Die mit dem globalen Klimawandel einhergehende Zunahme der mittleren Jahrestemperatur führt zu einem Anstieg des mittleren Meeresspiegels. Hierzu trägt auch das Schmelzwasser der kontinentalen Eismassen bei. Über die Bestimmung der kontinentalen Eismassenänderungen kann somit auf deren Beitrag zum globalen Meeresspiegelanstieg geschlossen werden. Eismassenänderungen spiegeln sich in Variationen des Gravitationsfeldes der Erde wieder. Diese Variationen werden durch die Satelliten- Schwerefeldmission GRACE monatlich bestimmt. Am Institut für Planetare Geodäsie wurden die Eismassenänderungen des Antarktischen und Grönländischen Eisschildes aus 61 GRACEMonatslösungen für den Zeitraum August 2002 bis Januar 2008 abgeleitet. Sie belaufen sich auf -109 ± 48 bzw. -193 ± 22 Gt/a, was einem äquivalenten Meeresspiegelanstieg von 0.31 bzw. 0.55 mm/a entspricht. / The mean annual temperature rise which goes hand in hand with global warming results in a mean sea level rise. Meltwater influx from continental ice masses is one component of this phenomenon. Hence, the determination of continental ice mass changes makes it possible to infer their contribution to the global mean sea level rise. Such mass variations induce changes in the Earth's gravity field, as observed on a monthly basis by the gravity field satellite mission GRACE. At the Institut für Planetare Geodäsie, mass changes across the ice sheets of Greenland and Antarctica have been derived from 61 GRACE monthly solutions for the period 08/2002 – 01/2008. These ice mass changes add up to -109 ± 48 and -193 ± 22 Gt/a, respectively. This equates to a sea level rise of 0.31 or 0.55 mm/a.

Statistische Analysen meteorologischer Zeitreihen belegen für Sachsen Veränderungen der Mittelwerte von Temperatur und Niederschlag. Um die weitere Entwicklung abzuschätzen, können Modellsimulationen genutzt werden. Dieser Beitrag geht auf die grundlegenden Methoden der globalen und regionalen Klimamodellierung ein. Anhand jahreszeitlich differenzierter Trends in simulierten und gemessenen Daten werden Klimaänderungssignale im 20. und 21. Jahrhundert für Sachsen dargestellt. Aufgrund der durch die verschiedenen regionalen Klimamodelle projizierten klimatischen Entwicklungen, sollten Klimawandelszenarien und Studien über zukünftige Klimaauswirkungen auf Ensembles verschiedener Modelle zurückgreifen. Auf diesem Wege ist es möglich, die sich aus den Klimaprojektionen ergebenden Unsicherheiten umfassender zu beurteilen. / Statistical analysis of meteorological time series provides proof of changes in temperature and precipitation in Saxony, Germany. To be able to estimate the further development, regional climate model simulations (RCMs) can be applied. This paper investigates the methods of global and regional climate modelling. Seasonal trends in observed and simulated climate change signals for the 20th and 21st century are presented for the area of the federal state of Saxony. Given the differing climate projections produced by the individual models, climate change scenarios and climate impact studies should be based on an ensemble of model output data from different RCMs, which will then enable more comprehensive evaluation of their uncertainties.

Durch seine Archivfunktion wird der Boden zum Informationsträger über vergangene Prozessabläufe und Umweltbedingungen in Zeit und Raum. Da sowohl für Böden als auch für Sedimente eine deutlich ausgeprägte Korrelation zum Klima besteht, lassen sich durch ihre Analyse wesentliche Hinweise auf das Paläoklima rekonstruieren. / Through its archive function, the soil becomes a source of information about past processes and environmental conditions in time and space. As both soils and sediments display a striking correlation to climate in many cases, their analysis permits reconstruction of the palaeoclimate.

