Wie beeinflusst der Klimawandel den hydrologischen Kreislauf der Adria und den Meeresspiegel? Eine Studie des CMCC schlägt eine innovative Sichtweise vor, indem sie einen klimatischen Downscaling-Ansatz verwendet, um Vorhersagen über den hydrologischen Kreislauf der Adria bis 2050 zu liefern.
Diese Arbeit stellt einen der ersten Versuche dar, den küstennahen hydrologischen Kreislauf des Adriatischen Beckens vollständig und hochauflösend zu modellieren.
Aber wer ist das CMCC? Das CMCC (Euro-Mediterranean Center on Climate Change) ist eine italienische Forschungseinrichtung, die sich mit der Untersuchung und Analyse des Klimawandels beschäftigt, mit besonderem Fokus auf den Mittelmeerraum.
Gegründet im Jahr 2005, widmet sich das Zentrum der Entwicklung von Modellen, Werkzeugen und wissenschaftlichen Studien, um die Klimadynamik und die Auswirkungen des Klimawandels auf globaler und regionaler Ebene besser zu verstehen. Das CMCC arbeitet mit Universitäten, Forschungseinrichtungen und internationalen Organisationen zusammen, um Klimavorhersagen zu liefern, die Entwicklung klimabezogener Phänomene zu untersuchen und Strategien zur Minderung der negativen Auswirkungen des Klimawandels zu entwickeln.
Seine Aktivitäten reichen von der Klimamodellierung über die Untersuchung von Ökosystemen bis hin zu sozioökonomischen Fragen im Zusammenhang mit der Umwelt. Insbesondere zeichnet sich das CMCC durch seine Fähigkeit aus, verschiedene wissenschaftliche Disziplinen wie Meteorologie, Ozeanographie, Ökologie und Wirtschaft zu integrieren, um eine ganzheitliche und fortschrittliche Sicht auf klimatische Phänomene zu bieten, sowohl auf globaler Ebene als auch speziell für die Mittelmeerregion.
Obwohl es Teil des Mittelmeers ist, weist die Adria einzigartige lokale Merkmale auf, die sie besonders anfällig für den Klimawandel machen.
Die langfristigen physikalischen und biogeochemischen Dynamiken dieses Beckens folgen nicht genau den globalen Trends der Ozeane.
Infolgedessen können die lokalen Klimarisiken im Vergleich zu den globalen Durchschnittswerten verstärkt oder abweichend sein, was zu intensiveren und unterschiedlichen Auswirkungen in der Region führt.
Eine kürzlich vom CMCC im Rahmen des Projekts AdriaClim durchgeführte Studie hat gezeigt, dass eine Reduktion des 35% des Flussabflusses von über 140 Flüssen, die in die Adria münden, erhebliche Auswirkungen auf die Schichtung des Wassers und den Anstieg des Meeresspiegels haben wird.
Das nördliche und das südliche Becken der Adria werden von diesen Veränderungen unterschiedlich betroffen sein, wobei die Auswirkungen im nördlichen Sektor stärker ausgeprägt sind.
Die Ergebnisse der Studie zeigen, dass die Reduktion des Flussabflusses gegenteilige Effekte zu denen der globalen Erwärmung haben kann.
Insbesondere kann die Verringerung des Abflusses die Dichteschichtung des Wassers schwächen, was die Bildung dichterer Wasserströme begünstigt und somit den gesamten Anstieg des Meeresspiegels reduziert.
Dieses Ergebnis stellt eine Umkehrung der traditionell mit der globalen Erwärmung verbundenen Effekte dar, die tendenziell den Anstieg des Meeresspiegels aufgrund der thermischen Ausdehnung des Wassers verstärken.
Der hydrologische Kreislauf der Adria: ein Schlüsselelement für die Küstenanfälligkeit
Die Schlussfolgerungen des von Giorgia Verri geleiteten Forschungsteams sind entscheidend, um das aktuelle und zukünftige Klima der Adria besser zu verstehen.
Diese Studie trägt wesentlich zu einem besseren Verständnis der Anfälligkeit der Küstengebiete bei, indem sie Probleme wie den Rückzug der Küstenlinie, die Eutrophierung der Küstengebiete, das Eindringen des Salzwassers und die Versalzung des Binnenwassers anspricht.
Laut der Forscherin müssen klimatische Projektionen auf Küstenebene eine detaillierte Darstellung der multiphysikalischen und multiskaligen Prozesse integrieren, die den hydrologischen Küstenkreislauf beeinflussen.
Dieser Ansatz ist unerlässlich, um zuverlässige Vorhersagen über die Salinität des Wassers und die rnMeeresspiegelanstieg auf verschiedenen Zeitskalen, von kurz- bis langfristig.
