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Wolken haben einen maßgeblichen Einfluss auf den Wasserhaushalt der Erde, das Wettergeschehen und das Klima. Sie wissenschaftlich zu beschreiben, ist schwierig – und das erschwert die Niederschlagsvorhersage ebenso wie die Klimamodellierung. Wichtig für die Entstehung von Regen in unseren Breiten sind Eispartikel. Sie machen einen großen Teil der Wolken aus. Doch wie bilden sie sich, und warum sind sie für viele physikalische Prozesse in den Wolken unentbehrlich? Und schließlich: Wirkt sich menschliches Handeln auf die Wolken aus?
wo assumptions underlie current models of the geographical ranges of perennial plant species: 1. current ranges are in equilibrium with the prevailing climate, and 2. changes are attributable to changes in macroclimatic factors, including tolerance of winter cold, the duration of the growing season, and water stress during the growing season, rather than to biotic interactions. These assumptions allow model parameters to be estimated from current species ranges. Deterioration of growing conditions due to climate change, e.g. more severe drought, will cause local extinction. However, for many plant species, the predicted climate change of higher minimum temperatures and longer growing seasons means, improved growing conditions. Biogeographical models may under some circumstances predict that a species will become locally extinct, despite improved growing conditions, because they are based on an assumption of equilibrium and this forces the species range to match the species-specific macroclimatic thresholds. We argue that such model predictions should be rejected unless there is evidence either that competition influences the position of the range margins or that a certain physiological mechanism associated with the apparent improvement in growing conditions negatively affects the species performance. We illustrate how a process-based vegetation model can be used to ascertain whether such a physiological cause exists. To avoid potential modelling errors of this type, we propose a method that constrains the scenario predictions of the envelope models by changing the geographical distribution of the dominant plant functional type. Consistent modelling results are very important for evaluating how changes in species areas affect local functional trait diversity and hence ecosystem functioning and resilience, and for inferring the implications for conservation management in the face of climate change.
Im Zusammenhang mit der Diskussion des globalen Klimawandels stellt sich die Frage, ob extreme Wettersituationen wahrscheinlicher werden. Diese Frage ist wegen der Gefahren, die von extremen Wettersituationen ausgehen, weit über die Grenzen der Meteorologie hinaus von Bedeutung. Dennoch findet man in der Fachliteratur sehr wenige Beiträge zu diesem Thema. Dies liegt im wesentlichen daran, dass bei der Analyse von Extremwerten im allgemeinen von konstanten Überschreitungswahrscheinlichkeiten für Schwellwerte ausgegangen wird. Wenn diese Arbeitshypothese wahr ist, können Wiederkehrzeiten einfach als Kehrwert der Eintrittswahrscheinlichkeit angesehen werden. Dann – nur dann - macht der Ausdruck Jahrhundertereignis einen Sinn, der über den Moment hinaus reicht. In diesem Beitrag soll zunächst das Vokabular zur Beschreibung von Extremwerten (hier als Werte oberhalb von Schwellen) vorgestellt bzw. in Erinnerung gerufen werden. Diese werden auf den einfachen Fall stationärer Zeitreihen angewendet, woraus die üblichen vereinfachten Zusammenhänge folgen. Im Anschluss wird ein künstliches Beispiel einer Variable mit veränderlichem Mittelwert untersucht. Dieses zeigt deutlich, wie stark die Kenngrößen des Extremverhaltens von Schwankungen im Mittelwert abhängen können. Bei der Analyse klimatologischer Beobachtungsdaten, steht man vor dem Problem, dass kein einfaches Modell für die Generierung der Zeitreihe zur Verfügung steht, woraus man die Eigenschaften des Extremverhaltens ableiten könnte. Gelingt es jedoch, die Beobachtungen mit Hilfe einfacher empirischer Modellgleichungen hinreichend gut zu beschreiben, so ist der Weg zur Analyse der Extremwerte in instationären Zeitreihen geebnet. Dabei braucht man nicht, wie oft üblich, nur die (relativ wenigen) (Extremwerte für die Analyse des Extremverhaltens heranzuziehen, sondern kann die gesamte von der Zeitreihe zur Verfügung gestellte Information nutzen. Diese Strategie wird exemplarisch an zwei Zeitreihen vorgestellt. Aus Gründen der Einfachheit sind dies Monatsmittel bzw. Jahresmittel der Temperatur. In diesen sind eindeutige Änderungen sowohl im mittleren als auch im extremen Verhalten sichtbar. Daraus kann zwar geschlossen werden, dass sich die Wettersituationen im Laufe der Zeit verändert haben, nicht aber wie. Ein häufigeres Auftreten extremer Mittelwerte kann bedeuten, dass warme Wettersituationen häufiger oder wärmer geworden sind, oder das kalte Wettersituationen wärmer oder weniger geworden sind, oder aber, dass eine Überlagerung verschiedener Veränderungen zu diesem Ergebnis führt. So kann die Frage, ob extreme Wettersituationen wahrscheinlicher werden, in diesem Beitrag nicht abschließend geklärt werden, jedoch wird ein Werkzeug vorgestellt, das geeignet erscheint, diese Frage zu beantworten.
