Max-Planck-Institut für Meteorologie

Neue Messungen ermöglichen es Gesellschaften, sich an Veränderungen der Wasserverfügbarkeit anzupassen und sich auf Extremereignisse vorzubereiten

Geordie Williamson erhält den Max-Planck-Humboldt-Forschungspreis 2024, an Laura Waller und Torsten Hoefler gehen Max-Planck-Humboldt-Medaillen

Zur Finissage des Jubiläumsjahres diskutierten Wissenschaft und Politik, wie der Umbau gelingen kann

Forschende haben ein Modell entwickelt, mit dem sich der Einfluss langfristiger Veränderungen der Gletscher auf das Klima berechnen lässt

Ein Rückblick auf ein abwechslungsreiches Forschungsjahr

Dürren und Starkregen – der Klimawandel verändert auch die Wasserkreisläufe rund um unseren Planeten. Mit erheblichen Folgen für Ökosysteme und damit auch für unsere Versorgung mit Lebensmitteln. Max-Planck-Forschende verfeinern Klimamodelle, um die Zusammenhänge besser zu verstehen und nicht zuletzt regionale Effekte vorherzusagen sowie eine Anpassung an die veränderte Verfügbarkeit von Wasser zu ermöglichen.

Tropische Passatwolken wirken wie ein Kühlelement im Klimasystem: In der Äquatorzone dienen sie als Schutzschirm gegen die wärmende Sonnenstrahlung. Doch reduziert der menschengemachte Klimawandel möglicherweise ihre Dichte, sodass sich die Erderwärmung verstärkt? Die Eurec4a-Feldstudie, die Bjorn Stevens, Direktor am Max-Planck-Institut für Meteorologie in Hamburg, mitinitiiert hat, ist dieser und anderen Fragen zum tropischen Wolkengeschehen nachgegangen – mit überraschenden Ergebnissen.

Der Klimawandel lässt die Eisschilde Grönlands und der Antarktis schmelzen und den Meeresspiegel steigen. Inselstaaten und Küstenstädten könnte das zum Verhängnis werden. Wie stark die Eiskappen schrumpfen, hängt auch von den Rückkopplungen zwischen ihnen und dem Klimasystem ab. Diese Effekte untersuchen Marie-Luise Kapsch und Clemens Schannwell am Max-Planck-Institut für Meteorologie.

Klimakrise, Artensterben, Ozonabbau – ökologische Fehlentwicklungen bedrohen das Leben auf der Erde, wie wir es kennen, und damit auch die gesellschaftliche Stabilität. Der Gefahr lässt sich, wie im Fall des Ozonlochs, nur begegnen, wenn die Zusammenhänge durch und durch verstanden sind. Das ist das Ziel des Erdsystemclusters in der Max-Planck-Gesellschaft. An seiner Entstehung haben die beiden späteren Nobelpreisträger Paul J. Crutzen und Klaus Hasselmann maßgeblich mitgewirkt.

Vulkane als Ideengeber: Bei ihren Ausbrüchen stoßen sie große Mengen an Schwefeldioxid aus und kühlen so das Klima. Als ein Mittel des Geoengineerings diskutieren Fachleute daher, die Erderwärmung durch gezielte Freisetzung des Gases einzudämmen. Ob das funktionieren könnte und welche Gefahren damit verbunden wären, untersucht Ulrike Niemeier vom Max-Planck-Institut für Meteorologie in Hamburg.

Passatwindwolken sind kleine Haufenwolken, die selten eine Höhe von mehr als vier Kilometer erreichen aber weite Teile der tropischen Ozeane bedecken. Weil sie Sonnenstrahlen reflektieren und langwellige Wärmestrahlung effektiv in den Weltraum abgeben, spielen sie eine wichtige Rolle bei der Kühlung unserer Erde. Wie effektiv diese Wolken Niederschlag bilden und wie sich Niederschlagsprozesse auf ihre Empfindlichkeit gegenüber Störungen auswirken – ob sich zum Beispiel ihre kühlende Wirkung mit der Klimaerwärmung abschwächt, können wir dank einer großangelegten Messkampagne nun besser verstehen.

Heute bedecken Eisschilde eine Fläche, die fast so groß ist wie Südamerika. Und auch wenn das nur drei Prozent der Erdoberfläche sind, spielen sie ähnlich wie das arktische Meereis eine große Rolle für das Klima. Um Eisschilde und deren Wechselwirkungen mit dem Klima zu berücksichtigen entwickeln wir ein Klimamodell, in dem sich Eisschilde mit der Zeit in ihrer Ausdehnung verändern können. Solche Veränderungen und Zusammenhänge werden in herkömmlichen Klimamodellen bislang nur unzureichend abgebildet. 

Im Januar und Februar 2020 fand auf und um die Karibikinsel Barbados unter Federführung des Max-Planck-Instituts für Meteorologie in Hamburg und dem Laboratoire Météorologique Dynamique/CNRS in Paris die internationale Messkampagne EUREC⁴A in der Passatregion statt. Sie hatte das Ziel zu verstehen, wie die Passatbewölkung auf die Klimaerwärmung reagiert und eventuell zu ihr beiträgt.

Dem Ozean fällt eine entscheidende Rolle in unserem Klimasystem zu: Er absorbiert gemittelt über die letzten zehn Jahre  etwa 23 Prozent der menschengemachten jährlichen CO₂-Emissionen. Neue, beobachtungsbasierte Abschätzungen mittels neuronaler Netzwerke deuten jedoch auf starke Schwankungen in der CO₂-Aufnahme auf dekadischen Zeitskalen hin. Insbesondere das Südpolarmeer spielt dabei eine entscheidende Rolle.

Mit dem Erdsystemmodell des Max-Planck-Instituts für Meteorologie haben wir die Änderungen im globalen Klimasystem während der letzten 8000 Jahre in einer räumlich detaillierten Darstellung berechnet. So konnten wir einen Teil des Rätsels um das Ende der grünen Sahara lösen. Rekonstruktionen zeigen ein komplexes Änderungsmuster. In unserer Simulation wird das Ende der feuchten Phase nicht nur vom Rückzug des Monsuns, sondern auch von der Änderung der Zugbahn extratropischer Tiefdruckgebiete bestimmt. Als deren Zusammenspiel vor rund 4000 Jahren aufbrach, nahmen Niederschlag und Vegetation in der Westsahara rasch ab.