Seit den siebziger Jahren des vergangenen Jahrhunderts hat sich im Gebiet südlich der Stadt Gadarif im Ostsudan, am Ostende der Sahelzone gelegen, nicht nur infolge des Klimawandels, sondern auch aufgrund extremer agrarischer Nutzung eine signifikante Veränderung der Vegetationsbedeckung ergeben. Stark reduzierte Bodenerträge führten in den neunziger Jahren zu Stilllegungen von Ackerland. Mittels multitemporaler Satellitenbilddaten konnte die neuerliche Entwicklung der natürlichen Vegetationsverjüngung auf den Brachen nachgewiesen werden. Weiterer Schutz dieser Gebiete kann künftig die vollständige Regeneration der früheren Maximalvegetation eines Savannenwaldes zwischen den Äckern ermöglichen. Die festgestellten Landnutzungsbefunde werden mit den klimatischen Veränderungen in der östlichen Sahelzone in Verbindung gebracht. / The period since the 1970s has seen significant changes to the vegetation cover in the region south of the city of Gadarif in East Sudan, at the eastern end of the Sahel, due to both the current climate change and extreme agricultural use. Seriously degraded harvests led to the abandoning of agricultural land in the 1990s. By means of multi-temporal satellite imagery, it has been possible to demonstrate the development of vegetation renewal on such land. Further protection of the areas could permit complete future regeneration of the previous maximum natural vegetation of a savannah between the agricultural fields. The ascertained land use changes are linked to the climatic changes in the Eastern Sahel.

In den gemäßigten Breiten zeigte sich die allgemeine Erwärmung der letzten Jahrzehnte insbesondere im Winter und im zeitigen Frühjahr. Dementsprechend traten Veränderungen in der Phänologie, dem zeitlichen Verlauf von Populations- und Entwicklungsprozessen von Organismen (z. B. Zeitpunkt der Knospung bei Pflanzen oder der Laichperiode bei Fischen), vor allem im Frühjahr auf. Obwohl generell eine frühere und beschleunigte Entwicklung als Reaktion auf die Erwärmung beobachtet wurde, zeigten sich doch Unterschiede in der Sensitivität von Organismen. Dadurch kann es in Nahrungsnetzen zu Match- oder Mismatch- Situationen in Räuber-Beute Beziehungen kommen. Am Beispiel der komplexen Interaktionen im Nahrungsnetz der Talsperre Saidenbach wird der Einfluss verschiedener Erwärmungsszenarien auf Schlüsselorganismen und deren Interaktionen im Nahrungsnetz und letztlich auf die Wassergüte in dieser Trinkwassertalsperre im Rahmen des DFG-Schwerpunktprogramms AQUASHIFT analysiert. / In temperate regions, the warming trends of the last decades have been observed primarily in winter and early spring. Accordingly, changes in the phenology of individual species, e.g. sprouting in plants or spawning of fish, occurred mainly in spring. Although the general pattern is earlier and faster development in response to warming, differences in sensitivity have been apparent between species, potentially giving rise to match or mismatch scenarios in predator-prey relations. The impact of warming scenarios on key species, their interactions and ultimately on the water quality is studied at Saidenbach Reservoir within the framework of the DFG priority program AQUASHIFT.

