Lead
Anthropogene Emissionen von Kohlendioxid (CO2) und anderen Treibhausgasen stören das Klimasystem mit weitreichenden Konsequenzen für Natur und Gesellschaft. Das wissenschaftliche Verständnis dieser komplexen Veränderungen zu verbessern ist ein vorrangiges Forschungsziel. Modelle des Erdsystems simulieren Klimaänderungen und die Flüsse von Kohlenstoff und von weiteren biogeochemischen Elementen zwischen Atmosphäre, Land, Ozean und Ozeansedimente. Diese Modelle erlauben Quellen und Senken der wichtigen Treibhausgase CO2, Methan (CH4) and Lachgas (N2O) zu quantifizieren, Prozesse und Rückkoppelungen zwischen Klima und biogeochemischen Kreisläufen zu studieren und Hypothesen zu testen.

Lay summary

Unsere Forschungsstrategie zielt auf ein quantitatives Verständnis des Erdsystems durch die Kombination von Beobachtungsdaten und Modellen.  Mit dem Bern3D-LPX Modell erstellen wir transiente Klimasimulationen über glaziale-interglaziale Zyklen und die nächsten tausend Jahre für eine Palette von Treibhausgasen und Isotopen. Bern3D-LPX Modelensembles werden in Kombination mit Beobachtungsdaten für wahrscheinlichkeitsbasierte Szenarienrechnungen eingesetzt. Ein Fokus ist auf den Treibhausgasen CO2, CH4 und N2O und deren marinen und terrestrischen Quellen und Senken. Ein umfassender Satz von Variablen wird modelliert und mit Proxydaten und instrumentellen Daten verglichen. Von Interesse sind zum Beispiel, marine Parameter wie Kohlenstoffisotope, die Tiefe der Lysokline, pH, biologische Produktivität, und Flüsse an Opal, Kalzit, und organischen Partikeln. An Land sind Änderungen in der Fläche von Feuchtgebieten, Mooren und Permafrostgebieten und deren Quellen an Treibhausgasen von Relevanz.

Ein Projektschwerpunkt fokussiert auf die anthropogene Störung des Erdsystems und Pfade zur Dekarbonisierung der Wirtschaft. Emissionen aus Landnutzung, Treibhausgas-Klima Rückkoppelungen und der Zusammenhang zwischen CO2 Emissionen und Umweltparametern werden quantifiziert. Änderungen des stabilen Kohlenstoffisotops 13C werden mit dem Community Earth System Model für die industrielle Periode und dieses Jahrhundert untersucht.

Das Projekt führt zu einer besseren Quantifizierung des Zusammenhangs  zwischen anthropogenen Emissionen und den Klimazielen der Klimarahmenkonvention der Vereinigten Nationen und des Klimaabkommens von Paris. Das Projekt wird neuartige Beiträge zu internationalen Anstrengungen, wie dem „Coupled Model Intercomparison Project“ und dem „Global Carbon  Project“, liefern und eine einzigartige, integrierte Analyse von Änderungen im Erdsystem der letzten Million Jahre und des Anthropozäns bereitstellen.