Kira, Julia und Elisa haben die Session “Palaeoclimate modeling: From time-slices and sensitivity experiments to evaluating transient simulations for improved future projections” mit geleitet, und Nils die Session "Understanding carbon cycle – climate interactions during the Quaternary through the study of oceanic circulation, vegetation, and wildfires".

Des weiteren haben wir folgende Beiträge präsentiert:

• Tom zu den Auswirkungen von Vulkanausbrüchen auf Overshoot-Szenarien
• Elisa zu Klimaschwankungen zwischen kalten und heißen Klimazuständen
• JP zum Klimawechelspiel zwischen Süd- und Nordhalbkugel in der letzten Kaltzeit
• Julia zur Vegetation vor mehr als 30 Millionen Jahren
• Nils zu Vegetation und asiatischem Sommermonsun in der letzten Kaltzeit
• Yana zur Reaktion der terrestrischen Vegetation auf Wetterextreme
• Kira zur Modellierung der letzen Warmzeit mit ICON 
   

Die Studie analysiert mit Hilfe von Pseudo-Proxy-Zeitreihen, wie Proxy-Eigenschaften wie Altersauflösung und Unsicherheit die Rekonstruktionen beeinflussen. Sie zeigt, dass die Altersunsicherheit die größte Einschränkung ist in Zeiträumen, die mehr als 40.000 zurückliegen, für die keine Radiokohlenstoffdatierung verfügbar ist. Die Fähigkeit des Algorithmus globale Temperatursignale aus verzerrten Daten zu extrahieren wirkt sich auf Schätzungen für Zeiträume wie das Letzte Glaziale Maximum und des Letzten Interglazials aus.

Das Papier hebt kritische Einschränkungen in aktuellen Temperaturrekonstruktionen aufgrund der Eigenschaften von Proxydaten hervor und schlägt Strategien zur Verbesserung der Rekonstruktionsmethoden vor. Lesen Sie hier mehr (in Englisch).

Publikationen, die im Rahmen der Dissertation enstanden sind (in Englisch):

• Ziegler, E., Weitzel, N., Baudouin, J.-P., Kapsch, M.-L., Mikolajewicz, U., Gregoire, L., Ivanovic, R., Valdes, P. J., Wirths, C., and Rehfeld, K.: Patterns of changing surface climate variability from the Last Glacial Maximum to present in transient model simulations, preprint (accepted to Clim. Past), doi.org/10.5194/egusphere-2024-1396, 2024.
• T. Laepple, E. Ziegler, N. Weitzel, R. Hébert, B. Ellerhoff, P. Schoch, B. Martrat, O. Bothe, E. Moreno-Chamarro, M. Chevalier, A. Herbert & K. Rehfeld (2023): Regional but not global temperature variability underestimated by climate models at supradecadal timescales. Nature Geoscience, 16. doi:10.1038/s41561-023-01299-9
• E. Ziegler & K. Rehfeld (2020): TransEBM v. 1.0: Description, tuning, and validation of a transient model of the Earth’s energy balance in two dimensions, Geoscientific Model Development, 14.doi:10.5194/gmd-14-2843-2021

In unserer neuen Studie untersuchen wir die Auswirkungen eines vorgeschlagenen Ansatzes zur CO₂-Entfernung auf das Erdsystem: modulare Prozessketten, die die direkte Abscheidung von CO₂ aus der Luft, die elektrochemische Umwandlung des abgeschiedenen Gases in Senkenprodukte und die anschließende Produktlagerung kombinieren. Wir kommen zu dem Ergebnis, dass diese Prozessketten mit erneuerbaren Energien betrieben werden können und nur minimale Auswirkungen auf das Klima oder den Kohlenstoffkreislauf haben. Die Umwandlung von Flächen wird jedoch erheblich sein, wenn die Wirkungsgrade nicht ausreichen und wir uns zu sehr auf die Entfernung von Kohlendioxid verlassen. Unsere Studie beinhaltet einen neuen expliziten Modellierungsansatz für die CO₂-Entfernung in einem umfassenden Erdsystemmodell. Damit ist sie auch ein spannender technischer Fortschritt, der dazu beiträgt, unser Verständnis von nachhaltigen Wegen in die Zukunft zu verbessern.

