ALBERT

Description: Der Ausbau Erneuerbarer Energien bedarf eines breiten Engagements lokaler Ak­teure. Kommunen mangelt es jedoch häufig an ausreichenden Ressourcen und die Rolle von Beratungs­stellen und Vermittlern wird daher immer wichtiger.

Description: Eine Teilung des deutschen Marktgebietes würde die Marktwerte erneuerbarer Energien beeinflussen. Wind und Photovoltaik (PV) im Süden Deutschlands würden an Wert gewinnen, während Erneuerbare im Norden Erlöse einbüßen würden. Bei einer auch zukünftig stärkeren Konzentration von erneuerbaren Energien im Norden bedeutet dies insgesamt einen höheren Förderbedarf für PV – Wind wäre trotz niedriger Marktwerte in den meisten Regionen wirtschaftlich. Wenn eine regionale Steuerung erreicht werden soll, müsste die auszuzahlende Förderung für neue PV-Anlagen anhand des zonenübergreifenden Referenzmarktwertes berechnet werden. Durchschnittliche Börsenstrompreise würden durch eine Gebotszonenteilung im Süden Deutschlands leicht angehoben und im Norden gesenkt, die Effekte auf Endkundenpreise und damit verbundene Anreize zur Standortwahl von Industrieunternehmen sind allerdings als gering einzuschätzen.

Description: Ethiopia is highly vulnerable to climate change, the impacts of which can be felt across different sectors. In particular forests are threatened by rising temperatures, shifting precipitation patterns and extreme weather events. Human activities like deforestation and land-use change further exacerbate climate impacts, increasing the risk of wildfires and reducing the potential of forests for carbon sequestration. However, forests and trees are of major importance for ecosystems and local communities, providing plant and animal habitat, protection against soil erosion, provision of sufficient water resources, wood for fuel and construction, and various non-timber products. In addition, climate change is increasingly impacting water resources through prolonged and more frequent droughts, leading to water scarcity, crop failures and food insecurity for millions of people in Ethiopia. At the same time, erratic and heavy precipitation events lead to increased instances of flooding and soil erosion, further compromising water availability and quality. In a similar way, soils are impacted by climate change, with temperature increases and shifting precipitation patterns leading to soil degradation and reduced soil fertility, making it harder for smallholder farmers to pursue agriculture as a livelihood. Forests and trees are particularly threatened by climate change. At the same time, they are key in both climate change mitigation and adaptation efforts. Against this background, this policy brief discusses the potential of forests and trees in addressing climate change, specifically looking at natural forest regeneration as a mitigation strategy and at agroforestry as an adaptation strategy, highlighting the unique potential of forests and trees to achieve a dual benefit for climate action. Although these strategies are considered in greater detail, it should be noted that there is no single best mitigation or adaptation strategy, but rather different mutually complementing strategies. Mitigation describes efforts to reduce greenhouse gas emissions as well as measures to enhance greenhouse gas sinks. Forest and tree-based mitigation options can be classified as efforts to maintain the remaining forest cover (reduce deforestation and degradation), and measures to increase forest cover (natural regeneration and reforestation) (Nabuurs et al., 2007). We briefly describe each strategy but focus on natural regeneration later on.

Description: Die Energiewende sorgt für einen Paradigmenwechsel von einem grundlastbasierten zu einem flexiblen Stromsystem. Die zentralen Treiber für den zunehmenden Flexibilitätsbedarf sind die Stromerzeugung durch Wind und Sonne sowie die weiterhin bestehende unflexible Stromnachfrage, die gedeckt werden muss. Die vorliegende Studie analysiert, wie im Zeitverlauf bis zum Jahr 2045 der Flexibilitätsbedarf zunimmt und wie die Betriebsweisen der verschiedenen Technologien sich anpassen können. In der Studie wird auf das Energiesystemmodell REMod zurückgegriffen, mit dem eine Analyse über die intersektorale Flexibilität bis zum Jahr 2045 möglich ist. Für kurzfristige Flexibilität können in dieser Betrachtung zum Beispiel Batterien sowie Stromimporte und -exporte eingesetzt werden. Durch die Sektorenkopplung kann bei der Wärmebereitstellung in Gebäuden ebenfalls ein erheblich angepasstes Lastmanagement erfolgen. Ein höherer Anteil an Flexibilität kann jedoch durch Stromaufnahme in Elektrolyseanlagen und die Nutzung von Power-to-X-Kraftstoffen erfolgen. So können während längerer Dunkelflauten flexible Backup-Gasturbinen eingesetzt werden, um die Versorgungssicherheit zu gewährleisten. Um die notwendige Integration der Flexibilitäts-Technologien in den verschiedenen Märkten (insbesondere Strommarkt) und Sektoren voranzutreiben, müssen technische Voraussetzung, Marktregeln sowie Regulatorik in Bezug auf Bau und Betrieb so angepasst werden, dass die Technologien ihr Flexibilitätspotential bestmöglich ausspielen können.

Description: Mit steigendem Anteil fluktuierender Erneuerbarer Energien im Stromsystem steigt auch der Bedarf an steuerbaren Kapazitäten, die Stromangebot und -nachfrage ausgleichen können, so genannte Flexibilitätstechnologien. In dieser Analyse wird der Nutzen von zehn verschiedenen Technologien, die Flexibilität bereitstellen können, für das deutsche Stromsystem im Jahr 2030 ermittelt. Die Nutzenanalyse macht deutlich, dass die Verschiebung von großen Energiemengen über einen längeren Zeitraum (saisonaler Ausgleich) den höchsten spezifischen Nutzen erreicht. Eine Schlüsseltechnologie für das Jahr 2030 sind daher Langzeitspeicher mit großen Speichervolumen, zum Beispiel in Form von Wasserstoff-Kavernenspeichern. Das Fehlen einer hierfür geeigneten Technologie würde zu hohen Effizienzverlusten führen. Die zweite Schlüsseltechnologie ist die steuerbare Leistung von Power-to-Heat1 in Wärmenetzen der allgemeinen Versorgung, die für den täglichen Ausgleich zwischen Nachfrage und erneuerbarer Erzeugung eingesetzt wird. Hier können allerdings auch andere nachfrageseitige Flexibilitäten eine ähnliche Funktion für das Stromsystem übernehmen. Die Analyse zeigt auch, dass die Erschließung der hier betrachteten Flexibilitätstechnologien, zum Beispiel durch den Abbau von regulatorischen Hemmnissen, bis zum Jahr 2030 für das Stromsystem von hoher Relevanz ist. Auch über die angenommenen Potentialgrenzen hinaus bieten insbesondere nachfrageseitige Flexibilitätstechnologien noch einen positiven Nutzen. Eine technologieoffene, marktbasierte Lösung zur Einbindung dieser Flexibilitäten könnte die unterschiedlichen Charakteristika, Nutzenniveaus sowie sich ändernde Rahmenbedingungen effizient berücksichtigen.

Description: Im Kopernikus-Projekt Ariadne wurden zufällig ausgewählte Bürgerinnen und Bürger aus ganz Deutschland in einem Forschungs- und Lernprozess zur Verkehrs- und Stromwende beteiligt. Dieser Lernprozess eröffnete neue Begegnungs- und Reflexionsräume, in denen Forschende und Bürger:innen über verschiedene Politikoptionen zur Energie- und Verkehrswende diskutieren konnten.

Description: Wohngebäude sind für 11 % der Treibhausgasemissionen in Deutschland direkt verantwortlich und für bis zu 40 %, wenn Stromverbrauch mit einbezogen wird. Um die Klimaziele gemäß dem Bundes-Klimaschutzgesetz zu erreichen, ist ein höheres Ambitionsniveau der klimapolitischen Maßnahmen in diesem Sektor erforderlich. Dieser Bericht analysiert die Governance der Evaluierungsprozesse von Maßnahmen im deutschen Gebäudesektor. Wir analysieren die Rollen der beteiligten Akteure, das institutionelle Gefüge sowie die angewandten Metriken und Methoden der Evaluierungen.

Description: Residential buildings directly contribute 11% to local greenhouse gas emissions and up to 40% of total emissions when accounting for energy use for electricity generation. In order to achieve the climate targets in line with the Federal Climate Protection Act, increased ambition level of climate policy instruments is required in this sector. In this research, we are interested in the governance of this sector and the role of evaluation: the government-mandated processes used to evaluate policy in terms of the actors, organisations and ministries involved in executing and coordinating these processes; and the metrics and methods as well as the scope and granularity of evaluations.

Description: Die Entscheidung für den Austausch oder Ersatz eines Heizsystems ist eine, die für mehr als ein Jahrzehnt getroffen wird. Oftmals berücksichtigen Verbraucherinnen und Verbraucher dabei vor allem die einmal anfallende Einbau-Investition. Die Kosten über den gesamten Lebenszyklus sind deutlich schwerer zu ermitteln und unsicher, daher werden sie häufig zu wenig in die finanzielle Überlegung mit einbezogen. In einer neuen Analyse haben Ariadne-Forschende berechnet, wie hoch unterm Strich die Kosten für verschiedene Heiztechniken in bestehenden Wohngebäuden über einen Zeitraum von 20 Jahren angesichts zukünftiger Energieträgerpreise sowie der zu erwartenden CO2-Preisentwicklung sind.

Description: There has long been a debate about climate-damaging subsidies in the German transport sector, and the financial restrictions resulting from the Federal Constitutional Court’s budget judgement at the end of 2023 have intensified the debate. This dossier is the first to convert the level of subsidies in the transport sector into negative CO2 prices to present a scientific categorisation of their significance for climate policy. The concept of implicit negative CO2 prices shows the extent to which subsidies implicitly reward citizens for emitting a tonne of CO2, rather than paying for the emissions.

Description: Subventionen im Verkehr, wie das Diesel- oder Dienstwagenprivileg, bedeuten negative CO2-Preise in Höhe von minus 70 bis zu minus 690 Euro pro Tonne CO2 und schwächen die Wirkungsweise der CO2-Bepreisung als wichtiges Instrument der Klimapolitik. Das zeigen Forschende des vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) geförderten Kopernikus-Projekts Ariadne in einer neuen Studie. Die Ariadne-Berechnungen unterstreichen, dass Deutschlands derzeitiges Steuer- und Abgabesystem im Verkehrssektor noch stark auf die Nutzung fossiler Energieträger ausgerichtet ist und so die Erreichung der deutschen Klimaziele erschwert.