Anpassung an den Klimawandel erfordert Wissen über die potenziellen regionalen und lokalen Wirkungen von Klima und Wetterextremen. Auswirkungen des Klimawandels können die Landwirtschaft, abhängig von Witterung, Standortqualität, Landnutzung und -management, sowohl positiv als auch negativ beeinflussen. Dabei ist zu berücksichtigen, dass der Klimawandel sich einerseits direkt auf Funktionen von Agrarökosystemen auswirkt, andererseits aber auch Anpassungsmaßnahmen der Landwirtschaft Ökosystemdienstleistungen im ländlichen Raum beeinträchtigen können. Gefordert ist daher eine integrative Sicht der Wechselwirkungen. Aufgrund der komplexen Zusammenhänge muss die Bewertung zukünftiger Entwicklungen durch Simulationsmodelle unterstützt werden. Der Beitrag fasst Kenntnisse über den Einfluss des Klimawandels auf die Landwirtschaft zusammen und stellt beispielhaft modellgestützte Werkzeuge vor, die Auswirkungen des Klimawandels auf Agrarökosysteme simulieren und derzeit durch das Verbundvorhaben LandCaRe (Land, Climate and Resources) 2020 entwickelt werden. / Adaptation to climate change requires knowledge of the potential regional and local impact of climate and weather extremes. The effects of climate change on agriculture may be positive or negative, depending on weather conditions, site quality, land use and management. It must be considered that, on the one hand, climate change will directly affect functions of agro-ecosystems, while on the other hand, adaptation measures in agriculture may influence ecosystem services in rural areas. Therefore, an integrative view of possible interactions is necessary. Given the complex interdependencies, the evaluation of future developments must be supported by simulation models. The paper summarises current knowledge on the influence of climate change on agriculture and presents the model-based instruments which being currently developed by the joint project “LandCaRe (Land, Climate and Resources) 2020” to simulate the impact of climate change on agroecosystems.

Dieser Beitrag analysiert den aktuellen Stand der Offenlegung der Klimaleistung in den CO2- intensiven Branchen Energie und Zement. Unter Heranziehung einer Inhaltsanalyse werden 204 Umweltberichte aus den Jahren 2002 bis 2007 ausgewertet. Dabei wird untersucht, ob die Berichterstattung den Richtlinien der Global Reporting Initiative zur Kommunikation der Klimaleistung entspricht. Die zu untersuchenden Fragen lauten: Wie hat sich die Offenlegung der Klimaleistung entwickelt? Wie berichten Energie- und Zementunternehmen über ihre Klimaleistung? Ausgehend von der Stakeholdertheorie [1] wird dabei untersucht, ob sich ein stärkerer Druck von Anspruchsgruppen (Stakeholder) gegenüber der Energiebranche auch in einer besseren Berichterstattung widerspiegelt. Durch diese sektorspezifische Differenzierung und die Anwendung der Stakeholdertheorie ergänzt dieser Beitrag die vorhandene Literatur [2, 3] zur Offenlegung der Klimaleistung von Unternehmen. / This paper analyses the status quo of carbon disclosure in the carbon-intensive energy and cement industries. It makes use of content analysis to evaluate 204 environmental reports from the years 2002 to 2007, scrutinising the compliance of carbon disclosure with the guidelines of the Global Reporting Initiative. The issues investigated include: How has carbon disclosure evolved over time? What information on carbon management can be gained from the carbon disclosure of energy and cement companies? Based on stakeholder theory [1], the impact of higher external pressure on the energy sector regarding carbon disclosure will be assessed. It is proposed to add to existing literature on carbon disclosure [2, 3] by applying stakeholder theory and through a sectoral approach.

Anhand der aktuellen und prognostizierten verkehrlichen Treibhausgasemissionen wird einleitend die Bedeutung des Verkehrsbereiches für einen wirksamen Klimaschutz herausgestellt. Anschließend wird aus langfristigen Tragfähigkeitsbetrachtungen (ca. 1 – 2 t CO2- Äq./Person und Jahr) ein maximal denkbares Nutzungsniveau fossiler Energie für Verkehr abgeleitet, das deutlich unter den heutigen Verbräuchen liegt. Die Diskussion der sich daraus ergebenden Implikationen führt zu folgender Hauptschlussfolgerung: Es wird zukünftig weniger Verkehr geben (müssen), dies führt aber nicht zu weniger Mobilität, eher im Gegenteil. Veränderte Raumplanung, Nähe, Nutzenmischung usw. erlauben es, Mobilitätsbedürfnisse sauberer, leiser und gesünder zu erfüllen. / The paper highlights the importance of the factor “traffic” in any effective climate protection regime. Based on long-term sustainability studies, a maximum acceptable level of individual annual CO2 emissions from fossil fuels is determined. The figure proposed is far below present-day levels. Implications are discussed and the following main conclusion is derived: Future societies will have to make do with considerably less traffic: However, this will not necessarily lead to less mobility. On the contrary, different patterns of land use, multi-functional urban structures, new pricing regimes, altered travel patterns and technical improvements will actually permit greater mobility (e.g. among groups socially excluded today) with less traffic.

