ereignisses auch ein Produkt vieler anderer bedeutender Veränderungen von nicht-klimatischen Faktoren sein wie der sozio-ökonomisch/politische Kontext, einschließlich des Bevölkerungswachstums, der Besiedlung von katastrophengefährdeten Zonen, der Umweltbelastung, Politikwandels, Instabilität und zunehmenden bewaffneten Konflikten, der Ausdehnung von unregierten Gebieten, höherer Nahrungsmittelpreise und geringerer Vorräte usw.
  • Das El Niño-Ereignis 2015/16 spielte eine Rolle bei der Einstufung des Jahres 2015 als wärmstes Jahr seit Beginn der Aufzeichnungen. 2015 hat dabei nahezu die Hälfte der Wegstrecke zur 2-Grad-Schwelle der UNFCCC gegenüber den vorindustriellen Werten zurückgelegt. Künftige La Niñas werden andererseits - wie bisher - Wärme im Ozean speichern und damit zeitweise die weltweite Temperatur absenken.
  • El Niño steht in Verbindung mit einer Zunahme von Landflächen, die von Dürren betroffen sind, vornehmlich in den Tropen. Deshalb muss auch das Auftreten von ENSO berücksichtigt werden, wenn man die regionalen Niederschlagstrends abschätzt.
  • Ferner verstärken trockene Verhältnisse Brände, die größerer Mengen des Treibhausgases CO2 während El Niño-Ereignissen frei setzen.
  • Die Globale Erwärmung intensiviert den Wasserkreislauf, von dem man annimmt, dass er das Verhalten von Extremereignissen beeinflusst. Ereignisse wie Dürren und Überschwemmungen, die mit El Niño zusammenhängen, werden daher auch Verstärkungen des Wasserkreislaufs widerspiegeln, welche sich aufgrund der globalen Erwärmung ereignen. Allerdings ist das Ausmaß, mit dem das Verhalten von Extremereignissen durch den Klimawandel beeinflusst wird, noch Gegenstand laufender Forschung, und das Maß in dem El Niño-bezogene Extremereignisse vom Klimawandel verstärkt werden, bedarf noch weiterer Untersuchung auf der Basis einzelner Ereignisse, wie auch von langfristigen Trends.

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Globaler Wandel

Engl. „global change“; Begriff, der verschiedene globale Veränderungsprozesse des Systems Erde zusammenfasst, die sich zu einem erheblichen Teil gegenseitig beeinflussen. Der Wandel betrifft damit die Landmassen, die Ozeane, die Atmosphäre, die vor allem an den Polen konzentrierten Eisregionen, die natürlichen Kreisläufe des Planeten, die Prozesse im Erdinneren, alle Lebensformen auf der Erde und auch die menschliche Gesellschaft.

In einem umfassenden Verständnis gehören zum Globalen Wandel insbesondere

In der Vergangenheit waren die wichtigsten Einflussfaktoren für globalen Wandel Änderungen der Sonnenaktivität, Plattentektonik, Vulkanismus, Verbreitung oder Rückgang von Leben, Impaktereignisse, Ressourcenerschöpfung, Änderungen der Erdbahnparameter (Erdrevolution, Erdrotation und Ekliptikschiefe).

Es gibt inzwischen eindeutige Belege dafür, dass seit etwa 250 Jahren die wachsende Weltbevölkerung mit ihrer Nachfrage nach Energie, Nahrung, Güter, Dienste und Informationen, sowie den damit verbundenen Entsorgungsproblemen als wichtigster Treiber für globalen Wandel anzusehen ist.

Wissenschaftler, die im International Geosphere-Biosphere Programme arbeiten, vertreten die Meinung, dass die Erde gegenwärtig in einem beispiellosen Zustand (“no analogue” state ) arbeitet, zumindest was die letzten 500.000 Jahre betrifft. Der Homo Sapiens existiert seit ca. 200.000 Jahren.

Forschung zum Globalen Wandel beinhaltet zum Beispiel

  • Landnutzungssysteme unter Einfluss des Klimawandels.
  • Wassermanagementoptionen im Zuge zukünftiger Nutzeransprüche.
  • Nachhaltiger Umgang mit ökosystemaren Dienstleistungen.
  • Zukünftige Energiekonzepte.
  • Kohlenstoffmanagementkonzepte.
  • Urbane Entwicklungskonzepte.
  • Veränderungen der Ozeane
  • Küstenschutz und Küstenzonenmanagement.
  • Vermeidungs- und Anpassungsstrategien im Hinblick auf sich ändernde Klimabedingungen.

Die Forschung zum globalen Wandel ist meist anwendungsorientiert und interdisziplinär.

Globales Erwärmungspotential (GWP)

Engl. global warming potential; syn. relatives Treibhauspotential; ein auf den Strahlungseigenschaften von gut durchmischten Treibhausgasen beruhender Index, der den über die Zeit integrierten Strahlungsantrieb einer Masseeinheit eines bestimmten gut durchmischten Treibhausgases in der heutigen Atmosphäre im Vergleich zu demjenigen von Kohlendioxid angibt.

Beispielsweise beträgt das CO2-Äquivalent für Methan bei einem Zeithorizont von 100 Jahren 25: Das bedeutet, dass ein Kilogramm Methan innerhalb der ersten 100 Jahre nach der Freisetzung 25-mal so stark zum Treibhauseffekt beiträgt wie ein Kilogramm CO2.

Das Treibhauspotential ist aber nicht mit dem tatsächlichen Anteil an der globalen Erwärmung gleichzusetzen, da sich die Emissionsmengen der verschiedenen Gase stark unterscheiden. Mit diesem Konzept können bei bekannten Emissionsmengen die unterschiedlichen Beiträge einzelner Treibhausgase verglichen werden.

