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Vor dem Hintergrund des globalen Klimawandels und der Diskussion menschlicher Einflussnahme („anthropogener Treibhauseffekt“) ist anhand von Beobachtungsdaten der bodennahen Lufttemperatur und des Niederschlags untersucht worden, welche Strukturen die Klimaveränderungen in Hessen erkennen lassen. Dabei umfasst das betrachtete Gebiet den Bereich 49°- 52° Nord / 7°-11° Ost und schließt somit auch Teilgebiete der angrenzenden Bundesländer mit ein. Zeitlich lag der Schwerpunkt der Betrachtung auf dem Intervall 1951-2000, da aus dieser Zeit bei weitem die meisten Daten verfügbar sind (Temperatur 53, Niederschlag 674 Stationen). Darüber hinaus wurden aber auch Untersuchungen für die Zeit 1901 bis 2000 bzw. 2003 sowie für 30-jährige Subintervalle durchgeführt. Die Analysemethodik umfasst die Berechnung linearer Trends, einschließlich ihrer räumlichen Strukturen (Trendkarten), Aufdeckung von Fluktuationen (spektrale Varianzanalyse), Extremwertanalysen und die Diskussion natürlicher bzw. anthropogener Einflussfaktoren (Signalanalyse mittels multipler schrittweiser Regression). Die aus Tages-, Monats-, jahreszeitlichen und jährlichen Daten gewonnenen Ergebnisse sind überaus vielfältig und heterogen. Für das Flächenmittel Hessen ergibt sich 1951-2000 insgesamt (Jahresdaten) ein Temperaturanstieg von 0,9 °C mit dem Schwerpunkt im Winter (1,6 °C) und der geringsten Erwärmung im Herbst (0,2 °C). 1901-2003 liegen an den erfassten Stationen die jährlichen Erwärmungen bei 0,7 bis 1,8 °C; 30-jährig treten zum Teil auch Abkühlungen auf, insbesondere wenn die regional-jahreszeitlichen bzw. monatlichen Strukturen erfasst werden. Diese Strukturen sind beim Niederschlag noch weit ausgeprägter. Im Flächenmittel Hessen beträgt 1951-2000 der jährliche Niederschlagsanstieg 8,5 %, mit Maxima im Herbst (25 %) und Winter (22 %; Frühling 20%), während im Sommer ein Rückgang um 18 % eingetreten ist (mit Schwerpunkten im Juni und insbesondere August). Bei den Fluktuationen dominieren mittlere Perioden von ca. 2,2, 3,3, 5,5 und 7,5-8 Jahren, beim Niederschlag auch ca. 4,5 Jahre. Der Sonnenfleckenzyklus spiegelt sich in den analysierten Klimadaten nicht wider. Zusammen mit den Extremwerten sorgen diese Fluktuationen für zeitliche Instabilitäten der Klimatrends, insbesondere wenn relativ kurze (z.B. 30-jährige) Zeitabschnitte betrachtet werden. Die wiederum sehr vielfältigen und unterschiedlichen Ergebnisse der Extremwertanalyse spiegeln bei der Temperatur weitgehend die Trends wider, da sich die Streuung der Daten kaum verändert hat: d.h. Zunahme der Überschreitungswahrscheinlichkeit extrem warmer Ereignisse (insbesondere Frühling, überwiegend auch Sommer und Winter, am wenigsten im Herbst) und Abnahme der Unterschreitungswahrscheinlichkeit extrem kalter Ereignisse (dies im Winter bei den Tagesdaten jedoch sehr uneinheitlich). Beim Niederschlag sind die Abnahme extrem feuchter Monate im Sommer und die Zunahme extrem feuchter Tage im Herbst und Winter am auffälligsten. Langfristig folgen daraus ganz markante Änderungen der Jährlichkeiten. So ist beispielsweise 1901-2001 in Alsfeld die Jährlichkeit eines extrem feuchten Winters von 100 auf 5,6 Jahre zurückgegangen, die entsprechende Jährlichkeit eines extrem feuchten Sommers in Bad Camberg dagegen fast bis zur Unmöglichkeit angestiegen. Bei der Ursachendiskussion lässt sich in den Temperaturdaten ein deutlicher anthropogener Einfluss („Treibhauseffekt“) ausfindig machen. Abschließend wird diskutiert, inwieweit es sinnvoll ist, die beobachteten Trends, im Vergleich mit Modellprojektionen, in die Zukunft zu extrapolieren.
