TUM Technische Universität München

Klinik und Poliklinik für Dermatologie und Allergologie
ZAUM Zentrum Allergie und Umwelt
Fachgebiet für Ökoklimatologie
Lehrstuhl für Ingenieurgeologie

KLIMAGRAD - Auswirkungen des Klimawandels in den Alpen - Erfassung mittels Höhengradienten


Im Botanischen Alpengarten am Schachen soll ein phänologisches Beobachtungsprogramm als Basis für ein langfristiges Monitoring etabliert werden. Er ist dabei Teil eines Netzwerkes von Gärten, die die Auswirkungen der Klimaveränderungen auf pflanzliche Lebensrhythmen in arktisch-alpinen Regionen untersuchen. In der kurzen Vegetationszeit wird das phänologische Verhalten zehn heimischer Arten beobachtet und ein neuer Beobachtungsschlüssel ausgearbeitet. Zusätzlich werden entlang von Höhengradienten phänologische Beobachtungen an Baumarten der montanen Stufe durchgeführt und in Abhängigkeit von Höhe und Standorteigenschaften analysiert. Somit soll jeweils die aktuelle und potentielle Lage der Baum- bzw. Waldgrenze bestimmt sowie deren potentiellen Wanderungsgeschwindigkeiten abgeschätzt werden. Dazu sollen anhand von eigenen Aufnahmen und entsprechenden Datenbanken höhenabhängige Veränderungen der Saatgutmenge und Keimfähigkeit untersucht werden. Durch den Vergleich der aus den Klimadaten gewonnenen Vegetationsperiode und den tatsächlich beobachteten Temperaturreaktionen soll ein zeitlicher Trend der Verschiebung von Wachstumszonen und Baumgrenze abgeleitet werden. Die Ergebnisse liefern Hinweise auf potentiell gefährdete Arten, die aufgrund zu langsamer Reaktionsfähigkeit oder fehlender Rückzugsmöglichkeiten durch starke Temperaturerhöhung bedroht sind.

Weiterhin werden biogene und anthropogene Quellen von flüchtigen Kohlenwasserstoffverbindungen (NMHCs) als wichtige, klimarelevante Ozonvorläufersubstanzen mit einem auf der Umweltforschungsstation Schneefernerhaus (UFS) positionierten GC-FID System (Gaschromatograph mit Flammenionisationsdetektion) untersucht. Neben der kontinuierlichen on-line Messung dieser NMHCs auf der UFS werden auch deren Verbreitung unter verschiedenen meteorologischen Bedingungen entlang der KLIMAGRAD-Höhengradienten im Werdenfelser Land im Rahmen von Messkampagnen betrachtet. Die genaue Zusammensetzung dieser NMHCs liefert entscheidende Informationen über die Beiträge von Emissionen biogener und anthropogener Herkunft zur Produktion von Ozon, Aerosolen und anderer photochemisch gebildeter klimarelevanter Substanzen. Hierbei ist es wichtig die Entstehungs- und Transportmechanismen dieser Substanzen auch in meteorologisch und topographisch komplexen Systemen zu verstehen. Bisherige Untersuchungen waren v.a. auf Ballungszentren mit hohem Anteil anthropogener Emissionen bzw. Flugzeugmessungen in der freien Atmosphäre konzentriert Die Entwicklung der Mischungsverhältnisse unter dem Aspekt unterschiedlicher Höhenstufen und meteorologischer Bedingungen längs von Gradienten mit Höhendifferenzen von ca. 2000 m, ist weitgehend unbekannt. Hierbei sollen sowohl großräumige Transporte und troposphärische Hintergrundkonzentrationen auf der UFS sowie lokale biogene und anthropogene Emissionsprozesse kombiniert untersucht werden. Die Kombination mit weiteren auf der UFS kontinuierlich gemessenen Spurengasen und Aerosolen ermöglicht eine Aufschlüsselung und Quantifizierung der Quellbeiträge und liefert wichtige Hinweise zur Diskriminierung von Luftmassen aus der atmosphärischen Grenzschicht bzw. der freien Troposphäre.

KLIMAGRAD wird vom Bayerischen Staatsministerium für Umwelt und Gesundheit gefördert.