Description: As part of the Earth4All project, collaborators have submitted this paper to delve further into the steps to be taken to widely transform our conventional agricultural system to provide food security and improve ecological resilience in a rapidly changing global climate. This article analyses the potential positive effects on soil ecology and crop yield of a global-scale transition to regenerative agriculture, while also considering social spreading dynamics that determine the adoption of such practices by farmers. The authors argue that the transition to a global regenerative agricultural system cannot be achieved without considering the deeper societal processes driving the effective dissemination and adoption of the change. Furthermore, the surrounding factors and conditions such as farmers’ political and institutional embeddedness, public opinion, the economic situation and the climate conditions they face within their region or community, as potential barriers hindering the transition, have to be taken into account. Therefore, it is not only the farmers’ responsibility to drive the change but also the politicians, institutions, companies and individual actors’ one which, all together, will support such transition processes.

Description: Um die ambitionierten Klimaschutzziele zu erreichen, braucht Deutschland effektive Instrumente und Maßnahmen auf nationaler, bundesstaatlicher und kommunaler Ebene. Der Erfolg dieser Politik wird maßgeblich davon abhängen, ob es gelingt, eine breite gesellschaftliche Akzeptanz und Unterstützung für diese Maßnahmen auf den entsprechenden Ebenen zu erreichen. Die Haltung der Bevölkerung wird jedoch in der Regel auf nationaler Ebene über Umfragen gemessen, die geographische Unterschiede dabei auf den subnationalen Ebenen außer Acht lassen. Im Rahmen dieser Analyse schätzen wir die durchschnittliche Bevölkerungszustimmung zu 26 Klimaschutzmaßnahmen in den Sektoren Wärme, Transport und Energie auf Bundesland-, Landkreis- und kommunaler Ebene zwischen 2017 und 2021 mittels eines mehrstufigen Regressions- und Poststratifizierungsmodells. Die Schätzungen basieren auf zwei bundesweit repräsentativen Panel-Umfragen, dem Sozialen Nachhaltigkeitsbarometer und dem Ariadne Wärme-& Wohnen-Panel. Durch die Analyse werden erhebliche regionale Unterschiede in der Zustimmung von Klimaschutzmaßnahmen in der deutschen Bevölkerung sichtbar. Die Befürwortung einzelner Klimaschutzmaßnahmen variiert teilweise um bis zu 60 Prozentpunkte zwischen den untersuchten geographischen Einheiten. In der Gesamtbetrachtung der räumlichen Disparitäten zeichnen sich bedeutsame Unterschiede zwischen Stadt- und Landbevölkerung sowie West- und Ostdeutschland ab. Im zeitlichen Verlauf haben sich dabei die Einstellungen gegenüber einzelnen Maßnahmen, wie beispielsweise dem Ausbau von Wind- und Solarkraftanlagen, angenähert, während die öffentliche Meinung zu anderen energiepolitischen Instrumenten, wie dem Kohleausstieg, im Laufe der Jahre polarisieren. Mittels einer zusätzlich durchgeführten räumlichen Panelanalyse können wir zudem zeigen, dass sich die Veränderungen von bestimmten Kontextfaktoren auf die Zustimmung von Klimaschutzmaßnahmen auf kommunaler Ebene auswirken. So finden wir einen positiven Zusammenhang zwischen der Befürwortung des Ausbaus von Wind- und Solarkraftanlagen und dem tatsächlichen Zubau an Solar- und Windkapazitäten in diesen Regionen. Ferner wird die Haltung gegenüber klimapolitischen Maßnahmen stark von räumlichen Diffusionseffekten, d.h. der Ausbreitung von Einstellungen im sozialen Umfeld, bestimmt, wie der Einfluss von Meinungsänderungen in einer Region auf deren Nachbarregionen veranschaulicht. Die in diesem Bericht und auf dem interaktiven Online-Dashboard zur Verfügung gestellten Schätzungen der Zustimmung zu Klimaschutzmaßnahmen, stellen eine wichtige Informationsgrundlage für politische Entscheidungsträger:innen dar, um den gesellschaftlichen Herausforderungen bei der Umsetzung von Klimaschutzmaßnahmen effektiv zu begegnen. Alle generierten Daten sind im Online-Dashboard „Lokale Klimaschutzeinstellungen in Deutschland“ unter https://hertie-school-ariadne.shinyapps.io/LocalAttitudesDashboard/ einsehbar.

Description: Wie schon 2021 hat der Gebäudesektor auch im vergangenen Jahr die erlaubten Emissionen gemäß Bundes-Klimaschutzgesetz überschritten. Die Fernwärme kann einen Beitrag leisten, um die Trendwende hin zur angestrebten Klimaneutralität zu schaffen. Klar ist aber auch, dass die Wärmenetze der Zukunft deutlich flexibler und effizienter werden müssen, etwa um aus erneuerbaren Quellen oder Abwärme von Rechenzentren gewonnene Wärme nutzen zu können. Angesichts der hohen Lebensdauer der Wärmenetze von etwa 50 bis 60 Jahren ist ein Umbau dieser Netze auf die Erfordernisse der Wärmewende besonders kritisch. Allerding müssen für eine erfolgreiche Anpassung verschiedene Ebenen ineinandergreifen: Die kommunale Wärmewende, die Transformation der Netze sowie die Digitalisierung der Verbrauchsmessungen. Ergebnis der Ariadne-Analyse ist, dass für die erforderlichen Umrüstungen der Netze ein massives Finanzierungsproblem besteht. So bleiben Fernwärmenetzbetreiber auf etwa 90% der Investitionskosten sitzen. Durch eine Nahverdichtung der Fernwärmeanschlüsse könnten die Kosten verringert werden. Weiterhin bietet die Nachrüstung der Wärmezähler für die Fernauslesbarkeit bis Ende 2026 die Möglichkeit, Maßnahmen zu kombinieren, etwa den Austausch der Hausstation und den hydraulischen Abgleich. Eine koordinierte Einbeziehung der handelnden Akteure könnte daher zur Trendwende im Wärmesektor beitragen.

Description: Die Dekarbonisierung des Verkehrs- und Stromsystems ist ein weitreichender Transformationsprozess, der erhebliche Veränderungen für die Menschen mit sich bringt. Er kann nur als gesamtgesellschaftliche Aufgabe gelingen, die aus Betroffenen Beteiligte macht und Interessen sowie Vorstellungen von Bürgerinnen und Bürgern berücksichtigt. Wirksame Beteiligung im Forschungs- und Politikprozess sind bei der Verkehrs- und Stromwende deshalb unabdingbar. Unterschiedliche Formate, wie Befragungen und Deliberation erlauben es, die Einstellungen aus einem Querschnitt der Gesellschaft zu Politikoptionen zu untersuchen und Betroffene somit an der Entwicklung dieser partizipieren zu lassen. In dieser Analyse untersuchen wir in zwei parallel durchgeführten Befragungen im Rahmen der Ariadne Bürgerdeliberation und einer repräsentativen Panelbefragung die Haltung der Bürger:innen gegenüber verschiedenen Politikoptionen in den Bereichen Verkehr und Strom. Das Ziel war hierbei durch die vergleichende Betrachtung besser zu verstehen, welche Optionen gesellschaftlich mitgetragen werden (und welche nicht) und aus welchen Gründen. Die Verbindung beider Zugänge bietet eine umfassende Perspektive auf die gesellschaftliche Trägerschaft der Energie- und Verkehrswende. Die Bürgerinnen und Bürger sprachen sich in beiden Bereichen – Strom und Verkehr – für möglichst gerechte und effektive politische Optionen aus. Die Mehrheit der Befragten ist bereit, Veränderungen mitzutragen, wenn gewährleistet wird, dass alle Menschen und vulnerable Gruppen Zugang zu bezahlbarer Mobilität und Energieversorgung haben. Dies spiegelt sich in der Wahrnehmung von Stärken der verschiedenen Optionen und dem Wunsch, das Beste aus den Welten und Pfaden zu kombinieren. Für die Energie- und Verkehrswende insgesamt zeigen die Bürger:innensichten die Wichtigkeit einer Politik auf, die sich sowohl an sozialen als auch ökologischen Auswirkungen orientiert. Der klimafreundliche Umbau des Energiesystems wird von einer breiten gesellschaftlichen Mehrheit in Deutschland getragen und die Menschen sind bereit, sich bei der Umsetzung aktiv zu engagieren. Bei der Frage der Art der Gestaltung wird von den 2 Bürger:innen mehrheitlich eine dezentrale Energieversorgungsstruktur bevorzugt. Damit sind jedoch sowohl Hoffnungen als auch Sorgen verbunden. In der Verkehrswende ist den Menschen eine faire Teilhabe an Mobilität wichtig, dass also die verschiedenen Mobilitätsbedürfnisse diverser gesellschaftlicher Gruppen berücksichtigt werden. Neben der sozialen Gerechtigkeit spielt in der Verkehrswende auch die Klimawirkung – also die Effektivität von Maßnahmen – eine zentrale Rolle für die gesellschaftliche Trägerschaft. Trotz verbleibendem Diskussionsbedarf der beteiligten Bürger:innen zu konkreten Umsetzungsfragen zeigen die Ergebnisse die Bereitschaft sich mit den Auswirkungen politischer Optionen auseinanderzusetzen und dadurch Wandel nicht primär als Bedrohung und Sorge, sondern als Chance auf ein inklusiveres und attraktiveres Zusammenleben zu sehen. Eine Voraussetzung für einen wissenschaftlich informierten Lernprozess ist, das Wissen zu Politikoptionen und deren Auswirkungen für die breite Gesellschaft zugänglich und erfahrbar zu machen. Sowohl wissenschaftlich fundierte Informationsangebote als auch verständigungsorientierte Diskussionen sind effektive Formate, um dies zu ermöglichen. Letztlich lebt auch dieser Lernprozess von der Bereitschaft eigene Annahmen zu hinterfragen und sich für neue bzw. andere Argumente zu öffnen, die einem bisher als wenig relevant oder kaum nachvollziehbar erschienen. Zudem unterstreicht diese Analyse, dass in wissenschaftlich gut informierten Prozessen Bürger:innensichten eine wertvolle Ressource und Chance für eine besser gesellschaftlich abgestimmte und damit tragfähigere Klimapolitik darstellen. Aus Bürger:innensicht sollten diverse Wertvorstellungen, Bedürfnisse und Interessen bei der Umsetzung der Transformationen Eingang finden. Deswegen braucht es nach Meinung der Autorinnen und Autoren dieser Analyse einen Weg, wie die Politik über diese informiert wird – eine vielversprechende Möglichkeit hierfür ist die Befähigung von Bürger:innen zur politischen Mitbestimmung durch ein möglichst heterogenes Spektrum an Beteiligungsformen. Aus dieser Sicht stellt der Einbezug von Bürger:innensichten eine Chance für eine tragfähigere, an den Bedürfnissen der Bürger:innen orientierte