Klimamodellierung und zukünftige Szenarien
Die Studie verwendete ein Hochemissionsszenario, das sogenannte RCP8.5, um die Entwicklung des Flussabflusses und dessen Auswirkungen auf die Dichteschichtung und den Meeresspiegelanstieg im Zeitraum von 1992 bis 2050 zu bewerten.
Dank eines integrierten Ansatzes, der die Atmosphäre, die Hydrologie, die Meereszirkulation und die Biogeochemie berücksichtigt, bietet die Studie einen umfassenden Überblick über die klimatische Zukunft des Adriatischen Beckens.
Die Ergebnisse sind signifikant: Die Verringerung des Flussabflusses, kombiniert mit der Zunahme der Verdunstung, kann die Dichteschichtung des Wassers in der Nördlichen Adria verringern, die Bildung dichterer Wasserarten erhöhen und den Meeresspiegelanstieg mildern.
Diese Effekte stehen im Gegensatz zu den allgemein mit der globalen Erwärmung verbundenen Effekten, die tendenziell den Meeresspiegel durch thermische Ausdehnung erhöhen.
Implikationen für zukünftige Studien
Die Studie stellt einen Fortschritt im Verständnis der klimatischen Dynamiken der Adria dar und bietet eine Modellierung, die die Komplexität der lokalen Prozesse berücksichtigt.
Diese Ergebnisse sind grundlegend für die Durchführung genauer Studien zur Küstenverwundbarkeit und zur Entwicklung von Anpassungsstrategien an den Klimawandel auf lokaler Ebene.
Doch sehen wir im Detail, was die in www.frontiersin.org veröffentlichte Studie besagt: die wissenschaftlichen Aspekte der Forschung.
Klimaprojektionen für die Adria und die Rolle des Flussabflusses
Globale Klimamodelle, bekannt als GCM (Global Climate Models), sind die Hauptquelle für Daten zum Verständnis des Klimawandels auf globaler Ebene.
Diese Modelle sind jedoch nicht in der Lage, zuverlässige Details für Küstenmeere und lokale Klimaauswirkungen zu liefern, da ihre begrenzte Auflösung keine genaue Darstellung physikalischer Prozesse im kleinen Maßstab ermöglicht (Holt et al., 2017).
Um diese Einschränkung zu überwinden, wird das klimatische Downscaling verwendet, ein Prozess, der es ermöglicht, Informationen auf lokaler Ebene zu verfeinern, ausgehend von den großskaligen Daten der GCM.
Es gibt zwei Haupttypen des Downscalings: das dynamische, das physikalische Modelle verwendet, und das statistische, das auf mathematischen Algorithmen basiert.
Auch das Downscaling weist jedoch Einschränkungen auf, darunter hohe Rechenkosten und die Schwierigkeit, den Küstenwasserzyklus genau darzustellen (Drenkard et al., 2021).
Ein besonders relevanter Aspekt für Küstengebiete ist die Dichteschichtung des Ozeans, die direkt die marinen Dynamiken und lokalen Ökosysteme beeinflusst.
Bestehende Studien zum Mittelmeer haben die Folgen des Klimawandels auf die Wasserschichtung noch nicht im Detail analysiert.
Die Region der Adria ist besonders wenig untersucht worden, obwohl sie anfällig für Klimaauswirkungen ist (Parras-Berrocal et al., 2022).
Die Rolle des Flussabflusses
Im Kontext der Adria spielt der Flussabfluss eine Schlüsselrolle und macht dieses Becken zu einem der Hauptverdünnungsgebiete des Mittelmeers.
Der Po, der größte Fluss der Region, trägt fast ein Drittel des gesamten Süßwasserabflusses ins Meer bei.
Frühere Studien haben gezeigt, dass ein übermäßiger Abfluss die Bildung von dichtem Wasser verhindern kann, während eine Verringerung des Flussabflusses die Salinität und die lokale Dynamik der Adria erheblich verändern kann (Vilibić et al., 2016).
Bis heute hat keine Studie eine vollständige und detaillierte Modellierung der Rolle des Flussabflusses in den zukünftigen Klimaprojektionen für die Adria geliefert.
Diese Forschungslücke könnte das Verständnis des Klimawandels auf lokaler Ebene behindern und die Analyse der potenziellen Auswirkungen auf die Küstenhydrologie erschweren.
Klimatisches Downscaling für die Adria
Um diese Lücke zu schließen, wurde im Rahmen des Projekts AdriaClim ein hochauflösendes Klimamodellierungssystem für die Adria entwickelt, das ein Netzwerk miteinander verbundener physikalischer Modelle verwendet.