Aufschlüsselung anthropogener und biogener Quellen von Spurengasen auf der UFS Schneefernerhaus

Im Rahmen aktueller Forschungen zur Klimaveränderung liegt besonderes Gewicht auf der Thematik des Kohlendioxids (CO2) als wichtigem Treibhausgas. Das Hauptaugenmerk liegt v.a. auf der globalen Verteilung und der Beobachtung von Langzeitvariationen. Ein großer Forschungsbedarf besteht hingegen noch bei Prozessen auf lokalen und regionalen Skalenebenen, da sowohl die hohen raum-zeitlichen Variabilitäten der Quellen- und Senkenstärken als auch der atmosphärischen Mischungsvorgänge einen hohen Grad an Komplexität aufweisen. Wichtig hierfür ist eine Unterscheidung zwischen anthropogenen und biogenen Quellen auch hinsichtlich einer großräumigen Kohlenstoffbilanzierung. Neuerungen in der Messtechnik ermöglichen es seit kurzem, Mischungsverhältnisse von stabilen Kohlenstoffisotopen auch kontinuierlich zu erfassen und über deren Isotopieverhältnisse (u.a. d13CO2) Rückschlüsse auf die Quellen und Herkunftsgebiete zu ziehen.

Besondere Bedeutung erlangt die bodengebundene Messung von Formaldehyd als Indikator biogener VOC Oxidation, der Verbrennung von Biomasse und hinsichtlich der bodengebundenen Überprüfung von Satellitenmessungen von Formaldehyd (HCHO). HCHO ist eine Schlüsselsubstanz in der Atmosphärenchemie, wichtige Radikalquelle und Ozonvorläufersubstanz und ein wichtiger Indikator für atmosphärische photochemische Aktivität. Von besonderer Bedeutung ist die Aufschlüsselung der Entstehungsmechanismen. Hierbei muss zwischen primärer und sekundärer Entstehung sowie zwischen anthropogener und biogener Herkunft unterschieden werden. HCHO ist ein bekanntes Tier- und Humankarzinogen.

Durch die Verknüpfung des 13CO2-Isotopieverhältnisses und HCHO mit den zahlreichen zusätzlich auf der UFS kontinuierlich gemessenen atmosphärischen Spurengasen (v.a. NMHCs) und Aerosolen, soll anhand multivariater Rezeptormodellierung und anderer statistischer Verfahren einerseits eine Aufschlüsselung nach anthropogenen und biogenen Quellen erfolgen, als auch eine wichtige Information über die Herkunft und das Alter von Luftmassen abgeleitet werden.

Beobachtung des Permafrosts am Zugspitzgipfel

Veränderungen im Permafrost sind nicht nur ein langfristiger Klimaindikator, sie haben auch eine grundsätzliche praktische Bedeutung für Gebäudegründungen und für Felssturzgefahren.

Der Lehrstuhl für Ingenieurgeologie der TU München beobachtet seit vielen Jahren das verhalten des Permafrosts im Bereich des alten Kammstollens: Zur Permafrost-Website des Lehrstuhls für Ingenieurgeologie

Seit kurzem ist jetzt auch das Institut für Astronomische und Physikalische Geodäsie der TU München mit der Ermittlung von zeitlichen Massenänderungen in der Zugspitze mittels Gravimetrie beschäftigt. Zur Website von Christian Ackermann

Einfluß des Hochgebirgsklimas auf Allergien und Umweltkrankheiten

Durch den Klimawandel ist mit einer weiteren Verstärkung der Allergieproblematik zu rechnen, nicht nur durch längere Blühzeiten Pollentragender Pflanzen, sondern auch durch Einwanderung neuer Allergieauslöser.

In diesem Projekt sollen die Einflüsse des Hochgebirgsklimas auf allergische
Reaktionen im Experiment, in der Kultur und am Menschen untersucht werden.

Die Pollenfalle des ZAUM
Die Pollenfalle des ZAUM

Zunächst müssen die Allergierelevanten Umweltbedingungen im Höhenklima charakterisiert werden mit Messungen von Allergen-Quellen (Pflanzen), Allergen-Trägern (Pollen, Sporen) sowie allergenhaltige Aerosolen in unterschiedlichen Höhenlagen. An freiwilligen Probanden und ausgewählten Patienten soll der Einfluss des Hochgebirgsklimas auf Parameter der allergischen Reaktivität unter standardisierten Bedingungen untersucht werden. Im interdisziplinären Ansatz von Dermatologen, Allergologen, Meteorologen, Klimatologen, Toxikologen und Biologen sollen sich Hinweise auf Möglichkeiten der Prävention und Therapie untersucht werden.

Ansprechpartner
Prof. Dr. Annette Menzel
TUM - WZW
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Tel. +49 8161 714-740
Fax +49 8161 714-753

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Christian Ackermann
TUM - IAPG
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Tel. +49 89 / 289 231 87


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Prof. Dr. Jeroen Buters
TUM - ZAUM
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Fax +49 89 4140-3453

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Dr. Michael Krautblatter
TUM Ingenieurgeologie
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Prof. Dr. Dr. Johannes Ring
TUM – Klinik am Biederstein
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Fax +49 89 4140-3171

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Letzte Änderung: Oktober 2012