Description: Eine kohärente Klimaaußenpolitik (KAP) Deutschlands ist essentiell für das Gelingen sowohl der nationalen und europäischen Energiewende als auch für die effektive Unterstützung ambitionierter Klimapolitik außerhalb der Europäischen Union. Ziel dieses Ariadne- Hintergrundpapiers ist es, einen Diskussionsbeitrag zur Strukturierung der Debatte um die Eckpunkte und Optionen zur Ausarbeitung und Weiterentwicklung der deutschen KAP-Strategie zu leisten. Dazu werden vier Kategorien relevanter Ziele unterschieden. Diese reichen von klassischen klimapolitischen Zielen über industriepolitische sowie sicherheits- und handelspolitische Ziele hin zu breiteren außenpolitischen Zielen. Für jedes Ziel müssen entsprechende Mittel identifiziert werden, mit denen es erreicht werden kann, und Barrieren, die ihm im Weg stehen und entsprechend bedacht werden müssen. Für die Charakterisierung und Analyse verschiedener Mittel werden fünf Kategorien vorgeschlagen. Eine zentrale, aber in der Bewertung konzeptionell und empirisch herausfordernde Kategorie ist dabei das Transformationspotenzial einer Maßnahme. Im Fall von Zielkonflikten und begrenzten Ressourcen müssen Ziele priorisiert werden. Wir skizzieren dafür einen analytischen Rahmen und diskutieren illustrativ mögliche Optionen zur strategischen Gesamtausrichtung. Diese umfassen zum einen KAP-Gesamtstrategien von Staaten gegenüber allen anderen Ländern, und zum anderen Strategien für spezifische Staaten (z.B. die deutsche Strategie für den Umgang mit Indien oder Südafrika). Dabei können Strategien in einem Kontinuum von maximaler Priorisierung von Klimazielen (Klimapolitik First) bis hin zur nachrangigen Behandlung (Klimapolitik als Mittel zum Zweck) verortet und entsprechend ausgestaltet werden. Neben den Inhalten der Strategie werden Fragen der Organisation und Koordination in der Entwicklung und Implementierung der KAP-Strategie in den Blick genommen und die nächsten Schritte diskutiert. Eine erfolgreiche KAP-Strategie sollte dabei von Beginn an zwischen zentralen Stakeholdern im In- und Ausland in jeweils geeigneten Formaten erarbeitet, implementiert und im Sinne eines Lernprozesses fortlaufend angepasst werden. Eine KAP sollte sich in die breitere Außen- und Sicherheitspolitik Deutschlands einfügen, da relevante Politikfelder auf verschiedenen Ebenen eng miteinander verbunden sind. Bei der Erarbeitung der neuen KAP-Strategie der Bundesregierung sollte dazu insbesondere auf Kohärenz zur deutschen Sicherheits- und der Chinastrategie geachtet werden. 2 Grundlage der Strategieentwicklung ist die Klärung möglicher Ziele und Mittel der deutschen KAP und ihrer Wechselwirkungen miteinander. Eine KAP-Strategie muss durch Analysen zu Umsetzbarkeit und Kosten, politischen Wi-derständen und Zielkonflikten informiert sein und die normativen Vorgaben der deut-schen Außenpolitik berücksichtigen.

Description: Die Energiemärkte sind seit Beginn des Angriffskriegs auf die Ukraine sehr angespannt. Gleichzeitig besteht mit Blick auf die notwendige Erreichung von Klimaneutralität bereits ein großer Transformationsbedarf mit potenziell großen ökonomischen Wirkungen. Um abzuschätzen, welche zusätzlichen ökonomischen Folgen der mittel- bis langfristige Wegfall Russlands als Lieferant fossiler Energieträger bei gleichzeitigem Festhalten an den Klimazielen hat, wird das Szenario Energiesouveränität mit dem Szenario Technologiemix verglichen.

Description: In Kapitel 5 unseres englischsprachigen Reports (Zwar et al. 2023) gehen wir vor dem Hintergrund unserer vergleichenden empirischen Analyse von Klimainstitutionen gezielt auf die anstehende Klimaschutznovelle in Deutschland ein (die Reform des Bundes- Klimaschutzgesetzes (KSG)). Dieses Dokument ist die Übersetzung des für die deutsche Debatte besonders relevanten Kapitels.

Description: Countries around the world have set increasingly ambitious targets to reduce greenhouse gas emissions and mitigate climate change. To deliver on these targets, policymakers have (i) implemented new policy instruments, (ii) increased the stringency of existing policy instruments, and (iii) created ‘climate institutions’. A substantial body of literature is devoted to the first two phenomena. Yet we know little about climate institutions, including the different types of institutions countries create and how they affect the development and stringency of climate policy (Dubash 2021; Dubash et al. 2021). This report therefore seeks to answer three research questions. First, what are climate institutions and how can we characterise them across countries? Second, what effects do climate institutions have on climate policymaking? Third, based on these findings, what lessons can we draw about the landscape of German climate institutions and what options exist for institutional reform? To address these questions, we propose a definition of climate institutions and develop a conceptual framework for analysing and comparing their effects on climate policymaking in four countries: Germany, the United Kingdom, Sweden, and Australia. We then draw on this framework and our comparative analysis to identify potentially promising reforms for German climate governance, especially in light of the proposed changes to the German climate law (the Bundes-Klimaschutzgesetz, or KSG).

Description: In diesem Papier untersuchen wir erstmalig die zukünftige direkte Kostenbelastung, die Haushalten durch unterschiedlich ansteigende Preise auf CO2-Emissionen in den Bereichen Wärme und Verkehr bis zum Jahr 2050 in Deutschland entstehen könnte. Wir stellen dazu einen methodischen Ansatz vor, in dem wir ein Energiesystemmodell mit Haushaltsdaten verknüpfen und mögliche Technologieanpassungen, wie ein Heizungswechsel oder Umstieg auf ein Elektroauto, der Haushalte unter Verwendung von Machine Learning-Methoden berücksichtigen. Um die Verbreitung verschiedener Heizenergieträger und Kraftstofftypen für Fahrzeuge sowie entsprechende Technologiewechsel der Haushalte für die Zukunft vorhersagen zu können, treffen wir einige vereinfachende Annahmen, wie uneingeschränkte Kapitalverfügbarkeit und perfekte Voraussicht der CO2-Preisentwicklung der Haushalte. Unter diesen Annahmen zeigen unsere Analysen, • dass sowohl niedrige als auch hohe CO2-Preispfade zunächst größtenteils regressiv wirken, also einkommensschwache Haushalte anteilig an ihrem Einkommen bemessen stärker belasten als einkommensstarke Haushalte. Durch unsere Vorhersagen ist jedoch eine schnelle Technologieanpassung in den einkommensschwächsten Haushalten zu beobachten, sodass die regressive Wirkung im Zeitverlauf abnimmt. • Während bei hohen CO2-Preisen im Jahr 2050 Haushalte im Mittel kaum noch CO2 emittieren, gibt es unter einem niedrigen CO2-Preispfad im Jahr 2050 noch einige, insbesondere einkommensstarke, Haushalte, die noch nicht emissionsfrei heizen und/oder Auto fahren. • Die vollständige Rückverteilung der Einnahmen aus dem CO2-Preis in Form einer Pro-Kopf-Pauschale kann sowohl unter dem niedrigen als auch unter dem hohen Preispfad bereits kurzfristig die regressive Verteilungswirkung in eine progressive Verteilungswirkung umkehren. Unsere Ergebnisse zeichnen gerade für einkommensschwache Haushalte ein recht optimistisches Bild, was zum Teil durch die einschränkenden Modellannahmen erklärt werden kann. Durch diese Annahmen wird insgesamt deutlich, dass • eine klare Kommunikation der Politik über die zukünftige CO2-Preis-Entwicklung notwendig ist, um Haushalten Sicherheiten für effiziente Investitionsentscheidungen zu bieten. • Darüber hinaus dürften stärkere, gezielte Unterstützungen für einkommensschwache Haushalte zur Überwindung von Liquiditätsbeschränkungen notwendig werden, um eine Transformation hin zu emissionsarmen Technologien sozial gerecht zu ermöglichen.

Description: Der Ausbau der Erneuerbaren Energien (EE) ist eines der Kernelemente auf dem Weg zur Klimaneutralität. Mit dem Osterpaket der derzeitigen Bundesregierung wurde eine Reihe von Gesetzen erlassen, die den Ausbau voranbringen sollen, indem neben deutlich höheren Ausschreibungen für Windenergie und Freiflächen- Photovoltaik (PV) beziehungsweise wirtschaftlichen Anreizen für Dachflächen-PV auch Genehmigungsverfahren beschleunigt und Flächen bereitgestellt werden. Zusätzlich zu offenen Fragen der technisch- ökonomischen Potenziale kommen Fragen der Akzeptanz auf Seiten der Bürgerinnen und Bürger: Was sind sie bereit mitzutragen und welche Änderungen im gesetzlichen Rahmen braucht es, um weitere gesellschaftliche Potenziale zu heben? Auch die Bundesregierung betont die Bedeutung von Akzeptanz und Teilhabe der Menschen beim Ausbau der Erneuerbaren Energien und greift Ansätze in ihrer Photovoltaik- sowie Wind-an- Land-Strategie auf. Das vorliegende Ariadne-Kurzdossier verbindet verschiedene Perspektiven, die für den Ausbau der Erneuerbaren Energien eine erhebliche Rolle spielen: Flächenpotenziale und Gestaltungsmöglichkeiten der räumlichen Steuerung des Zubaus und Rückwirkungen auf das Übertragungsnetz sowie Fragen der gesellschaftlichen Akzeptanz. Es soll bewertet werden, inwieweit die bundesweiten Ausbauziele des Erneuerbaren-Energie-Gesetzes (EEG) 2023 so umsetzbar sind, dass sie aus Bürgersicht tragfähig sind. Bürgersicht bezieht sich hierbei sowohl auf die Ergebnisse des Deliberationsprozesses mit Bürgerinnen und Bürgern im Rahmen des Projekts Ariadne (Treichel et al., 2022) als auch auf die Resultate von bundesweiten Befragungsstudien des Sozialen Nachhaltigkeitsbarometers der Energie- und Verkehrswende (SNB, Wolf et al., 2022; Wolf et al., 2021). Dabei gehen wir technologiespezifisch in der Bewertung vor und stellen dar, wie diese Bundesziele regional umgesetzt werden können, und was Bürger:innen in Deutschland über die Maßnahmen zur Erreichung der Ausbauziele denken. Dazu werden die Erkenntnisse aus den Dialogformaten mit Bürger:innen beschrieben sowie die sozio-politische und lokale Akzeptanz von Erneuerbare-Energien- Technologien auf Basis des Sozialen Nachhaltigkeitsbarometers (SNB) untersucht. Anschließend werden die einzelnen Technologien, ihre Potenziale in der Fläche sowie rechtliche Fragen in den Blick genommen. Abschließend wird ein Ariadne-Bürger-Szenario vorgestellt, welches sowohl die neuen EE-Ausbauziele, die Flächenpotenziale der Bundesländer als auch Akzeptanzfragen der Ariadne- Bürgerdeliberation mit aufnimmt.