Das System berücksichtigt alle Hauptkomponenten des Wasserkreislaufs, von der Atmosphäre über die Hydrologie bis hin zur Hydrodynamik, den Wellen und der marinen Biogeochemie.
Das regionale Klimamodell, Teil der Initiative Med-CORDEX, wurde als Grundlage für das Downscaling verwendet und deckt einen Zeitraum von 1992 bis 2050 ab.
Dieser Ansatz ermöglicht die Simulation des Verhaltenso dell’Adriatischen Meer in Szenarien mit hohen Emissionen, wie dem RCP8.5, mit einer horizontalen Auflösung von bis zu 2 km.
Insbesondere wurden etwa 145 Einzugsgebiete modelliert, die in das Adriatische Meer münden, und zum ersten Mal eine vollständige Vorhersage des Flussabflusses bis 2050 erstellt.
Auswirkungen des Flussabflusses auf die Schichtung
Die Ergebnisse der Simulationen zeigen, dass eine signifikante Verringerung des Flussabflusses, die bis 2050 auf etwa 37% geschätzt wird, direkte Auswirkungen auf die Schichtung der adriatischen Gewässer haben wird.
Diese Reduktion wird besonders im Winter und Frühling ausgeprägt sein und die verschiedenen Unterbecken unterschiedlich beeinflussen.
Im Nördlichen Adriatischen Meer wird die Verringerung des Abflusses und die Zunahme der Verdunstung zu einer Reduktion der Dichteschichtung führen.
Infolgedessen wird es zu einer verstärkten Bildung von dichtem Wasser kommen, das dazu neigt, in die Tiefe zu sinken und die lokalen marinen Dynamiken zu verändern.
Im Gegensatz dazu wird im Südlichen Adriatischen Meer die Oberflächenerwärmung gegenüber dem Anstieg der Salinität überwiegen, was zu einer ausgeprägteren Schichtung in den Tiefenwassern führt.
Bildung von dichtem Wasser und Meeresspiegelanstieg
Einer der interessantesten Aspekte, die aus den Simulationen hervorgehen, betrifft die Zunahme der Bildung von dichtem Wasser im Nördlichen Adriatischen Meer, mit einem Anstieg von 150% bis 2050.
Dieses Phänomen, das durch die Verringerung des Flussabflusses und die Zunahme der Verdunstung bestimmt wird, führt zu einem stärkeren Absinken des Wassers, mit direkten Auswirkungen auf die thermohaline Zirkulation des Beckens.
In Bezug auf den Meeresspiegelanstieg (TSL) zeigen die Ergebnisse eine signifikante Variation zwischen den verschiedenen Unterbecken.
Im Nördlichen Adriatischen Meer führt die Verringerung des Süßwasserabflusses zu einem moderaten Anstieg des Meeresspiegels, während im Südlichen Adriatischen Meer die thermische Ausdehnung überwiegt, was zu einem ausgeprägteren Anstieg führt.
Bis 2050 wird ein durchschnittlicher Meeresspiegelanstieg von etwa 3 mm/Jahr auf globaler Ebene erwartet, mit lokalen Spitzenwerten von bis zu 5 mm/Jahr im südlichen Becken.
Schlussfolgerungen
Das hochauflösende Klimadownscaling-System, das für das Adriatische Meer implementiert wurde, stellt einen wichtigen Fortschritt im Verständnis der zukünftigen Dynamiken dieses Beckens dar.
Die Studie zeigt, dass der Flussabfluss eine entscheidende Rolle bei der Modulation der Dichteschichtung und der Bildung von dichtem Wasser spielt und dazu beiträgt, die Auswirkungen der globalen Erwärmung, insbesondere im Nördlichen Adriatischen Meer, zu mildern.
Die zukünftigen Projektionen zeigen auch, dass der Anstieg der Salinität und der Verdunstung signifikante Auswirkungen auf die Schichtung und den Meeresspiegelanstieg haben werden.
Die räumliche und zeitliche Variabilität dieser Phänomene erfordert jedoch weitere Studien, um die lokalen Auswirkungen, insbesondere in den anfälligsten Küstengebieten wie der Lagune von Venedig, genauer zu quantifizieren.
Abschließend stellt das Klimadownscaling ein wesentliches Instrument dar, um zuverlässige und detaillierte Projektionen des zukünftigen Klimas in Küstenregionen wie dem Adriatischen Meer bereitzustellen und die Entwicklung effektiverer Anpassungsstrategien zur Bewältigung des Klimawandels zu ermöglichen.
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