Einfluss des Klimawandels auf das Ökosystem der Ostsee
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RADOST-Jahreskonferenz 2010 Einfluss des Klimawandels auf das Ökosystem der Ostsee Thomas Neumann und Modellierungsgruppe IOW Leibniz-Institut für Ostseeforschung Warnemünde RADOST-Jahreskonferenz 2010 • Projizierte globale Erwärmung in der Größenordnung 2-4 K • Als Folge ändern sich auch andere meteorologische Größen (Wind, Niederschlag, Verdunstung, etc. • Das wiederum führt zu Veränderungen in der Vegetation, Landnutzung, Besiedlungsmuster, Meeresspiegel Frage: Wie wirkt sich erwartete Klimaänderung auf das Ökosystem der Ostsee aus? Problem: Regionale Klimatrends skalieren nicht notwendigerweise mit globalen Trends Modellsimulationen auf regionaler Skale sind notwendig. • RCM • Ökosystemmodell Ostsee (Quelle: IPCC) RADOST-Jahreskonferenz 2010 RADOST-Jahreskonferenz 2010 Regionalmodell - Atmosphäre Regionales Klima Modell für Europa Eine der ersten transienten Simulationen für Europa Globalmodell: ECHAM5/MPIOM 2 Szenarios mit jeweils 2 Realisierungen RADOST-Jahreskonferenz 2010 Regionalmodell – Ostsee • MOM3.1 Applikation für die Ostsee • 3 n.m. horizontale Auflösung • 77 vertikale Schichten, 2.5 m … 6 m • Offene Randbedingung zur Nordsee • 20 Modellflüsse • Seeeismodell • Wellenmodell RADOST-Jahreskonferenz 2010 Regionalmodell – Ostsee Fixation N2 P. only Blue-Greens Mortality Detrit. Grazing Zoopl. Large cells Small cells Solar Radiation Respiration Uptake FE-PO4 P Settling NH4 N2 Denitrification O2 Atmosph. Input NO3 O2 Resuspension Recycling Nitrification Sediment Detritus Sediment FE-PO4 Burial RADOST-Jahreskonferenz 2010 Klima Antrieb: Frischwasserzufuhr A1B B1 • Erhöhte Frischwasserzufuhr • Reduziertes Maximum im Fruhjahr • Erhöhter Abfluss im Winter • Kein Unterschied zwischen • B1 Szenario gringere Ausprägung den Szenarios RADOST-Jahreskonferenz 2010 Klima Antrieb: Wind Saisonale 10m Wind Geschwindigkeit über der zentralen Ostsee • Erhöhte Windgeschwindigkeit im Winter • Stärkeres Signal im A1B Szenario DJF: MAM: JJA: SON: Winter Frühjahr Sommer Herbst RADOST-Jahreskonferenz 2010 Klima Antrieb: 2m Lufttemperatur 2m Lufttemperatur über zentraler Ostsee • stärkere Erwärmung in Frühjahr und Sommer • Erwärmung geringer im B1 Szenario • B1 Szenario zeigt Stabilisierung DJF: MAM: JJA: SON: Winter Frühjahr Sommer Herbst RADOST-Jahreskonferenz 2010 Vergleich Referenz Periode (1960-2000) mit Beobachtungen: Seeeis • Seeeisbedeckung ist vergleichbar Bemerkung: Events können mit Klimasimulationen nicht reproduziert werden! RADOST-Jahreskonferenz 2010 Vergleich Referenz Periode (1960-2000) mit Beobachtungen: SST, SSS SST und SSS saisonaler Bias in zentraler Ostsee • Kalter Bias insbesondere im Sommer (aus GCM) • Negativer Salzgehaltsbias RADOST-Jahreskonferenz 2010 Klimaänderungssignal: Seeeis • Reduzierung Seeeis um 2 Drittel • Stärkere Reduzierung im A1B Szenario RADOST-Jahreskonferenz 2010 Klimaänderungssignal: SST • In Nördlicher Ostsee im Winter weniger Änderung DJF: MAM: JJA: SON: Winter Frühjahr Sommer Herbst RADOST-Jahreskonferenz 2010 Klimaänderungssignal: SSS • Keine saisonalen Unterschiede • Keine Unterschiede zwischen den Szenarien DJF: MAM: JJA: SON: Winter Frühjahr Sommer Herbst RADOST-Jahreskonferenz 2010 Klimaänderungssignal: Schichtung Dichtedifferenz Bodenwasser - Oberfläche • Signifikante Reduzierung der Schichtung in der Bottnischen See • Kein eindeutiger Trend für die Gotlandsee RADOST-Jahreskonferenz 2010 Klimaänderungssignal: Vermischungstiefe • Vertiefung der Mischungstiefe in der Bottensee • Moderate Vertiefung der Mischungstiefe in der Gotlandsee DJF: MAM: JJA: SON: Winter Frühjahr Sommer Herbst RADOST-Jahreskonferenz 2010 Klimaänderungssignal: Suboxische Fläche • Tendenz zur Verringerung der suboxischen Fläche • Keine Veränderung der anoxischen Fläche suboxisch: rot und schwarz; anoxisch: blau und grün RADOST-Jahreskonferenz 2010 Klimaänderungssignal: Sauerstoff • Keine offensichtliche Veränderung der Sauerstoffdynamik in der Gotlandsee RADOST-Jahreskonferenz 2010 Klimaänderungssignal: Stickstofffixierung • Keine Änderung der jährlichen Fixierungsrate RADOST-Jahreskonferenz 2010 Klimaänderungssignal: Stickstofffixierung A1B • Stickstofffixierung beginnt eher • Verlägerte Fixierungssaison B1 RADOST-Jahreskonferenz 2010 Zusammenfassung • Transient Simulationen erhöhen die Zuverlässigkeit der Projektionen, weil keine Initialisierungsbedingungen Zeitscheibenexperimente gebraucht werden • Der einschneidenste Einfluss auf das Ökosystem wird wahrscheinlich durch die Änderung der physikalischen Parameter passieren (Erwärmung 1-4K; Verringerung Salzgehalt 2 g/kg) • Diese Veränderungen werden die Habitate vieler Arten beeinflussen • Erwärmung wird wahrscheinlich günstigere Bedingungen für Stickstofffixierung schaffen • Diese Studie hat Veränderungen im Einzugsgebiet nicht einbezogen • Für fundierte Abschätzungen werden wesentlich mehr Simulationen benötigt