Description: Global warming can still be limited to 1.5°C by 2100 with low overshoot while ensuring that the poor are not hit hardest by climate policies and climate impacts. This is achieved by immediately introducing broad carbon pricing together with re-distributive policies using carbon pricing revenues and further measures to reduce energy consumption, accelerate technological transitions, and transform the land sector. The results from multiple integrated assessment models show that a combination of producer and consumer-oriented measures can work together to rapidly reduce emissions. They also show that re-distributive policies buffer the impact on poor households while allowing them to reap the benefit of avoided climate impacts in the longer term. This demonstrates that a global net zero transition done right not only safeguards the climate but also protects against worsening global inequality. The comprehensive results on 1.5°C pathways in line with the Paris Agreement are synthesised in this report of the European research project NAVIGATE. The new report published at COP28 provides a blueprint for achieving a rapid, fair and efficient transformation to net zero emissions.

Description: Workshop: goal and set-up This document presents the main takeaways and insights from a workshop organised by the Ariadne Project in Brussels on 6 December 2023. Following up on the workshop we conducted last year on the evolution of EU-ETS prices through 2030 and beyond, in this year’s event we wanted to take a closer look at the functioning of the Market Stability Reserve (MSR) - also with a view on its upcoming review in 2026. The focus of the modelbased discussion was the years until 2030, but we also considered effects post 2030 in the discussion if they impacted MSR behaviour in this decade. The workshop convened experts from six organisations that operate carbon market models – academic institutions as well as carbon market analysts

Description: Bei der Energiewende auf dem Weg zur Emissionsneutralität gilt es vor allem, CO2-Emissionen so weit wie möglich zu vermeiden – durch eine zügige Umstellung auf Erneuerbare Energien, innovative klimaneutrale Produktionsverfahren etc. Für eine Netto-Null in der Emissionsbilanz reicht das allein jedoch nicht aus, denn in manchen Bereichen lassen sich Emissionen nicht oder nur sehr schwer vermeiden, zum Beispiel bei bestimmten Industrieprozessen oder in der Landwirtschaft. In dieser Analyse werden in Erweiterung des Ariadne-Szenarienreports (Luderer et al., 2021) die vielschichtigen Wechselbeziehungen zwischen Vermeidungsoptionen und CO2-Entnahmepotenzialen beleuchtet und Handlungsspielräume abgesteckt. Diese Analyse gibt Orientierungspunkte, unter welchen Bedingungen lokal in Deutschland Treibhausgasneutralität erreicht werden könnte. Es zeigt sich, dass nur die Ausnutzung aller verfügbaren Optionen, sowohl bei der Vermeidung von Restemissionen als auch bei der Entnahme von CO2 aus der Atmosphäre, Spielräume eröffnet, die gegen das hohe Risiko, dass nicht alle ambitionierten Annahmen in den Szenarien auch eintreffen werden, absichert.

Description: Zusammenfassung 1. Einleitung 2. Nach Energiewende verbleibende Restemissionen bestimmen den Bedarf an CO2-Entnahme in Deutschland in 2045 3. Angebot an CO2-Entnahme in Deutschland bis 2045 4. Diskussion der Ergebnisse Anhang Literaturangaben

Description: Die nationale und europäische CO2- Bepreisung weist ein wachsendes Einnahmenpotenzial auf (12,5 Milliarden EUR in 2021, insgesamt 178-227 Milliarden EUR bis zum Jahr 2030). Die Mittel werden dem Klima- und Transformationsfonds zugeführt und sind zweckgebunden für Maßnahmen mit energie- und klimapolitischem Bezug. ▶ Diese Einnahmen können dazu beitragen, die Kosten der Klimapolitik für einkommensschwache Haushalte abzufedern, öffentliche und private Klimaschutzinvestitionen zu erhöhen, Wettbewerbsnachteile für energieintensive Unternehmen auszugleichen und die gesellschaftliche Akzeptanz der CO 2-Bepreisung tendenziell zu stärken. ▶ Es werden folgende fünf Optionen betrachtet: Auszahlung eines Klimageldes, Senkung der Stromsteuer, Senkung von Einkommensteuern, gezielte Kompensation von Härtefällen sowie Förderprogramme. Die Optionen werden anhand ihrer volkswirtschaftlichen Effekte (Arbeits- und Investitionsanreize), Emissionswirkung, Verteilungswirkung, Verwaltungsaufwand, Effizienz und gesellschaftlichen Akzeptanz bewertet. ▶ Maßnahmen zur Entlastung von Bürgerinnen und Bürgern sind verteilungspolitisch vorteilhaft, da sie Haushalte mit geringem Einkommen relativ stärker entlasten. Zudem können sie leicht hochskaliert werden. Dadurch könnten politische Aushandlungsprozesse rund um Be- und Entlastungen befriedet und die Akzeptanz der CO2-Bepreisung in der Bevölkerung erhöht werden. ▶ Die Verwendung der Einnahmen für Förderprogramme und öffentliche Investitionen kann zu zusätzlichen Emissionsminderungen führen. Damit können Klimaziele mit einem geringeren CO2-Preisniveau erreicht werden. Gleichzeitig reizen hohe CO2- Preise jedoch auch private Investitionen an, sodass die Notwendigkeit staatlicher Förderprogramme sinkt (und höhere Rückerstattungen zum Ausgleich der Belastung durch den CO 2-Preis erforderlich werden). Die Finanzierung von Förderprogrammen sollte daher grundsätzlich in dem Rahmen erfolgen, wie sie notwendig und sinnvoll ist, und sich nicht nach dem Umfang der Einnahmen aus der CO 2-Bepreisung richten. Andernfalls erhöht sich das Risiko einer Unteroder Überfinanzierung von öffentlichen Ausgaben und Förderprogrammen. ▶ Die Bevölkerung ist bislang skeptisch gegenüber der CO2-Bepreisung, insbesondere bezüglich der wahrgenommenen Lenkungs- und Verteilungswirkung. Die CO2-Bepreisung wird mitunter als Finanzierungsinstrument für Staatseinnahmen gesehen. Förderprogrammen wird dagegen tendenziell eine höhere EfZUSAMMENFASSUNG 1fektivität zur Senkung von Emissionen unterstellt. Die Akzeptanz der CO 2-Bepreisung wie auch der Mittelverwendung hängt jedoch ebenso maßgeblich vom Informationsstand, Diskussionsprozessen und persönlichen Erfahrungen ab. Daraus folgt, dass die Transparenz im Hinblick auf die Verwendung der Einnahmen aus der CO 2-Bepreisung erhöht werden sollte. Unter anderem können Informationskampagnen helfen, ein besseres Verständnis für Wirkung und Nutzen von CO 2-Preisen und Entlastungsmaßnahmen zu vermitteln

Description: 15.000 Haushalte und mehr als 100 Fragen rund um Wärme und Wohnen in Deutschland: Im Herbst 2022 fand die zweite Erhebung des Ariadne Wärme- & Wohnen-Panels statt, das in bislang einzigartiger Weise Informationen zum Gebäudebestand und dem Endenergiebedarf mit detaillierten Angaben zu den sozioökonomischen Charakteristika der Haushalte verknüpft. Der Schwerpunkt der zweiten Panelerhebung lag auf den Auswirkungen der durch den Angriff Russlands auf die Ukraine verursachten Energiekrise auf die privaten Haushalte. Gefragt danach, wie stark die Teilnehmenden von den steigenden Energiepreisen betroffen sind und welche Maßnahmen sie dagegen ergreifen gaben so zum Beispiel lediglich 28 % der Teilnehmenden an, ihren Heizenergieverbrauch im Winter 2022/2023 stark oder sehr stark reduzieren zu wollen. Ein besonders bemerkenswertes Ergebnis ist in diesem Zusammenhang, dass nur etwa 21 % der Antwortenden angaben, die eigens für diesen Zweck entwickelte Informationskampagne der Bundesregierung mit dem Titel „80 Millionen gemeinsam für den Energiewechsel“ wahrgenommen zu haben. Eine überwältigende Mehrheit von etwa 88 % der Befragten hatte dagegen von der für Herbst 2022 geplanten, letztlich aber nie eingeführten Gasumlage gehört. Für die aktuelle Debatte um das faktische Verbot des Einbaus neuer fossil befeuerter Heizkessel höchst relevant ist das Ergebnis, dass ein Einbauverbot für Gaskessel lediglich von rund 28 % der Befragten begrüßt würde. Weiterhin interessant ist, dass 70 % der Eigentümer aus der Stichprobe die steigenden Preise im Bauhauptgewerbe als größten Hinderungsgrund für energetische Modernisierungen ansehen. Dahinter folgt als zweitwichtigstes Hindernis für die Umsetzung der Wärmewende in den eigenen vier Wänden die Unsicherheit über die Preisentwicklung verschiedener Energieträger.