Das GWP repräsentiert den kombinierten Effekt der unterschiedlichen Zeitdauer, für welche diese Gase in der Atmosphäre verbleiben, und des relativen Wirkungsgrades bei der Absorption der abgehenden thermischen Infrarotstrahlung. Das Kyoto-Protokoll beruht auf GWPs von Impuls-Emissionen in einem 100-Jahr-Zeitrahmen.

Globales Ozeanbeobachtungssystem (GOOS)

Das Global Ocean Observing System (GOOS) dient der dauerhaften Beobachtung des Ozeans. Es ist die ozeanographische Komponente des "Global Earth Observing System of Systems" (GEOSS). GOOS wurde entworfen, um Wetter und Klima zu überwachen, zu verstehen und vorherzusagen, um den Zustand des Ozeans und seines Lebens zu beschreiben und zu prognostizieren, um das Management von Ökosystemen und Ressourcen an und im Meer zu verbessern, um Leben und Eigentum zu schützen und wissenschaftliche Forschung zu ermöglichen.

goos

GOOS Gorick Poster


The poster is a vivid depiction of dozens of technologies and systems which comprise the GOOS.


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goosbrochurecover

Quelle: GOOS


GOOS
ist ein Gemeinschaftsprojekt von IOC, UNEP, WMO und ICSU, das durch deren Mitgliedstaaten, über Regierungsstellen, Marinen und ozeanographischen Forschungseinrichtungen umgesetzt wird. GOOS organisiert sich durch eine Vielzahl thematischer Gremien und regionaler Allianzen.

Weitere Informationen: The Global Ocean Observing System

GLOBE

Engl. Akronym für Global Learning and Observations to Benefit the Environment; weltweites Programm, das Forschung und Bildung im Bereich Umwelt miteinander verknüpft. Schüler, Lehrer sowie Wissenschaftler arbeiten gemeinsam daran, durch langfristige Beobachtung umweltrelevanter Parameter ein tieferes Verständnis über das Zusammenwirken der einzelnen Umweltkompartimente Klima, Gewässer, Boden und Vegetation zu erreichen.
GLOBE geht auf eine Initiative des ehemaligen US-amerikanischen Vizepräsidenten Al Gore zurück, der GLOBE am 24. Earth Day (22.4.1994) ankündigte und alle Länder zur Teilnahme einlud. Die politische Zusage Deutschlands erfolgte im gleichen Jahr. Inzwischen beteiligen sich ca. 1.000 Schulen in 97 Ländern an GLOBE.
Die Erhebung und Auswertung von Umweltdaten erfolgen nach genau definierten Protokollen. Diese wurden von den beteiligten Wissenschaftlern für die Schüler ausgearbeitet. Künftig wird auch Fernerkundung eine wesentliche Rolle bei den Beobachtungsmethoden spielen.
Wegen ausbleibender Finanzierung lag GLOBE-Germany einige Jahre brach. Seit 2011 gibt es GLOBE-Deutschland als Nachfolgeorganisation von GLOBE-Germany, die sich zum Ziel gesetzt hat, weiter am GLOBE-Projekt der USA (www.globe.gov) mitzuarbeiten und Schulen bei dieser Arbeit zu unterstützen.

Weitere Informationen: Earth-Observing Satellite Partnerships with The GLOBE Program (NASA)

Guano

Feinkörnige Substanz, hauptsächlich bestehend aus mineralreichem Vogelkot (verschiedene Phosphate, Apatite, Nitrate und organische Verbindungen), und die in Peru und auch auf Exportmärkten als Dünger dient. Der Begriff "Guano" oder "Huanu" entstammt der Inka-Sprache Quechua. Die Verwendung von Vogelexkrementen als Dünger ist für die Westküste Südamerikas jedoch schon für die Zeit zwischen dem 3. und 5. Jh. vor Chr. nachgewiesen (Beginn der Nazca-Kultur).

Guano wird im wüstenhaften Küstenklima vor allem auf Inseln vor der Küste Chiles und Perus akkumuliert. Dort ermöglichen die fischreichen Auftriebsgebiete des Humboldtstromes riesige Vogelpopulationen (überwiegend Kormorane, ferner Meerespelikane und Guanotölpel). Deren Kot wird wegen der Regenarmut nicht abgespült, sondern trocknet aus und reichert sich an.

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Vogelkolonien auf den Islas Ballestas (Peru)

Zu den wichtigsten Guano-Produzenten gehören: Kormorane, Peru-Tölpel, Peru-Pelikane und Humboldt-Pinguine

Quelle: WordPress
 

Campaña de extracción de guano, 2007 - Punta San Juan (Peru)

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Quelle: Centro para la Sostenibilidad Ambiental

Während eines El Niño-Ereignisses wird die Anchoveta-Population (Hauptnahrungsquelle der Guano-Vögel) stark reduziert. Ihrer Nahrung beraubt, sterben sehr viele Vögel. Als Folge kommt es zu einem drastischen Rückgang der Guano-Produktion. Bis in die frühen fünfziger Jahre kam in Peru keine kommerzielle Anchoveta-Fischerei auf, da die Guano-Industrie und die peruanischen Bauern gegen entsprechende Versuche opponierten. Ein Regierungswechsel in Peru und der gleichzeitige Niedergang der kalifornischen Sardinenfischerei bewirkten einen Wandel. Unternehmer sahen in Peru einen idealen Standort für die ungenutzten Fischereiflotten und Verarbeitungsanlagen. Die Guano-Produktion verlor seither stark an Bedeutung.

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