Wir haben unsere Forschung auf einer Reihe Konferenzen und Workshops präsentiert und das #ZukunftslaborErde gestartet. Die Früchte unserer Forschung wurden in sieben Manuskripten und sieben Preprints publiziert. Die gesamte Liste ist hier zu finden und einen guten Startpunkt bieten:

• Choblet, M. A., Bühler, J. C., Novello, V. F., Steiger, N. J., and Rehfeld, K.: A continental reconstruction of hydroclimatic variability in South America during the past 2000 years
• Weitzel, N., Andres, H., Baudouin, J.-P., Kapsch, M.-L., Mikolajewicz, U., Jonkers, L., Bothe, O., Ziegler, E., Kleinen, T., Paul, A., and Rehfeld, K.: Towards spatio-temporal comparison of simulated and reconstructed sea surface temperatures for the last deglaciation

In 2024 haben wir außerdem Nils Weitzel, nun an der Universität Bristol, und Valdir Novello, jetzt an der Universität Brasília, verabschiedet. Wir freuen uns auf ein baldiges Wiedersehen. Gleichzeitig haben wir Julia Brugger, Edwige Fifame, Melanie Nagel, Sebastian Franz und Yingxin Li als neue Gruppenmitglieder willkommen geheißen.

Zu guter Letzt durften wir noch den Preis für mutige Wissenschaft für Kira und den Nachhaltigkeitspreis für eine Disseration der Universität Tübingen für Beatrice feiern.

Wir danken allen Kolleg:innen, Studierenden und Menschen, die dieses Jahr für uns besonders gemacht haben. Einen guten Rutsch und wir sehen uns in 2025!

Publikationen zu der Dissertation (in Englisch):

• Ellerhoff, B. and Rehfeld, K.:  Probing the timescale dependency of local and global variations in surface air temperature from climate simulations and reconstructions of the last millennia
• Ellerhoff, B. et al.: Contrasting State‐Dependent Effects of Natural Forcing on Global and Local Climate Variability
• Schillinger, M., Ellerhoff, B. et al.:  Separating internal and externally forced contributions to global temperature variability using a Bayesian stochastic energy balance framework

Neben Kira wurden auch Prof. Dr. Christiane Werner von der Universität Freiburg und Prof. Dr.-Ing. Lena Maier-Hein vom Deutschen Krebsforschungszentrum und dem Nationalen Centrum für Tumorerkrankungen Heidelberg mit den Forschungspreisen des Landes Baden-Württemberg ausgezeichnet. Wir gratulieren Prof. Werner und Prof. Maier-Hein ganz herzlich.

Erfahren Sie mehr über alle drei Preisträgerinnen in der Preisbekanntgabe hier, über Kiras Auszeichnung in der Pressemitteilung der Universität oder sehen Sie sich das Festvideo zu Kiras Forschung an, das bei der Preisverleihung gezeigt wurde.

Elisa und Kira haben die Session "Palaeoclimate modeling: from time-slices and sensitivity experiments to transient simulations into the future" geleitet, und Nils hat die Sessions "Vegetation-wildfire-climate interactions during the Quaternary: insights from data and models" und "Dansgaard–Oeschger events: Past tipping events" geleitet.

Des weiteren haben mehrere SPACYs ihre Arbeit präsentiert:

• Baudouin, J.-P., Weitzel, N., Jonkers, L., Dolman, A. M., and Rehfeld, K.: Reconstructing the global mean surface temperature of the last 130 thousand years, https://doi.org/10.5194/egusphere-egu24-12199
• Racky, M., Pollak, F., Ziegler, E., Weitzel, N., and Rehfeld, K.: Objective tuning of an EMIC using present-day observations and Last Glacial Maximum climate reconstructions, https://doi.org/10.5194/egusphere-egu24-15867
• Riebandt, B., Adam, M., Ziegler, E., and Rehfeld, K.: Preconditioned biosphere flux extremes in terrestrial carbon cycle models and reanalyses in the recent past, present, and future, https://doi.org/10.5194/egusphere-egu24-5617
• Savytska, Y., Smolii, V., and Rehfeld, K.: Towards digital filter methods for CO2 sink and source identification, https://doi.org/10.5194/egusphere-egu24-11278
• Schürmann, T., Adam, M., and Rehfeld, K.: Implications of biosphere variability for future emission budgets and carbon dioxide removal, https://doi.org/10.5194/egusphere-egu24-5361
• Weitzel, N., Racky, M., Braschoß, L., and Rehfeld, K.: Computationally efficient evaluation of Earth System Models in the presence of complex uncertainties, https://doi.org/10.5194/egusphere-egu24-10541
• Ziegler, E., Weitzel, N., Baudouin, J.-P., Kapsch, M.-L., Mikolajewicz, U., Gregoire, L., Ivanovic, R., Valdes, P., Wirths, C., and Rehfeld, K.: Dependence of simulated variability of surface climate on model complexity – insights from an ensemble of transient simulations of the Last Deglaciation, https://doi.org/10.5194/egusphere-egu24-11984

Durch interdisziplinäre Zusammenarbeit und praxisnahen Einblick in die Forschung stellt das #ZukunftslaborErde nicht nur eine wertvolle Bildungsinitiative dar, sondern auch einen aktiven Schritt in Richtung einer klimafreundlichen Zukunft.