Im Rahmen des Forschungsverbundvorhabens „Veränderung und Management der Risiken extremer Hochwasserereignisse in großen Flussgebieten – am Beispiel der Elbe“ wurden verschiedene Handlungsstrategien zur Verringerung potenzieller Hochwasserrisiken unter Berücksichtigung des Klimawandels untersucht. Risiko wird als Produkt aus Schaden und Eintrittswahrscheinlichkeit definiert. Eine Möglichkeit zur Minderung des Risikos infolge von Hochwasserereignissen besteht demnach in der Beeinflussung der Eintrittswahrscheinlichkeit bzw. aus wasserwirtschaftlicher Sicht des damit einhergehenden Hochwasserabflusses. Der vorliegende Beitrag zeigt Möglichkeiten der Hochwasserscheitelabsenkung mithilfe potenzieller, gesteuerter Flutpolder an der Elbe als Reaktion auf eine mögliche Erhöhung der Hochwasserrisiken infolge des Klimawandels auf. Diesbezüglich werden die angewendeten Modelle zur numerischen Berechnung der hydrologischen und hydraulischen Verhältnisse, die Auswahl von Standorten, wasserbauliche Grobkonzeptionen sowie Besonderheiten bei der Bemessung potenzieller Flutpolder an der Elbe erläutert. / As part of the integrated research project “Changes and management of risks of extreme flood events in large river basins – the example of the Elbe River”, various strategies to reduce potential flood risks, including climate change considerations, have been investigated. Risk is defined as a product of injury and probability of occurrence. With regard to hydraulics, one way to reduce the risk resulting from floods is to manage the discharge during the flood’s peak. This paper introduces the possibility of managing flood peak reduction using controllable flood polders along the Elbe in response to the possible risk of increased flooding due to climate change. The numerical models used to calculate the hydrological and hydraulic conditions are explained, alongside discussion of the site selection and preliminary hydraulic designs for potential flood polders.