Description: In the 10 Must Knows from Biodiversity Science 45 scientists present facts about biodiversity in a well-founded and generally intelligible way. They analyse the complex systems of the earth by highlighting ten key areas, each of which, in turn, is inextricably linked to all the others. And they show ways to stop the continued loss of species diversity and ecosystems, and to promote biodiversity. The underlying aim is to provide policy-makers and society with scientifically validated assessments of the latest knowledge to facilitate improved policy decisions and action at local, regional, national and global levels, in order to conserve the diversity of life – biodiversity. These are the 10MustKnows 2022: 1. Achieving climate and biodiversity protection together 2. Strengthening planetary health 3. Considering hidden biodiversity 4. Promoting biocultural habitats 5. Using forests sustainably 6. Transforming agriculture 7. Protecting land and resources 8. Expanding transnational infrastructure and education for sustainability 9. Ensuring access and open use of research data 10. Setting biodiversity-friendly incentives

Description: This article briefly outlines the geology of aquatic deposits in the Ma‘an desert, which consist of semi-consolidated gypsum layers intercalated by semi-consolidated sandstones, siltstones and mudstones with stromatolitic structures. They were deposited in a periodic river, called the Tawil River, and after that in a pond environment. The Tawil River is incised into the chalky limestone (Um Rijam Chert Limestone Formation, Eocene) and was filled later with cross-bedded sand. In the shallower parts, the river bed sediments dried out and mud cracks have been formed. Muddy deposits of the pond had been penetrated by plant roots, which traces are still quite clearly visible in some places. When the ponds dried out, salts started to precipitate forming crusts of gypsum and halides. Halides became washed away again by the next flood while gypsum remained in solid form. The outcrops are overlain by a recent soil covered by eroded chert fragments of the Um Rijam Chert Limestone Formation. The area has been influenced by tectonic events which can be made responsible for the preservation or disappearance of the river deposits. The Tawil River surrounding and the subsequent ponds had also served for ancient humans as a settlement ground and the hunting area.

Description: Dieses Papier beschreibt Empfehlungen zur Weiterentwicklung des nationalen Brennstoff-Emissionshandelsgesetzes (BEHG) – und wie ein reibungsfreier Übergang zur europäischen Ebene gestaltet werden kann. Bei der Einführung und Ausgestaltung eines EU-Emissionshandelssystem für Gebäude und Straßenverkehr (EU ETS-II) bestehen derzeit noch diverse Unsicherheiten. Unabhängig von den Entscheidungen auf europäischer Ebene identifizieren wir jedoch vier No-Regret Maßnahmen zur Weiterentwicklung des BEHG, die in allen Fällen förderlich sind: Zeitliches Vorziehen und Anhebung des Preiskorridors plus Versteigerung: Die Einführung eines Preiskorridors und die Versteigerung von Zertifikaten sollte auf das Jahr 2023 vorgezogen werden. Zudem sollte der Preiskorridor angehoben und verbreitert werden, um den neuen nationalen Klimazielen Rechnung zu tragen. BEHG Emissionsmengen analog zu Sektorzielen: Die EU-Kommission hat im Fit-for-55 Paket eine Erhöhung des deutschen ESR-Ziels auf 50% vorgeschlagen, was auch ungefähr den nationalen Zielen im Rahmen des Klimaschutzgesetzes (KSG) von 2021 entspricht. Um zu einem früheren Zeitpunkt Verbindlichkeit zu schaffen, sollten daher die BEHG-Emissionsmengen aus den KSG Sektorzielen abgeleitet werden. Direkte Pro-Kopf-Rückerstattung: Für den zu erwartenden Fall deutlich steigender CO2-Preise sollte die Bundesregierung schon vor 2023 die institutionellen Voraussetzungen für die Umsetzung des Klimagelds wie im Koalitionsvertrag beschrieben schaffen. Nationaler CO2-Mindestpreis: Bis spätestens 2025 sollte ein Mindestpreis zur eventuellen Ergänzung eines EU ETS-II vorbereitet und ggf. implementiert werden. Dadurch kann im Fall anfänglich niedriger Preise im EU ETS-II garantiert werden, dass der CO2-Preis in Deutschland weiterhin kontinuierlich ansteigt. Neben diesen Maßnahmen auf nationaler Ebene, sollte sich die Bundesregierung in den Fit-for-55 Verhandlungen einsetzen (1) für die Flexibilität zwischen EU ETS und ESR sowie (2) für ein graduelles Linking zwischen ETS-I und ETS-II. Mit beiden Maßnahmen können die sehr hohen Preisunterscheide reduziert und die Effizienz der Klimapolitik erhöht werden.

Description: Zusammenfassung 1. Einleitung 2. Zwei Unsicherheiten 3. Eckpunkte und No-Regret Optionen 4. Implikationen für die Fit-for-55 Verhandlungen

Description: Dieses Kurzdossier analysiert die Auswirkungen der Energiekrise auf die Transformation des deutschen Energiesystems zur Klimaneutralität 2045 sowie Strategien zur Beseitigung der Abhängigkeit Deutschlands von russischen Erdgasimporten.

Description: Im Sommer 2021 wurde zur Etablierung des Wärme- & Wohnen-Panels des Kopernikus-Projekts Ariadne die erste von drei jährlichen Erhebungen unter ca. 15.000 Haushalten durchgeführt. Die wiederholte systematische Befragung derselben Haushalte gestattet eine fundierte Evaluierung der Effektivität klimapolitischer Maßnahmen im Wärmesektor, da dabei erstmals Informationen zum Gebäudebestand und dem Endenergiebedarf mit detaillierten Angaben zu den sozioökonomischen Charakteristika der Haushalte verknüpft werden. Darüber hinaus werden die Präferenzen der Haushalte hinsichtlich verschiedener Klimaschutzinstrumente im Gebäudesektor ermittelt, wie zum Beispiel das Einbauverbot von Ölheizungen oder die Förderung von energieeffizienten Heizungsanlagen. Mit dem Wärme- & Wohnen-Panel wird eine einzigartige Datengrundlage geschaffen, die für die Evaluierung dieser Klimaschutzinstrumente unverzichtbar ist. Neben einer umfassenden Abfrage der Gebäudecharakteristika und Heiztechnik, auf Grundlage derer der Energiebedarf der Haushalte berechnet werden kann, lag der Schwerpunkt der ersten Erhebungswelle auf den energetischen Modernisierungstätigkeiten privater Haushalte sowie auf der Bewertung und Akzeptanz von Klimaschutzinstrumenten im Gebäudesektor. Des Weiteren wurde die Akzeptanz verschiedener Aufteilungsvarianten der Kostenbelastung der CO2- Bepreisung auf Mietende und Vermietende untersucht. Zu den bedeutendsten Ergebnissen gehört die geringe Informiertheit der an der Befragung Teilnehmenden über die CO 2-Bepreisung, ein Klimaschutzinstrument, dessen Effektivität wesentlich davon abhängt, wie gut die Bürgerinnen und Bürger darüber informiert sind. Mit einem Anteil von 46,7% gibt jedoch ein großer Teil aller Befragten an, sich eher nicht informiert zu fühlen, 13% fühlen sich gar überhaupt nicht informiert. Sehr gut informiert fühlt sich nur ein sehr geringer Teil von 3,4% der Befragten. Eine Aufteilung der Kostenbelastung der CO2- Bepreisung gemäß Bausubstanz, bei der der Kostenanteil, den Vermietende tragen, umso niedriger ist, je höher die Energieeffizienz eines Gebäudes ist, genießt jeweils die höchste Zustimmung unter den befragten Mietenden und Vermietenden. Einer hälftigen Kostenaufteilung zwischen Mietenden und Vermietenden wird von diesen beiden Gruppen zu jeweils rund 40% zugestimmt, während die vollständige Kostenübernahme durch Mietende oder Vermietende durch die jeweils Kostentragenden abgelehnt wird.

Description: Heavy metal pollution originating from anthropogenic sources like mining, industry and ship traffic is becoming an increasing threat for marine life. First evidences for human impacts on the heavy metal concentration in seawater were recorded in medieval times already. An emerging tool for palaeo-environmental applications is the heavy metal concentration in the tests of benthic foraminifera, which enable monitoring of the anthropogenic footprint on recent systems and the fossil record. The Helgoland mud area (HMA) in the German Bight is an important depositional area for fine sediments. Average sedimentation rates of up to 13 mm/yr offer high-resolution archives, which renders the site suitable for studying long-term variations of anthropogenic pollution on the marine system. The HMA also accumulates discharge from the Elbe and Weser rivers, which are affected by mining activities in their catchment areas since the Bronze Age. The concentration of chromium (Cr), manganese (Mn), nickel (Ni), copper (Cu), zinc (Zn), silver (Ag), tin (Sn) and lead (Pb) in tests of Ammonia batava was analysed along a sediment core from the HMA by laser ablation inductively coupled mass spectrometry (LA-ICP-MS). Radiocarbon datings and stable oxygen and carbon isotope stratigraphy revealed that the core is covering the Early Modern Period (~1550–1700 AD) and the post-World War II period (~1958–2009 AD). The basal unconformity of a tempestite depicts a hiatus and non-sequence between both periods ranging from 1700 to 1958 AD. The concentration of Cu, Zn, Ag and Pb was clearly elevated in the post-1950 AD part of the core indicating a markedly higher anthropogenic influence induced by industrialisation and rapid growth of cities since the 1950s. Variations in Cu, Zn, Ni, Ag and Pb concentrations were linked to mining activities and the production rates of Pb and Ag in the Harz Mountains. Redox-sensitive elements like Mn were correlated to storm surges resulting in the extensive reworking of sediment material. Therefore, the chemistry of the tests of A. batava reflects human activities and natural impacts at the same time, which allows its application for unravelling the environmental history of the North Sea and beyond.

Description: During 2 sampling campaigns single valves of a minute species of Polititapes were dredged at 26–42 m depths off the northern coast of Namibia. The shells were found in muddy and silty sediment with a high diversity of benthic life. Polititapes parvovalis sp. nov. differs from all known West and South African Veneridae and is described as new. Because of the indistinct lunule, we have assigned the new species to the genus Polititapes with reservations.

Description: Lange et al. (2020) used global climate models and global hydrological models to project how global warming might change the exposure of land and population to droughts around the world. A summary of that study including results at the global and national level is provided in the associated global ISIpedia article. Here we present additional results at the national and grid level for Turkey. Important limitations of these country-specific results are discussed in the last section of this report.