Stay tuned für weitere Updates aus dem #ZukunftslaborErde!

Wir entwickeln eine neue Methode, um zeitskalenabhängige Charakteristika transienter Simulationen der letzten Deglaziation mit rekonstruierten Meeresoberflächentemperaturen zu vergleichen. Die Zuverlässigkeit und Robustheit wird in idealisierten Experimenten getestet. Anschließend demonstrieren wir die Methode, indem wir die Abweichungen zwischen einem Ensemble von transienten Simulationen und einer globalen Synthese von rekonstruierten Meeresoberflächentemperaturen quantifizieren. Die Reihenfolge der Simulationen unterscheidet sich erheblich zwischen den betrachteten Regionen und Zeitskalen, was wir auf stärker regional begrenzte Temperaturschwankungen in den Rekonstruktionen als in den Simulationen zurückführen. Die Gründe für diesen Unterschied müssen noch untersucht werden.

Hier geht es zum Beitrag in der Mediathek.

Auch in 2023 hatten wir tolle studentische Projekte. Wir gratulieren hier nochmal herzlich Laura Fink, Johannes Grabenstein, Felix Pollak, Muriel Racky, Leoni Rath, Magdalena Ritzau, Sonja Spälter, Stephan Sprinz, Irene Trombini, Nina van Hasz, Daniele Voglis und Mitja Ziegler zu ihren Abschlussarbeiten.

Einen ersten Einstieg in die Früchte unserer Arbeit im letzten Jahr gibt es zum Beispiel hier:

• Regional but not global temperature variability underestimated by climate models at supradecadal timescales

Und nun auf ein Neues in 2024!

EGU23-9705 | Posters on site | CL1.2

On the global synchronicity of glacial vegetation changes 

Nils Weitzel, Moritz Adam, Maria Fernanda Sanchez Goñi, Marie-Pierre Ledru, Vincent Montade, Coralie Zorzi, and Kira Rehfeld

Mon, 24 Apr, 14:00–15:45   Hall X5 | X5.129

Dienstag:

EGU23-2600 | Posters on site | CL1.2.4

Reconstructing climate fields with terrestrial climate archives, isotope-enabled GCMs and Data Assimilation  

Mathurin A. Choblet, Janica C. Bühler, Nathan J. Steiger, Valdir F. Novello, and Kira Rehfeld

Tue, 25 Apr, 14:00–15:45   Hall X5 | X5.183

Mittwoch:

CL1.2  Palaeoclimate modeling: from time-slices and sensitivity experiments to transient simulations into the future 

Including Milutin Milankovic Medal Lecture

Co-organized by NP5/OS4

Convener: Kira Rehfeld | Co-conveners: Manuel Chevalier, Marie-Luise Kapsch, Nils Weitzel, Julia Hargreaves, Marcus Lofverstrom

Orals | Wed, 26 Apr, 10:45–12:30 (CEST), 14:00–18:00 (CEST) Room F1

Posters on site | Attendance Mon, 24 Apr, 14:00–15:45 (CEST) Hall X5

EGU23-9335 | Orals | ITS2.1/NP0.4

Emulating internal and external components of global temperature variability with a stochastic energy balance model and Bayesian approach 

Maybritt Schillinger, Beatrice Ellerhoff, Robert Scheichl, and Kira Rehfeld

Wed, 26 Apr, 11:15–11:25   Room N1

EGU23-2885 | Orals | CL1.2

Atmosphere-mediated response of the Southern Hemisphere hydroclimate in simulations of spontaneous Dansgaard-Oeschger-like oscillations 

Irene Trombini, Nils Weitzel, Muriel Racky, Paul Valdes, and Kira Rehfeld

Wed, 26 Apr, 11:30–11:40   Room F1

EGU23-9813 | Orals | CL1.2

Past and future changes of temperature and precipitation variability in climate model projections and transient simulations of the Last Deglaciation  

Elisa Ziegler and Kira Rehfeld

Wed, 26 Apr, 11:50–12:00   Room F1

EGU23-10553 | Orals | ERE2.2

Comparing the effects of large scale solar farms on climate and regional surface energy budget in different climate models 

Arya Samanta, Moritz Adam, Mathias M. May, and Kira Rehfeld

Wed, 26 Apr, 15:25–15:35   Room 0.96/97

Donnerstag:

EGU23-6205 | Posters on site | CL1.2.2

Determining SISALv2-speleothem growth rates during the Holocene 

Janica C. Buehler, Valdir F. Novello, Nils Weitzel, Denis Scholz, and Kira Rehfeld