This work makes an attempt to explain the origin, features and potential applications of the elevation bias of the synthetic aperture radar interferometry (InSAR) datasets over areas covered by vegetation. The rapid development of radar-based remote sensing methods, such as synthetic aperture radar (SAR) and InSAR, has provided an alternative to the photogrammetry and LiDAR for determining the third dimension of topographic surfaces. The InSAR method has proved to be so effective and productive that it allowed, within eleven days of the space shuttle mission, for acquisition of data to develop a three-dimensional model of almost the entire land surface of our planet. This mission is known as the Shuttle Radar Topography Mission (SRTM). Scientists across the geosciences were able to access the great benefits of uniformity, high resolution and the most precise digital elevation model (DEM) of the Earth like never before for their a wide variety of scientific and practical inquiries. Unfortunately, InSAR elevations misrepresent the surface of the Earth in places where there is substantial vegetation cover. This is a systematic error of unknown, yet limited (by the vertical extension of vegetation) magnitude. Up to now, only a limited number of attempts to model this error source have been made. However, none offer a robust remedy, but rather partial or case-based solutions. More work in this area of research is needed as the number of airborne and space-based InSAR elevation models has been steadily increasing over the last few years, despite strong competition from LiDAR and optical methods. From another perspective, however, this elevation bias, termed here as the “biomass impenetrability”, creates a great opportunity to learn about the biomass. This may be achieved due to the fact that the impenetrability can be considered a collective response to a few factors originating in 3D space that encompass the outermost boundaries of vegetation. The biomass, presence in InSAR datasets or simply the biomass impenetrability, is the focus of this research. The report, presented in a sequence of sections, gradually introduces terminology, physical and mathematical fundamentals commonly used in describing the propagation of electromagnetic waves, including the Maxwell equations. The synthetic aperture radar (SAR) and InSAR as active remote sensing methods are summarised. In subsequent steps, the major InSAR data sources and data acquisition systems, past and present, are outlined. Various examples of the InSAR datasets, including the SRTM C- and X-band elevation products and INTERMAP Inc. IFSAR digital terrain/surface models (DTM/DSM), representing diverse test sites in the world are used to demonstrate the presence and/or magnitude of the biomass impenetrability in the context of different types of vegetation – usually forest. Also, results of investigations carried out by selected researchers on the elevation bias in InSAR datasets and their attempts at mathematical modelling are reviewed. In recent years, a few researchers have suggested that the magnitude of the biomass impenetrability is linked to gaps in the vegetation cover. Based on these hints, a mathematical model of the tree and the forest has been developed. Three types of gaps were identified; gaps in the landscape-scale forest areas (Type 1), e.g. forest fire scares and logging areas; a gap between three trees forming a triangle (Type 2), e.g. depending on the shape of tree crowns; and gaps within a tree itself (Type 3). Experiments have demonstrated that Type 1 gaps follow the power-law density distribution function. One of the most useful features of the power-law distributed phenomena is their scale-independent property. This property was also used to model Type 3 gaps (within the tree crown) by assuming that these gaps follow the same distribution as the Type 1 gaps. A hypothesis was formulated regarding the penetration depth of the radar waves within the canopy. It claims that the depth of penetration is simply related to the quantisation level of the radar backscattered signal. A higher level of bits per pixels allows for capturing weaker signals arriving from the lower levels of the tree crown. Assuming certain generic and simplified shapes of tree crowns including cone, paraboloid, sphere and spherical cap, it was possible to model analytically Type 2 gaps. The Monte Carlo simulation method was used to investigate relationships between the impenetrability and various configurations of a modelled forest. One of the most important findings is that impenetrability is largely explainable by the gaps between trees. A much less important role is played by the penetrability into the crown cover. Another important finding is that the impenetrability strongly correlates with the vegetation density. Using this feature, a method for vegetation density mapping called the mean maximum impenetrability (MMI) method is proposed. Unlike the traditional methods of forest inventories, the MMI method allows for a much more realistic inventory of vegetation cover, because it is able to capture an in situ or current situation on the ground, but not for areas that are nominally classified as a “forest-to-be”. The MMI method also allows for the mapping of landscape variation in the forest or vegetation density, which is a novel and exciting feature of the new 3D remote sensing (3DRS) technique. Besides the inventory-type applications, the MMI method can be used as a forest change detection method. For maximum effectiveness of the MMI method, an object-based change detection approach is preferred. A minimum requirement for the MMI method is a time-lapsed reference dataset in the form, for example, of an existing forest map of the area of interest, or a vegetation density map prepared using InSAR datasets. Preliminary tests aimed at finding a degree of correlation between the impenetrability and other types of passive and active remote sensing data sources, including TerraSAR-X, NDVI and PALSAR, proved that the method most sensitive to vegetation density was the Japanese PALSAR - L-band SAR system. Unfortunately, PALSAR backscattered signals become very noisy for impenetrability below 15 m. This means that PALSAR has severe limitations for low loadings of the biomass per unit area. The proposed applications of the InSAR data will remain indispensable wherever cloud cover obscures the sky in a persistent manner, which makes suitable optical data acquisition extremely time-consuming or nearly impossible. A limitation of the MMI method is due to the fact that the impenetrability is calculated using a reference DTM, which must be available beforehand. In many countries around the world, appropriate quality DTMs are still unavailable. A possible solution to this obstacle is to use a DEM that was derived using P-band InSAR elevations or LiDAR. It must be noted, however, that in many cases, two InSAR datasets separated by time of the same area are sufficient for forest change detection or similar applications.