Description: Die Kommission hat ihr “Fit For 55” Paket vorgelegt, welches das 55%-Reduktionsziel für 2030 wie folgt auf die Sektoren aufteilt: Die Sektoren im bestehenden EU-Emissionshandelssystem (ETS), also hauptsächlich Strom und Industrie, sollen ihre Emissionen um 61% gegenüber 2005 mindern. Alle anderen Sektoren fallen unter die Effort Sharing Regulation (ESR) und sollen ihre Emissionen um 40% gegenüber 2005 mindern. In diesem Papier analysieren wir die notwendigen CO2-Preise zur Zielerreichung unter der Annahme, dass eine Bepreisung von CO2 das einzige Instrument der Emissionsminderung ist. Werden weitere Politikinstrumente eingesetzt, zum Beispiel Technologiestandards, dann können zwar die CO2-Preise abgesenkt und die Verteilung der Vermeidungskosten auf Haushalte und Unternehmen verändert werden; jedoch kann das Niveau der gesamtwirtschaftlichen Vermeidungskosten nur dann vermindert werden, wenn die zusätzlichen Politikinstrumente bestehende Marktversagen verringern und dabei nicht mehr neue Ineffizienzen schaffen. Die notwendigen CO2-Preise im Jahre 2030 erreichen dabei 275 EUR/t in den ESR-Sektoren (Bandbreite: 210-405 EUR/t). Diese Preise sind mehr als doppelt so hoch wie die für das ETS-Ziel notwendigen CO2-Preise (130 EUR/t, Bandbreite 95-210 EUR/t). Allerdings wird die Höhe der notwendigen CO2-Preise maßgeblich davon beeinflusst, a) wie die Emissionsminderungen zwischen ETS und ESR aufgeteilt werden, b) wie schnell der Markthochlauf emissionsfreier Technologien – insbesondere der Elektromobilität – realisiert wird und wie schnell Wind- und Solarstrom ausgebaut, sowie die notwendigen Flexibilitäten im Stromsystem durch Netzausbau, Speicher und Lastmanagement bereitgestellt werden können. Für den Fall, dass der ETS 50% der zusätzlichen Minderungen des ESR übernimmt, gleichen sich beide Preise stark an: 190 EUR/t im ETS und 195 EUR/t in der ESR. Für die Politikinstrumente ergeben sich zwei Schlussfolgerungen: Ein höherer Vermeidungsbeitrag der ETS-Sektoren könnte die CO2-Preise angleichen, und somit das 2030-Ziel kostengünstiger erreichen. Allerdings könnte eine solche Aufteilung auch zu sehr hohen ESR-CO2-Preisen zu einem späteren Zeitpunkt führen, falls kurzfristig niedrigere CO2-Preise in den ESR-Sektoren den Markthochlauf emissionsfreier Technologien ausbremsen. Dies wird aber nur dann der Fall sein, wenn der langfristige Pfad der CO2-Preise von den Investoren als nicht glaubwürdig wahrgenommen wird. Die Kostenersparnisse hängen sowohl von den Erwartungen der Investoren als auch davon ab, welche zusätzlichen Maßnahmen noch auf europäischer und nationaler Ebene implementiert werden, die die Glaubwürdigkeit der langfristigen Zielerreichung stärken. Die große Bandbreite der notwendigen CO2-Preise je nach Annahmen zum Markthochlauf zeigt die Bedeutung von komplementärem Infrastrukturausbau und Technologiepolitik. So könnten beispielsweise der Ausbau der Ladeinfrastruktur und Investitionsanreize den Markthochlauf emissionsfreier Technologien fördern. Solche Maßnahmen – wie sie auch im Fit-for-55 Paket der EU Kommision vorgesehen sind – können bestehende Marktversagen korrigieren und so den notwendigen CO2-Preis senken sowie die Sicherheit der Klimazielerreichung erhöhen. Allerdings gehen diese Maßnahmen oftmals mit versteckten Kosten einher, und ein sozialer Ausgleich ist zudem schwerer möglich, da keine Einnahmen aus der CO2-Bepreisung zur Verfügung stehen.

Description: Compound-specific radiocarbon (14C) dating often requires working with small samples of 〈 100 µg carbon (µgC). This makes the radiocarbon dates of biomarker compounds very sensitive to biases caused by extraneous carbon of unknown composition, a procedural blank, which is introduced to the samples during the steps necessary to prepare a sample for radiocarbon analysis by accelerator mass spectrometry (i.e., isolating single compounds from a heterogeneous mixture, combustion, gas purification and graphitization). Reporting accurate radiocarbon dates thus requires a correction for the procedural blank. We present our approach to assess the fraction modern carbon (F14C) and the mass of the procedural blanks introduced during the preparation procedures of lipid biomarkers (i.e. n-alkanoic acids) and lignin phenols. We isolated differently sized aliquots (6–151 µgC) of n-alkanoic acids and lignin phenols obtained from standard materials with known F14C values. Each compound class was extracted from two standard materials (one fossil, one modern) and purified using the same procedures as for natural samples of unknown F14C. There is an inverse linear relationship between the measured F14C values of the processed aliquots and their mass, which suggests constant contamination during processing of individual samples. We use Bayesian methods to fit linear regression lines between F14C and 1/mass for the fossil and modern standards. The intersection points of these lines are used to infer F14Cblank and mblank and their associated uncertainties. We estimate 4.88 ± 0.69 μgC of procedural blank with F14C of 0.714 ± 0.077 for n-alkanoic acids, and 0.90 ± 0.23 μgC of procedural blank with F14C of 0.813 ± 0.155 for lignin phenols. These F14Cblank and mblank can be used to correct AMS results of lipid and lignin samples by isotopic mass balance. This method may serve as a standardized procedure for blank assessment in small-scale radiocarbon analysis.

Description: Die Geowissenschaft betrachtet die Erde und damit auch die Entstehung von Tiefsee-Ebenen und untermeerischen Hochgebirgen aus einem anderen Blickwinkel. Um diese Herangehensweise nachzuvollziehen, hilft es, sich die Erde ohne Wasser vorzustellen. Wie die übrigen inneren Planeten unseres Sonnensystems, Merkur, Venus und Mars, ist auch die Erde von einer festen äußeren Schale, der sogenannten Erdkruste, umgeben. Dabei ist unsere Erde jedoch einzigartig darin, dass hier nicht nur eine, sondern zwei unterschiedliche Krustentypen auftreten, die kontinentale Kruste auf der einen und die ozeanische Kruste auf der anderen Seite.

Description: Geologische Prozesse und dabei entweichende wässrige Lösungen sind in vielen Bereichen der Ozeane für die Entstehung von Oasen in der Tiefsee verantwortlich. Das Leben dort ist an die spezifischen Eigenschaften der auftretenden Gesteine und chemischen Lösungen angepasst und unterscheidet sich daher erheblich von dem der normalen Tiefsee-Ebenen oder Seeberge. Zu den außergewöhnlichen Lebensräumen gehören die sogenannten Schwarzen Raucher, die sich in der Umgebung vulkanisch aktiver Bereiche bilden und an denen heiße (hydrothermale) Lösungen austreten. Dazu gehören aber auch Austrittsstellen von Gasen und Lösungen mit geringerer Temperatur, die sich häufig in den Sehelfgebieten der Kontinente oder in sehr stark sedimentierten Bereichen der Tiefsee finden. Diese werden unter dem Begriff „Cold Seeps" (,.kalte Sickerstellen") zusammengefasst, obwohl diese Stellen sehr unterschiedlich sein können.

Description: Die Erde hält eine Vielzahl natürlicher mineralischer Rohstoffe bereit, die wir in unserer hochtechnisierten Gesellschaft benötigen. Zurzeit werden fast alle diese Rohstoffe auf einer Fläche abgebaut, die weniger als ein Drittel unseres Planeten ausmacht -der Landfläche. Hier wird es jedoch immer schwieriger, reiche Vorkommen zu finden. Dies zwingt die Bergbauindustrie dazu, Lagerstätten mit geringeren Konzentrationen abzubauen bzw. nach Lagerstätten in abgelegenen Regionen der Erde oder in großer Tiefe zu suchen. Dies ist jedoch mit einem erheblichen Anstieg des Flächenverbrauchs und mit zusätzlichen Umweltbeeinträchtigungen verbunden.

Description: Bereits 1811 schickte Samuel Thomas von Sömmering elektrische Signale durch einen von Kautschuk isolierten Draht, welcher bei München durch die Isar verlegt wurde. Diese frühen Versuche scheiterten an der ungeeigneten Isolierung. Erst die Erfindung der Gutapercha-Presse 1847 durch Werner von Siemens ermöglichte die Unterwasserverlegung gut isolierter Kabel.

Description: Beyond ~13.9 cal kBP, the IntCal20 radiocarbon ( 14 C) calibration curve is based upon combining data across a range of different archives including corals and planktic foraminifera. In order to reliably incorporate such marine data into an atmospheric curve, we need to resolve these records into their constituent atmospheric signal and marine reservoir age. We present results of marine reservoir age simulations enabling this resolution, applying the LSG ocean general circulation model forced with various climatic background conditions and with atmospheric radiocarbon changes according to the Hulu Cave speleothem record. Simulating the spatiotemporal evolution of reservoir ages between 54,000 and 10,700 cal BP, we find reservoir ages between 500 and 1400 yr in the low- and mid-latitudes, but also more than 3000 yr in the polar seas. Our results are broadly in agreement with available marine radiocarbon reconstructions, with the caveat that continental margins, marginal seas, or tropical lagoons are not properly resolved in our coarse-resolution model.

Description: Die Tiefsee beginnt in einer Tiefe von 200 m. Der darüberliegende Bereich lichtdurchfluteter Wasserschichten wird „photische Zone" genannt, da hier genügend Licht zur Verfügung steht, um die Fotosynthese zu unterstützen, die für das Wachstum von Pflanzen und Algen erforderlich ist. Unterhalb von 200 m kommt nur wenig Licht an, nicht genug für die Fotosynthese. Dieser Bereich heißt Dämmerungszone oder auch „mesopelagische Zone".

Description: Die uns vertraute Grundlage des Lebens ist die Fotosynthese, die Erzeugung organischer Kohlenstoffverbindungen mithilfe des Sonnenlichts durch Pflanzen, Algen und Cyanobakterien (Primärproduktion). Diese Organismen werden als „autotroph" ("sich selbst ernährend") bezeichnet und dienen uns Menschen und anderen heterotroph ("sich von anderen ernährend") lebenden Tieren als Nahrung. In den lichtlosen Tiefen der Ozeane wurden allerdings Ökosysteme entdeckt, die gänzlich anders funktionieren.

Description: Lange galt das Meer als unendlicher Ressourcenraum, den wir Menschen nicht nachhaltig beeinflussen könnten. Heute wissen wir, dass auch das Meer endlich ist. Es wird diskutiert, ob der Mensch das gigantisch große „Ökosystem Meer" kollabieren lassen könnte. Gleichzeitig wird die Bedeutung der Meere für das Leben auf der Erde nicht mehr bestritten und die Relevanz der Meeresforschung für nachhaltiges gesellschaftliches, politisches und wirtschaftliches Handeln deutlich.

