Project

Ocean deoxygenation; Extreme events; Marine ecosystems; Marine organisms; Global warming; Ocean observations; Climate change; High-resolution modeling; Earth System modeling; Ocean acidification

Lead
Als Folge des globalen Klimawandels wird die Häufigkeit, Intensität und Dauer von Extremereignissen über dem Land stark zunehmen. Zurzeit wissen wir aber nicht, wie sich Extremereignisse im Ozean zukünftig verändern werden und was die Auswirkungen von solchen Extremereignissen auf einzelne Arten oder ganze Ökosysteme und deren sozioökonomischen Dienste sind. Dies ist besorgniserregend, da marine Ökosysteme nicht nur einen wichtigen Beitrag zur Klimaregulierung leisten, sondern auch etwa die Hälfte zur jährlichen global produzierten Biomasse beisteuern und lebenswichtige Proteine für mehr als eine Milliarde Menschen liefern.
Lay summary
Unser übergeordnetes Ziel ist es erstmals quantitative Aussagen über die Häufigkeit, Stärke und räumliche Verteilung von vergangenen und zukünftigen Extremereignisse im Ozean zu machen und die Risiken solcher Extremereignisse für marine Ökosysteme abzuschätzen. Dabei werden wir uns auf Hitzewellen, Ozeanversauerung und Sauerstoffverlust fokussieren – dies sind drei Stressfaktoren welche die marinen Lebewesen und Ökosysteme nachweisbar unter Druck setzen. Im Detail werden wir (i) vergangene Änderungen in marinen Hitzewellen und Extremereignisse in der Ozeanversauerung anhand von Satelliten und in-situ Beobachtungen quantifizieren, (ii) die Prozesse die zu Änderungen in Extremereignissen führen mit einem neuen hochaufgelösten Klimamodell untersuchen, und (iii) die regionalen Auswirkungen von Extremereignissen für einzelne Fischarten und ganze Ökosysteme mit einer Risikoanalyse bestimmen. Das Projekt wird neue und wichtige Informationen über die Änderungen und die dazugehörigen Prozesse von Extremereignissen im Ozean generieren und erstmals deren Risiko für die marinen Ökosysteme abschätzen. Ein besseres Verständnis ist zentral um die Auswirkungen des Klimawandels auf den Ozean zu verstehen und um passende Massnahmen zum Schutz der Weltmeere zu planen.

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Last update: 22.05.2017

Active participation

Self-organised

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Number	Title	Start	Funding scheme

Extreme climate and weather events shape the structure of biological systems and affect the biogeochemical functions and services they provide for society in a fundamental manner. There is overwhelming evidence that the frequency, duration, intensity, and timing of extreme events on land are changing under global warming, increasing the risk of severe, pervasive and in some cases irreversible impacts on natural and socio-economic systems. In contrast, we know very little how extreme events in the ocean, especially those associated with warming, acidification, deoxygenation and nutrient stress will unfold in time and space, as this requires dense observations and high-resolution ocean models. In addition, our understanding of the role of ocean extreme events for marine organisms and ecosystem services is very poor. This knowledge gap is of particular concern as the ocean provides food security and livelihoods for about 15% of the world population.I will move knowledge boundaries by discovering and attributing past and future changes in ocean extremes, and by assessing and mapping the risk of these ocean extreme events for marine organisms and ecosystems. I will quantify historical changes in marine heat waves and ocean acidification extreme events by synthesizing and analyzing novel satellite-based and in-situ physical and biogeochemical ocean observations. Model-derived relationships among physical and biogeochemical variables will be used to underpin the extreme event assessment of the sparse oxygen and net primary production observations. A new high-resolution global Earth System Model version will be applied to quantify and understand the drivers of past and future changes in ocean extreme events and to attribute specific ocean extreme events to human-caused climate change and natural variability. The integration of available and newly developed marine ecosystem exposure and vulnerability indices into the high-resolution modeling framework allows me to quantify regional risk levels of marine organisms and ecosystems to key ocean extreme events. This project aims at a major breakthrough in our understanding of the fundamental processes governing ocean extreme events and whether organisms and ecosystems might be pushed to the limits of their resilience and even beyond, potentially causing dramatic and irreversible changes.