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Forschung

Auf diesen Seiten stellt der Bereich Klimatologie seine Forschungsschwerpunkte vor.

Paläoklimatologie

PaläoklimatologieIn der Paläoklimatologie wird die Vergangenheit des Klimasystems untersucht, zu Zeiten, bevor es instrumentelle Messungen gab. Sogenannte Proxydaten (Stellvertreterdaten), also historische Aufzeichnungen und natürliche Klimaarchive wie Baumringe, Eisbohrkerne oder Korallen, bieten quantitative Informationen über die Variabilität des Erdsystems in der Vergangenheit. Im Vergleich mit Klimamodell-Szenarien der Vergangenheit kann man so Rückschlüsse auf die zugrundeliegenden Prozesse ziehen.

Unsere Gruppe untersucht vor allem  Änderungen der Temperatur und des Wasserkreislaufs über dem Nordatlantik, Eurasien und im Mittelmeerraum über die letzten 2000 Jahre. Dazu benutzen wir statistische Methoden, die instrumentelle und verschiedene Proxydaten verknüpfen, um ein räumliches Bild des Klimas samt Unsicherheiten zu erhalten. Aus dem Vergleich mit Klimamodellsimulationen sollen so die Antriebe und Prozesse verstanden werden, die langsame Änderungen der Mitteltemperatur, des Niederschlags und der Häufigkeit von Extremereignissen in Europa kontrollieren.

Extremereignisse

ExtremereignisseWetterextreme sind Ereignisse, die - für den jeweiligen Ort oder die jeweilige Jahreszeit - selten auftreten. Dies können z.B. Starkniederschläge, Überflutungen oder ein besonders heißer Tag oder eine Hitzewelle sein. Wenn über einen längeren Zeitraum, z.B. eine Jahreszeit, gehäuft Extreme oder ein langanhaltendes Extrem auftreten, spricht man von einem Klimaextrem. Zum Beispiel sind El Nino Ereignisse oder der heiße Sommer von 2003 Klimaextreme.

Wetter- und Klimaextreme wie die Elbeflut von 2002 haben nicht unbedingt etwas mit dem menschgemachten Klimawandel zu tun. Außerdem sind Extremereignisse nicht notwendig katastrophal - in der Definition interessiert nur, wie selten sie sind. In der Atacamawüste zum Beispiel, ist ein bei uns normaler Regenguss ein Extremereignis - in der Wüste sorgt er für ein prächtiges Blütenmeer.

Allerdings haben viele Extremereignisse tatsächlich schwerwiegende Folgen für Mensch und Natur. So haben die Elbeflut von 2002 und der Hitzesommer 2003 Schäden in Milliardenhöhe verursacht, und der El Nino von 1998 hat einen großen Teil der Infrastruktur von Ecuador zerstört.

Weil Extremwetter potentiell so zerstörerisch ist, untersucht unsere Arbeitsgruppe, wie häufig bestimmte Ereignisse wie z.B. Starkniederschläge oder Hitzewellen in der Vergangenheit aufgetreten sind, wie stark diese Häufigkeiten von Jahrzehnt zu Jahrzehnt schwanken, und wie sie sich in den verschiedenen Klimaszenarien für die Zukunft wahrscheinlich verändern würden. Dazu benutzen wir moderne statistische Methoden, speziell der Extremwertstatistik.

Klima des Mittelmeerraums

Von Wolfgang Staudt (Creative Common License), Ausschnitt.Der Mittelmeerraum gilt als "Hotspot" des Klimawandels. Man geht davon aus, dass es künftig wahrscheinlich eine größere Zahl von extremen Hitzetagen gibt, häufigere und längere Hitzewellen, eine größere Variabilität der Sommertemperaturen und in allen Jahreszeiten weniger Niederschlag und somit Wasserknappheit. Der Klimawandel wird entsprechende Auswirkungen auf Ökosysteme, Wirtschaft und Gesellschaft haben. Unsere Arbeitsgruppe untersucht Trends im mediterranen Klima, insbesondere auch in Extremereignissen, und geht der Frage nach, welchen Anteil natürliche Variabilität an diesen Trends hat, und welche durch nicht-natürliche Einflüsse erklärt werden müssen. Neben Beobachtungsdaten kommen auch regionale Klimamodelle zur Anwendung.

Methodenentwicklung

Verallgemeinerte ExtremwertverteilungFür praktisch jede Fragestellung in der Klimatologie werden statistische Methoden benötigt. Wenn man aus Baumringen oder Eisbohrkernen Informationen über das Klima der Vergangenheit gewinnen will, wendet man Regressionsverfahren an. Um das Verhalten von Wetterextremen zu untersuchen, benutzt man die Extremwertstatistik. Und wenn man ein Szenario für das regionale Klima Hessens in 50 Jahren entwickeln will, kann man mit statistischen Verfahren in die groben globalen Klimamodelle "hineinzoomen". Unsere Gruppe steht in engem Kontakt mit führenden Statistikgruppen in Europa und den USA und passt deren Ansätze an die speziellen Anforderungen der Klimaforschung an.