Description: Je nach Definition beginnt die Tiefsee bei 200, 500 oder 1.000 m unter der Wasseroberfläche. Die Tiefsee ist dunkel, kalt, nährstoffarm, spärlich besiedelt und steht unter dem enormen Druck der auf ihr lastenden Wassersäule. Sämtliche Tiefseeorganismen müssen diesen z. T. lebensfeindlichen Bedingungen standhalten bzw. an diese angepasst sein. An einigen Stellen, den sogenannten Hotspots, ist die Artenvielfalt jedoch trotz dieser Extrembedingungen sehr hoch.

Description: Durch das Verbrennen von Kohle, Gas und Öl hat der Mensch die Erde seit Beginn der Industrialisierung um ca. 1 °C erwärmt, mit bereits deutlich spürbaren Auswirkungen -auch für uns Menschen.

Description: Die Tiefsee wird als eines der letzten Grenzgebiete in der Erforschung unseres blauen Planeten angesehen. Zu den großen Herausforderungen, die uns den Zugang zu diesem Lebensraum erschweren, zählen neben der Dunkelheit tiefe Temperaturen (im Mittel um 2 °C), hohe Korrosion im salzigen Meerwasser, hoher Umgebungsdruck, biologischer Bewuchs (..biofouling"), stürmische See mit hohem Wellengang sowie die schwierige Datenübertragung ohne Kabel, die nur auf die Akustik beschränkt ist. Dies macht die Tiefseetechnik zu einer Spitzentechnologie, die sehr viele Analogien zur Weltraumforschung aufweist.

Description: Knowledge of bio-physicochemical variables is essential to better understand the functioning of tropical marine ecosystems, which are rich in biodiversity and provide nutrition and livelihoods to billions of people in the developing countries. This study analysed the spatial and temporal variability of phytoplankton and zooplankton with chlorophyll, primary productivity, temperature, salinity, oxygen and nutrients in the Bay of Bengal (BoB), collecting data from the World Ocean, and COPEPOD and Aqua MODIS records. The results indicated a strong gradient in bio-physicochemical conditions of the BoB, from the coast to the open sea. Specifically, the spatial variability in chlorophyll was negatively correlated (R2 = 0.59) with temperature and zooplankton, while a positive correlation (R2 = 0.70) was noted between chlorophyll and silicate, nitrate, phosphate, dissolved oxygen and salinity. All the variables exhibited a strong vertical gradient at depths up to 500 m. Temperature, nutrients, zooplankton and to a lesser extent salinity and rainfall had an influence on the annual abundance of phytoplankton. Over the long term, a significant positive trend in temperature and a significant negative trend in primary productivity were observed in the BoB. The findings of this study will be useful to draw insights on the state of fisheries habitats and the overall environmental conditions of the BoB in response to future climate changes.

Description: Four isolated occurrences of Tertiary volcanic rocks in the northern Spessart at Beilstein, Hoher Berg, Madstein and Kasselgrund are relics of volcanic vents or dikes. They display alkaline basalts (s. l.) with mainly trachybasaltic composition, which, from normative mineral contents, may be designated as nepheline-bearing alkali-olivine basalts and basanites. In part, centimetre-sized xenoliths of spinel lherzolite occur. According to Ar-Ar dating, the alkaline basalts (s. l.) from Kasselgrund have erupted at 18.1 ± 0.3 or 19.3 ± 0.4 Ma, those of Hoher Berg between c. 18 and c. 21 Ma. These ages correspond to the Vogelsberg eruption stage I. A slightly younger Ar-Ar age of 16.8 ± 0.3 Ma was recorded for the Beilstein basalt, which is in chronological accordance to the turn of Vogelsberg eruption stages II and III. Samples of all four occurrences reveal major and trace element compositions, which are different from those of the Vogelsberg basalts. Compositions of basalts of the stage III from Vogelsberg coincide most with the Spessart basalts. This signals a special position of the northern Spessart volcanic rocks either as a discrete spatial part of the Vogelsberg volcanic suite or as smaller, independent eruption centres.

Description: Weniger bekannt als die Rückseite des Monds und tiefer, als Sonnenlicht vordringen kann, ist die Tiefsee – der größte Lebensraum des Planeten. Die systematische Erforschung der Tiefsee begann im 19. Jahrhundert und ist mit 150 Jahren ein junges Forschungs­gebiet. Forschungsschiffe und Hightech Gerätschaften, die der Raumfahrttechnik in nichts nachstehen, sind notwendig, um die Tiefsee mit ihrer gewaltigen Ausdehnung naturwissen­schaftlich zu erforschen. Geologische Prozesse formen den Meeresboden und lassen Hydro­thermalquellen und kalte Sickerstellen entstehen. An diesen Orten bilden sich speziali­sierte Lebensgemeinschaften, die zum Teil extrem artenreich sind. Hier begegnen wir den Organismen aus der ewigen Finsternis: Krebsen, Fischen, Würmern, Kalmaren und mikroskopisch kleinen Lebewesen. Ein toter Wal wird zur Oase in der sonst nahrungs­armen Tiefe. Pelikanaal, Riesenassel und Co geben sich ein Stelldichein. Zusammen­hänge zwischen dem, was in den lichtdurchfluteten Bereichen der Ozeane entsteht, und den riesigen Schlickebenen und Lebensräumen auf dem Meeresgrund werden anschaulich dargestellt. Den Einfluss des Menschen auf die Tiefsee beleuchtet das Buch aus verschiedenen Perspek­tiven: als Nahrungsquelle, als Rohstofflagerstätte, als Boden für unsere Internet­kommunikation, als Klimafaktor und schutzwürdiges Gebiet, aber auch als Ort, an dem wir unsere Abfälle wiederfinden. Tauchen Sie mit unseren Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern von Senckenberg und GEOMAR hinab in die ewige Dunkelheit und erforschen die Tiefsee!

Description: Kurzfassung Die Exkursion soll einerseits einen Einblick geben in die regionale Geologie des Osteifel Vulkanfelds bzw. des Nationalen Geoparks Laacher See. Sie soll andererseits phänomenologisch Schlackenkegel und Lavaströme als Produkte strombolianischer Eruptionen mafischer Magmen sowie die Bims-dominierte Tephra plinianischer Eruptionen hochdifferenzierter gas-reicher Magmen vorstellen. Die Teilnehmer sollen zudem in die Lage versetzt werden, die vier Transportprozesse (phreato-)plinianischer Eruptionen (ballistischer Transport, Partikelfall aus Eruptionssäule, Horizontaltransport als pyroklastischer Strom aus kollabierender Eruptionssäule und Horizontaltransport durch Gasdruckwellen) durch Studium der Lithologie der Tephren zu unterscheiden. Abstract The field trip will give a regional overview on the volcanic field of the East Eifel or the National Geopark Laacher See, respectively. However, it is intended to present scoria cones and Aa-lava flows as products of strombolian eruptions as well as pumice dominated tephra as product of plinian eruptions of highly differentiated gas-rich magmas. By studying the lithology of the tephra the participants shall be enabled to differentiate between four different transport processes: ballisticly shot, air-fall out of eruption columns, horizontal transport by either pyroclastic flows (hot high-density systems) or phreatomagmatic (base) surges (cold low-density systems).

Description: The evolution of Northern Hemisphere ice sheets through the last glacial cycle is simulated with the glacial index method by using the climate forcing from one General Circulation Model, COSMOS. By comparing the simulated results to geological reconstructions, we first show that the modelled climate is capable of capturing the main features of the ice-sheet evolution. However, large deviations exist, likely due to the absence of nonlinear interactions between ice sheet and other climate components. The model uncertainties of the climate forcing are examined using the output from nine climate models from the Paleoclimate Modelling Intercomparison Project Phase III. The results show a large variability in simulated ice sheets between the different models. We find that the ice-sheet extent pattern resembles summer surface air temperature pattern at the Last Glacial Maximum, confirming the dominant role of surface ablation process for high-latitude Northern Hemisphere ice sheets. This study shows the importance of the upper boundary condition for ice-sheet modelling, and implies that careful constraints on climate output is essential for simulating realistic glacial Northern Hemisphere ice sheets.

Description: The workshop on polar lows (PLs) and mesoscale weather extremes attracted 30 scientists from China, France, Germany, Japan, Norway, Russia, the United Kingdom, and the United States to present the most recent findings on PL research and to summarize our present understanding of PLs and mesocyclones (MCs) as well as mesoscale weather extremes in the Arctic and Antarctic (see sidebar for the definition of PLs). The workshop had the following main themes: PL studies using satellite data and in situ observations, climatological aspects, PLs in reanalyses and model simulations, environments for PL genesis and operational aspects, polar mesoscale weather phenomena, and air–ocean–ice interactions. The workshop was concluded by a roundtable discussion resulting in recommendations for future research and actions.

Description: The number of non-indigenous aquatic species (NIS) has rapidly increased globally. The majority of published evidence on the effects of NIS on local communities is from single species studies in which the interactive effects of NIS are not considered. Here we present experimental evidence of separate and interactive effects of two widespread non-indigenous benthic predators, the round goby (Neogobius melanostomus) and the North American mud crab (Rhithropanopeus harrisii) on benthic invertebrate communities in a shallow coastal ecosystem of the Gulf of Riga, the Baltic Sea. The two species have recently colonized multiple sub-basins of the Baltic Sea and due to their rapid range expansion, increasing densities and local functional novelty, they are expected to have strong separate or interactive effects on native communities. Our laboratory experiment demonstrated that round goby and mud crab exerted a significant predation pressure on different benthic invertebrate species and the effects of the studied predators were largely independent. Predation was stronger at higher temperature compared with low temperature treatment. Among the studied invertebrate species gammarid amphipods were consumed the most. Interestingly, round goby did not prey on the mud crabs despite a large size difference of the studied predators.

Description: Subduction initiation is a cornerstone in the edifice of plate tectonics. It marks the turning point of the Earth's Wilson cycles and ultimately the supercycles as well. In this paper, we explore the consequences of subduction zone invasion in the Atlantic Ocean, following recent discoveries at the SW Iberia margin. We discuss a buoyancy argument based on the premise that old oceanic lithosphere is unstable for supporting large basins, implying that it must be removed in subduction zones. As a consequence, we propose a new conceptual model in which both the Pacific and the Atlantic oceans close simultaneously, leading to the termination of the present Earth's supercycle and to the formation of a new supercontinent, which we name Aurica. Our new conceptual model also provides insights into supercontinent formation and destruction (supercycles) proposed for past geological times (e.g. Pangaea, Rodinia, Columbia, Kenorland).