Water footprints have been proposed as sustainability indicators, relating the consumption of goods like food to the amount of water necessary for their production and the impacts of that water use in the source regions. We further developed the existing water footprint methodology, by globally resolving virtual water flows from production to consumption regions for major food crops at 5 arcmin spatial resolution. We distinguished domestic and international flows, and assessed local impacts of export production. Applying this method to three exemplary cities, Berlin, Delhi and Lagos, we find major differences in amounts, composition, and origin of green and blue virtual water imports, due to differences in diets, trade integration and crop water productivities in the source regions. While almost all of Delhi's and Lagos' virtual water imports are of domestic origin, Berlin on average imports from more than 4000 km distance, in particular soy (livestock feed), coffee and cocoa. While 42% of Delhi's virtual water imports are blue water based, the fractions for Berlin and Lagos are 2 and 0.5%, respectively, roughly equal to the water volumes abstracted in these two cities for domestic water use. Some of the external source regions of Berlin's virtual water imports appear to be critically water scarce and/or food insecure. However, for deriving recommendations on sustainable consumption and trade, further analysis of context-specific costs and benefits associated with export production will be required.
Water footprints have been proposed as sustainability indicators, relating the consumption of goods like food to the amount of water necessary for their production and the impacts of that water use in the source regions. We have further developed the existing water footprint methodology by globally resolving virtual water flows and import and source regions at 5 arc minutes spatial resolution, and by assessing local impacts of export production. Applying this method to three exemplary cities, Berlin, Delhi and Lagos, we find major differences in amounts, composition, and origin of green and blue virtual water imports, due to differences in diets, trade integration and crop water productivities in the source regions. While almost all of Delhi's and Lagos' virtual water imports are of domestic origin, Berlin on average imports from more than 4000 km distance, in particular soy (livestock feed), coffee and cocoa. While 42% of Delhi's virtual water imports are blue water based, the fractions for Berlin and Lagos are 2% and 0.5%, respectively, roughly equal to local drinking water abstractions of these cities. Some of the external source regions of Berlin's virtual water imports appear to be critically water scarce and/or food insecure. However for deriving recommendations on sustainable consumption and trade, further analysis of context-specific costs and benefits associated with export production will be required.
Wasser weltweit : wie groß sind die globalen Süßwasserressourcen, und wie nutzt sie der Mensch?
(2008)
Ohne Wasser kein Leben – die ersten organischen Moleküle entwickelten sich im Wasser, aus Wasser plus Kohlenstoff und Stickstoff, und auch heute brauchen Pflanzen, Tiere und Menschen viel Wasser, um zu überleben. Die Erde ist der einzige Planet mit flüssigem Wasser und der einzige Planet, auf dem es Leben gibt, zumindest in unserem Sonnensystem. Zwei Umstände bewirken gemeinsam, dass nur die Erde die richtige Temperatur für flüssiges Wasser an ihrer Oberfl äche hat: ihr Abstand zur Sonne und ihre Masse. Aufgrund ihrer ausreichend großen Masse kann sie eine Atmosphäre halten, die die mittlere Oberflächentemperatur von –18 °C auf +15 °C erhöht. Nur daher konnte sich im Frühstadium der Erdentstehung das Wasser, das in großen Mengen aus dem Erdinnern ausgaste, an der Oberfläche als flüssiges Wasser in den Ozeanen sammeln.
Wenn Klimaforscher wissen wollen, was die Zukunft
bringt, schauen sie gern in die Vergangenheit. Während
der Kreidezeit herrschte auf der Erde ein Treibhausklima
mit atmosphärischen CO2-Gehalten, die weitaus
höher waren als heute. Welche Konsequenzen das für
die Meeresströmungen und die marinen Ökosysteme
hatte, können Geowissenschaftler heute nicht mehr direkt
messen. Bei der Spurensuche helfen ihnen die
Fossilien mikroskopisch kleiner Einzeller, deren wunderschöne
Kalkschalen als Klimagedächtnis dienen.