Thu, 27 Apr, 10:45–12:30   Hall X5 | X5.182

EGU23-12377 | Posters on site | CL4.7

Thermodynamic assessment of simulations of the last deglaciation with an Earth system model of intermediate complexity 

Muriel Racky, Irene Trombini, Klaus Pfeilsticker, Nils Weitzel, and Kira Rehfeld

Thu, 27 Apr, 16:15–18:00   Hall X5 | X5.228

EGU23-3191 | Orals | CL1.2.2 | Highlight

Paleoclimatic and paleoenvironmental changes in the Pantanal region during the Holocene based on speleothem records 

Valdir Novello, Magdalena Ritzau, Francisco Cruz, Janica Buehler, and Kira Rehfeld

Thu, 27 Apr, 17:20–17:30   Room 0.49/50

Freitag:

EGU23-6584 | Posters on site | CL3.2.1

Consequences of the spatial configuration of Carbon Dioxide Removal for its potential to withdraw atmospheric CO2 

Moritz Adam, Matthias M. May, Thomas Kleinen, Arya Samanta, and Kira Rehfeld

Fri, 28 Apr, 08:30–10:15   Hall X5 | X5.168

EGU23-14772 | Posters on site | CL3.2.6

Sustainable Pathways under Climate Variability 

Kira Rehfeld and the SPACY research group members

Fri, 28 Apr, 08:30–10:15   Hall X5 | X5.179

Zeitraum: 14:00-15:00 MEZ

Ort: Geo- und Umweltforschungszentrum (GUZ), Schnarrenbergstr. 92-94, Tübingen, Seminarraum 3U03 oder auf Zoom (für die online-Teilnahme bitte formlos bei Moritz Adam anmelden)

Zielpublikum: Bachelor- und Masterstudierende in einem naturwissenschaftlichen Studium (z.B. Geo- und Umweltwissenschaften, AEG, Physik, Informatik)

Ablauf:

1. Who on Earth is SPACY?: Überblick zur Forschung in der SPACY-Gruppe
2. Derzeitige Projekte und Ideen für künftige Projekte
3. Raum für Fragen und Diskussionen
4. Offenes Ende

Gastbeger:innen: Prof. Dr. Kira Rehfeld und die SPACY research group

Die folgenden Kernpunkte fassen ihre Arbeit zusammen:

• Sie kombinierten Bayes'sche Inferenz und konzeptionelle Klimamodellierung, um die globale Temperaturvariabilität aus Klimamodellen unterschiedlicher Komplexität zu ermitteln.
• Der Ansatz kann erzwungene und nicht erzwungene Beiträge zu globalen Temperaturschwankungen auf verschiedenen Zeitskalen erfolgreich trennen.
• Stochastische Energiebilanzmodelle (EBM) können die globale Temperaturvariabilität von komplexeren Klimamodellen weitgehend reproduzieren.

Wir freuen uns über diesen neuen Beitrag zum Verständnis der globalen Temperaturvariabilität.

International Climate Protection fellowships (https://www.humboldt-foundation.de/en/apply/sponsorship-programmes/international-climate-protection-fellowship).

Kontaktinformationen finden Sie auf der Main Page.

Patrizia Schoch analysierte die simulierten Veränderungen der Jet-Charakteristika in Datensätzen aus zwei transienten Simulationen, die die letzte Deglazialisierung abdecken. Sie fand heraus, dass sich der Jet für die meisten Regionen und Jahreszeiten polwärts verlagert, dass aber hemisphärische Unterschiede bei den Veränderungen der Jet-Intensität und -Variabilität auftreten.

Laura Braschoß trennte thermodynamische, dynamische und nichtlineare Beiträge zu den simulierten Veränderungen des Nettowasserflusses der Erdoberfläche zwischen einem vorindustriellen und einem letztglazialen Klimazustand. Während die thermodynamischen Veränderungen die Richtung der Veränderungen in den meisten Regionen korrekt vorhersagen, müssen die dynamischen und nichtlinearen Beiträge berücksichtigt werden, um das Ausmaß der Veränderungen abschätzen zu können.

Eva Lüdke bewertete die biophysikalischen Auswirkungen einer modellierten Veränderung der Waldoberfläche auf die Temperatur. Dazu verglich sie ein Szenario, bei dem die globale Landoberfläche vollständig bewaldet ist, mit einem Szenario, bei dem die Landoberfläche eine Wüste darstellt, unter Verwendung des Modells mittlerer Komplexität PlaSim. Sie stellte eine Abkühlung in den Tropen und eine Erwärmung in den höheren Breiten fest, die auf Veränderungen der Albedo und der Verdunstung zurückzuführen ist, was mit früheren Erkenntnissen übereinstimmt, sich aber aufgrund der seitherigen Entwicklung von PlaSim in der Größenordnung unterscheidet.