A satellite-based climate record of monthly mean surface solar irradiance (SIS) is investigated with regard to possible inhomogeneities in time. The data record is provided by the European Organisation for the Exploitation of Meteorological Satellites (EUMETSAT) Satellite Application Facility on Climate Monitoring (CM SAF) for the period of 1983 to 2005, covering a disk area between ±70° in latitude and longitude. The Standard Normal Homogeneity Test (SNHT) and two other homogeneity tests are applied with and without the use of reference SIS data (from the Baseline Surface Radiation Network (BSRN) and from the ECMWF (European Centre for Medium-Range Weather Forecasts) ERA -Interim reanalysis. The focus is on the detection of break-like inhomogeneities, which may occur due to satellite or SIS retrieval algorithm changes. In comparison with the few suitable BSRN SIS observation series with limited extension in time (no data before 1992), the CM SAF SIS time series do not show significant inhomogeneities, even though slight discrepancies in the surface measurements appear. The investigation of the full CM SAF SIS domain reveal inhomogeneities related to most of the documented satellite and retrieval changes, but only for relatively small domain fractions (especially in mountainous desert-like areas in Africa). In these regions the retrieval algorithm is not capable of adjusting for the changes of the satellite instruments. For other areas, e.g., Europe, no such breaks in the time series are found. We conclude that the CM SAF SIS data record has to be further assessed and regionally homogenized before climate trend investigations can be conducted.
We conducted measurements of up to the five important short-lived brominated species in the marine boundary layer (MBL) of the mid-latitudes (List/Sylt, North Sea) in June 2009 and of the tropical Western Pacific during the TransBrom ship campaign in October 2009. For the one-week time series in List mean mixing ratios of 2.0, 1.1, 0.2, 0.1 ppt were analysed for CHBr3, CH2Br2, CHBr2Cl and CH2BrCl, with maxima of 5.8 and 1.6 ppt for the two main components CHBr3 and CH2Br2. Along the cruise track in the Western Pacific (between 41° N and 13° S) mean mixing ratios of 1.0, 0.9, 0.2, 0.1 and 0.1 ppt for CHBr3, CH2Br2, CHBrCl2, CHBr2Cl and CH2BrCl were determined. Air samples with coastal influence showed considerably higher mixing ratios than the samples with open ocean origin. Correlation analyses of the two datasets yielded strong linear relationships between the mixing ratios of four of the five species (except for CH2BrCl). Using a combined dataset from the two campaigns, rough estimates of the molar emission ratios between the correlated substances were derived as follows: 9/1/0.3/0.3 for CHBr3/CH2Br2/CHBrCl2/CHBr2Cl. Additional measurements were made in the tropical tropopause layer (TTL) above Teresina (Brazil, 5.07° S, 42.87° W) in June 2008, using balloon-borne cryogenic whole air sampling technique. Near the level of zero clear-sky net radiative heating (LZRH) at 14.8 km about 2.25 ppt organic bromine was bound to the five short-lived species, making up 13 % of total organic bromine (17.82 ppt). CH2Br2 (1.45 ppt) and CHBr3 (0.56 ppt) accounted for 90 % of the budget of short-lived compounds in that region. Near the tropopause (at 17.5 km) organic bromine from short-lived substances was reduced to 1.35 ppt, with 1.07 ppt and 0.12 ppt attributed to CH2Br2 and CHBr3 respectively.
We conducted measurements of the five important short-lived organic bromine species in the marine boundary layer (MBL). Measurements were made in the Northern Hemisphere mid-latitudes (Sylt Island, North Sea) in June 2009 and in the tropical Western Pacific during the TransBrom ship campaign in October 2009. For the one-week time series on Sylt Island, mean mixing ratios of CHBr3, CH2Br2, CHBr2Cl and CH2BrCl were 2.0, 1.1, 0.2, 0.1 ppt, respectively. We found maxima of 5.8 and 1.6 ppt for the two main components CHBr3 and CH2Br2. Along the cruise track in the Western Pacific (between 41° N and 13° S) we measured mean mixing ratios of 0.9, 0.9, 0.2, 0.1 and 0.1 ppt for CHBr3, CH2Br2, CHBrCl2, CHBr2Cl and CH2BrCl. Air samples with coastal influence showed considerably higher mixing ratios than the samples with open ocean origin. Correlation analyses of the two data sets yielded strong linear relationships between the mixing ratios of four of the five species (except for CH2BrCl). Using a combined data set from the two campaigns and a comparison with the results from two former studies, rough estimates of the molar emission ratios between the correlated substances were: 9/1/0.35/0.35 for CHBr3/CH2Br2/CHBrCl2/CHBr2Cl. Additional measurements were made in the tropical tropopause layer (TTL) above Teresina (Brazil, 5° S) in June 2008, using balloon-borne cryogenic whole air sampling technique. Near the level of zero clear-sky net radiative heating (LZRH) at 14.8 km about 2.25 ppt organic bromine was bound to the five short-lived species, making up 13% of total organic bromine (17.82 ppt). CH2Br2 (1.45 ppt) and CHBr3 (0.56 ppt) accounted for 90% of the budget of short-lived compounds in that region. Near the tropopause (at 17.5 km) organic bromine from these substances was reduced to 1.35 ppt, with 1.07 and 0.12 ppt attributed to CH2Br2 and CHBr3, respectively.