Description: The thecate dinoflagellates of the family Oxytoxaceae are reviewed. The synonymy of the species of the genera Oxytoxum and Corythodinium (= Pyrgidium) is analysed in order to facilitate the identifications. Seventy-one species have been placed in the genus Oxytoxum. Only twentynine species are accepted after a comparison of the original descriptions and recent observations from Mediterranean, Atlantic and Pacific Oceans. Most of the remaining species are considered synonyms of other species of Oxytoxum or placed in Corythodinium or other genera. Species such as O. gladiolus or O. schauinslandii are resucitated as senior synonyms of species more commonly reported in the literature. From the sixteen species placed in Corythodinium, only C. carinatum and C. michaelsarsii are considered synonyms of other congeneric species. Six taxa initially described as species of Oxytoxum are transferred into Corythodinium. The new combinations are C. brunellii comb. nov., C. milneri comb. nov., C. mucronatum comb. nov., C. radiosum comb. nov., C. robustum comb. nov. and C. strophalatum comb. nov. A new species is proposed, C. hasleae sp. nov., for a taxon misidentified as O. milneri.

Description: The positive degree-day (PDD) model provides a particularly simple approach to estimate surface melt from land ice based solely on air temperature. Here, we use a climate and snow pack simulation of the Greenland ice sheet (Modèle Atmosphérique Régional, MAR) as a reference, to analyze this scheme in three realizations that incorporate the sub-monthly temperature variability differently: (i) by local values, (ii) by local values that systematically overestimate the dampened variability associated with intense melting or (iii) by one constant value. Local calibrations reveal that incorporating local temperature variability, particularly resolving the dampened variability of melt areas, renders model parameters more temperature-dependent. This indicates that the negative feedback between surface melt and temperature variability introduces a non-linearity into the temperature – melt relation. To assess the skill of the individual realizations, we hindcast melt rates from MAR temperatures for each realization. For this purpose, we globally calibrate Greenland-wide, constant parameters. Realization (i) exhibits shortcomings in the spatial representation of surface melt unless temperature-dependent instead of constant parameters are calibrated. The other realizations perform comparatively well with constant parametrizations. The skill of the PDD model primarily depends, however, on the consistent calibration rather than on the specific representation of variability.

Description: To understand the lowland riverine phytoplankton community (of species and functional groups), and to investigate the effects of abiotic factors on phytoplankton variance during the high-flow season, 59 sites of the Treene catchment, northern Germany, were visited in December 2014, where 327 species belonging to six taxonomic groups and 21 phytoplankton functional groups were observed. Bacillariophyta, especially benthic pennales (corresponding to the functional group TB), were dominant in most of the study area. Cyanobacteria (specifically indicated by the functional groups M and S1), which are typically found in lake environments, were also found in the main stream of the River Treene. Furthermore, Euglenophyta (represented by the functional groups W1 and W2) showed a higher percentage in the headwaters. A redundancy analysis indicates that the land-use pattern and physiochemical condition co-contributed to the phytoplankton community variance. The total explained variance (68.4 %) of phytoplankton data was partitioned into three parts: purely physiochemical factors contributed to 24.1 % of the explanation, followed by land-use characteristics (15.6 %), and their shared effects (28.7 %). The functional groups W1 and W2 exhibited a strong positive correlation to the percentage of agricultural land use. The percentages of urban land use and phosphate concentration in the stream were interrelated with the functional groups Lo and M, which indicates mesotrophic to eutrophic water conditions. The unexplained variance (31.6 %) may result from hydrological regimes, which will be taken into account in subsequent studies.

Description: Within the COST action EMBOS (European Marine Biodiversity Observatory System) the degree and variation of the diversity and densities of soft-bottom communities from the lower intertidal or the shallow subtidal was measured at 28 marine sites along the European coastline (Baltic, Atlantic, Mediterranean) using jointly agreed and harmonized protocols, tools and indicators. The hypothesis tested was that the diversity for all taxonomic groups would decrease with increasing latitude. The EMBOS system delivered accurate and comparable data on the diversity and densities of the soft sediment macrozoobenthic community over a large-scale gradient along the European coastline. In contrast to general biogeographic theory, species diversity showed no linear relationship with latitude, yet a bell-shaped relation was found. The diversity and densities of benthos were mostly positively correlated with environmental factors such as temperature, salinity, mud and organic matter content in sediment, or wave height, and related with location characteristics such as system type (lagoons, estuaries, open coast) or stratum (intertidal, subtidal). For some relationships, a maximum (e.g. temperature from 15–20°C; mud content of sediment around 40%) or bimodal curve (e.g. salinity) was found. In lagoons the densities were twice higher than in other locations, and at open coasts the diversity was much lower than in other locations. We conclude that latitudinal trends and regional differences in diversity and densities are strongly influenced by, i.e. merely the result of, particular sets and ranges of environmental factors and location characteristics specific to certain areas, such as the Baltic, with typical salinity clines (favouring insects) and the Mediterranean, with higher temperatures (favouring crustaceans). Therefore, eventual trends with latitude are primarily indirect and so can be overcome by local variation of environmental factors.

Description: Ice-shelf basal melting is the largest contributor to the negative mass balance of the Antarctic ice sheet. However, current implementations of ice/ocean interactions in ice-sheet models disagree with the distribution of sub-shelf melt and freezing rates revealed by recent observational studies. Here we present a novel combination of a continental-scale ice flow model and a calibration technique to derive the spatial distribution of basal melting and freezing rates for the whole Antarctic ice-shelf system. The modelled ice-sheet equilibrium state is evaluated against topographic and velocity observations. Our high-resolution (10-km spacing) simulation predicts an equilibrium ice-shelf basal mass balance of −1648.7 Gt a−1 that increases to −1917.0 Gt a−1 when the observed ice-shelf thinning rates are taken into account. Our estimates reproduce the complexity of the basal mass balance of Antarctic ice shelves, providing a reference for parameterisations of sub-shelf ocean/ice interactions in continental ice-sheet models. We perform a sensitivity analysis to assess the effects of variations in the model set-up, showing that the retrieved estimates of basal melting and freezing rates are largely insensitive to changes in the internal model parameters, but respond strongly to a reduction of model resolution and the uncertainty in the input datasets.

Description: Winter wind storms related to intense extra-tropical cyclones are meteorological extreme events, often with major impacts on economy and human life, especially for Europe and the mid-latitudes. Hence, skillful decadal predictions regarding the frequency of their occurrence would be of great socio-economic value. The present paper extends the study of Kruschke et al. (2014) in several aspects. First, this study is situated in a more impact oriented context by analyzing the frequency of potentially damaging wind storm events instead of targeting at cyclones as general meteorological features which was done by Kruschke et al. (2014). Second, this study incorporates more data sets by analyzing five decadal hindcast experiments – 41 annual (1961–2001) initializations integrated for ten years each – set up with different initialization strategies. However, all experiments are based on the Max-Planck-Institute Earth System Model in a low-resolution configuration (MPI-ESM-LR). Differing combinations of these five experiments allow for more robust estimates of predictive skill (due to considerably larger ensemble size) and systematic comparisons of the underlying initialization strategies. Third, the hindcast experiments are corrected for model bias and potential drifts over lead time by means of a novel parametric approach, accounting for non-stationary model drifts. We analyze whether skillful probabilistic three-category forecasts (enhanced, normal or decreased) can be provided regarding winter (ONDJFM) wind storm frequencies over the Northern Hemisphere (NH). Skill is assessed by using climatological probabilities and uninitialized transient simulations as reference forecasts. It is shown that forecasts of average winter wind storm frequencies for winters 2–5 and winters 2–9 are skillful over large parts of the NH. However, most of this skill is associated with external forcing from transient greenhouse gas and aerosol concentrations, already included in the uninitialized simulations. Only over East Asia and the Northwest Pacific, the Northwest Atlantic as well as the Eastern Mediterranean the initialized hindcasts perform significantly better than the uninitialized simulations. While no significant differences are evident between anomaly- and full-field-initialization, initializing the model's ocean component from GECCO2-ocean-reanalysis yields slightly better results than from ORA-S4, especially over the Northeast Pacific. Additionally, it is shown that the novel parametric drift-correction approach – estimating potential cubic drifts with parameters linearly changing in time – is more appropriate than the standard procedure – estimating constant model drifts via the lead-time-dependent bias – and, hence, yields higher skill estimates.

Description: Global Positioning System (GPS) radio occultation (RO) temperature data are used to validate MPI-ESM (Max Planck Institute – Earth System Model) decadal hindcast experiments in the upper troposphere and lower stratosphere (UTLS) region between 300 hPa and 10 hPa (8 km and 32 km) for the time period between 2002 and 2011. The GPSRO dataset is unique since it is very precise, calibration independent and covers the globe better than the usual radiosonde dataset. In addition it is vertically finer resolved than any of the existing satellite temperature measurements available for the UTLS and provides now a unique one decade long temperature validation dataset. The initialization of the MPI-ESM decadal hindcast runs mostly increases the skill of the atmospheric temperatures when compared to uninitialized climate projections with very high skill scores for lead-year one, and gradually decreases for the later lead-years. A comparison between two different initialization sets (b0, b1) of the low-resolution (LR) MPI-ESM shows increased skills in b1-LR in most parts of the UTLS in particular in the tropics. The medium resolution (MR) MPI-ESM initializations are characterized by reduced temperature biases in the uninitialized runs as compared to observations and a better capturing of the high latitude northern hemisphere interannual polar vortex variability as compared to the LR model version. Negative skills are found for the b1-MR hindcasts however in the regions around the mid-latitude tropospheric jets on both hemispheres and in the vicinity of the tropical tropopause in comparison to the b1-LR variant. It is interesting to highlight that none of the model experiments can reproduce the observed positive temperature trend in the tropical tropopause region since 2001 as seen by GPSRO data.

Description: Recent literature reports that the future of seaweed aquaculture lies in two directions; in the medium term towards high value products such as functional foods and nutraceuticals, whereas in the longer term the feeding of humanity will require expanded production of low trophic level products from the sea. We make a case that species of Ulva are easy to grow, can be commercially successful in integrated systems, are particularly successful for nutrient removal (bioremediation) in land-based systems, and are beneficial as feed components for marine animals. There is a diverse and rapidly growing literature on health benefits from the consumption of Ulva. We provide evidence for a prediction that current technological and market constraints will be overcome, and that Ulva will become a major component of global marine aquaculture.