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Der Dr. Alfred Bretscher-Fonds für Klima- und Luftverschmutzungsforschung stellt der Universität Bern finanzielle Mittel zur Verfügung. Sie dienen einerseits der Beschaffung von Infrastrukturanlagen und andererseits zur Förderung der Nachwuchsforschung Über die Verwendung der Mittel entscheidet die Aufsichtskommission des Fonds. Die Mitglieder werden durch die Universitätsleitung ernannt. Die Kommission besteht insbesondere aus Vertretern des Oeschger-Zentrums, wobei der Bereich Luftverschmutzungsforschung angemessen vertreten sein muss. Die Projektförderung erfolgt über Ausschreibungen der Aufsichtskommission.
Der Bretscher-Fonds finanziert zur Zeit folgende Projekte von Doktorierenden:
Sonia Dupuis (Gruppe Klimatologie) untersucht in ihrer Dissertation den Einfluss von der Landoberflächentemperatur (LST) auf Permafrost unter Verwendung eines neuartigen Datensatzes, der auf 40-jährigen AVHRR-Daten (Advanced Very High Resolution Radiometer) der NOAA- und MetOp-Satelliten basiert.
Hintergrund: nördlichen hohen Breiten haben in den letzten Jahrzehnten eine ausgeprägte Erwärmung erfahren, mit bemerkenswerten Temperaturspitzen vor allem im Winter und Frühjahr. Die Erwärmung wirkt sich auf das sensible Ökosystem, die Vegetationsdynamik und die Kryosphäre (Meereis, Schnee und Permafrost) aus. Darüber hinaus beeinflusst sie grossräumige Zirkulationsmuster. Auf globaler Ebene sind Beobachtungen der LST nur von sehr wenigen In-situ-Stationen oder Klimamodellen mit grober räumlicher Auflösung verfügbar. Beide Datenquellen reichen nicht aus, um kleinräumige Effekte in Ökosystemen oder die Dynamik von Permafrostschichten zu modellieren. Im Gegensatz dazu können LST-Informationen aus verschiedenen Satellitendaten (z. B. Landsat 8 oder MODIS (Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer)) abgerufen werden.
Folgende Kernfragen stehen im Zentrum von Sonia Dupuis Projekt:
Projektdauer: 2022 - 2024
Sidharth Sivaraj (Gruppe Klimawandel und Gesundheit) befasst sich in seiner Dissertation mit der Frage, weshalb epidemiologische Studien die aktuellen Erkenntnisse über die Rolle der Feuchtigkeit bei Hitzestress nicht stützen?
Aus der epidemiologischen Literatur gibt es kaum Hinweise darauf, dass die Luftfeuchtigkeit zu gesundheitlichen Auswirkungen von hohen Temperaturen beiträgt.
Als Gründe für diese Diskrepanzen werden folgende Hypothesen aufgestellt:
Sidharth Sivaraj befasst sich in seinem Projekt mit der Komplexität der Bewertung des Dreiecks Temperatur-Feuchtigkeit-Gesundheit. Seine Arbeit bewegt sich an der Schnittstelle unterschiedlicher Forschungsgebieten - u. a. öffentliche Gesundheit, Epidemiologie und Klimawissenschaft. Zudem soll es in diesem Projekt zu Zusammenarbeit in neuen Forschungsbereichen wie Stadtklima kommen. Die gewonnenen Erkenntnisse werden dazu beitragen, das Wissen über das Thema zusammengesetzte Ereignisse (compound events) und Gesundheit zu erweitern. Dieses Wissen ist bisher nur sehr begrenzt vorhanden.
Projektdauer: 2022 - 2025
Ziel des Projekts von Malve Heinz (Gruppe Klima und Landwirtschaft) ist es, den potenziellen Nutzen von Massnahmen zur Steigerung der Wassernutzungseffizienz in der Landwirtschaft (z. B. tiefer wurzelnde Pflanzen und Sorten, Mulchen, organische Bodenverbesserungen) zu quantifizieren. Durch solche Massnahmen liessen sich sowohl dürrebedingte Ertragsverluste als auch hydrologische Extremereignisse (Niedrigwasser und Abflussspitzen) abschwächen.
Hintergrund des Projekts ist die Erwartung, dass der Abfluss der Gewässer in der Schweiz im Sommer und Herbst in den tieferen Lagen abnimmt und die Wasserverfügbarkeit für die landwirtschaftliche Produktion eine immer wichtigere Rolle spielen wird. Um trockenheitsbedingte Ertragseinbussen zu vermeiden, könnten die Landwirte die Intensität der Bewässerung erhöhen und die bewässerten Flächen ausweiten.
Die Veränderungen des Klimas und die Reaktionen auf den fortschreitenden Klimawandel können das Risiko zunehmender Wassernutzungskonflikte mit sich bringen. Lösungen zur Stabilisierung der landwirtschaftlichen Produktion angesichts der zunehmenden Häufigkeit von Dürren bei gleichzeitiger Minimierung der Abhängigkeit von zusätzlicher Bewässerung werden entscheidend sein, um solche Risiken zu verringern.
Spezifische Fragen, die im Rahmen des Dissertationsprojekts behandelt werden, sind:
Projektdauer August 2022 - 2025
Natacha Legrix (Gruppe Ozeanmodellierung) beschäftigt sich in ihrer Dissertation mit Extremereignissen im Ozean. Zum Beispiel marinen Hitzewellen. Sie werden mit der Klimaerwärmung zunehmen und können Meereslebewesen und ganze Ökosystem an die Grenzen ihrer Widerstandsfähigkeit bringen. Von besonderer Bedeutung sind kombinierte Wetter- und Klimaextremereignisse, sogenannte Compound Events, die gleichzeitig oder kurz aufeinanderfolgend auftreten. Im Ozean kann eine marine Hitzewelle in Kombination mit einer sehr niedrigen Phytoplankton Primärproduktion stark negative Auswirkungen haben, denn viele marine Ökosysteme reagieren empfindlich auf Hitzestress, und Phytoplankton ist eine der wichtigsten Nahrungsgrundlagen für viele grössere Meeresbewohner. In ihrer Dissertation kombiniert Natacha Legrix Satellitenbeobachtungen mit Ensemble Simulationen von gekoppelten Erdsystemmodellen, um ein besseres Verständnis von marinen Hitzewellen in Kombination mit niedrigen Phytoplankton-Primärproduktion zu bekommen. Sie untersucht dabei die Häufigkeit, Intensität und Dauer dieser Compound Events im globalen Ozean und bestimmt anhand von Modellsimulationen die physikalischen und biogeochemischen Treiber solcher Events. Die Forschungsgruppe, zu der Natacha Legrix gehört, versucht, die zukünftige Entwicklung dieser Ereignisse im Zusammenhang mit dem Klimawandel besser zu verstehen. Natacha Legrix hat eine wissenschaftliche Publikation mit ersten Resultaten veröffentlicht, die aus ihrem Dissertationsprojekt hervorgegangen sind.
Projektdauer: 2019 - 2022
Folgende Projekte von Doktorierenden sind abgeschlossen:
Prisca Lehmann (Gruppe Paleoklimatische und biogeochemische Untersuchungen an Eisbohrkernen) entwickelt in ihrer Dissertation ein völlig neues Analyseverfahren, mit dessen Hilfe ein neuer Proxy der biologischen Aktivität im Südozean etabliert werden soll. Dies soll zum einem detaillierten Verständnis der biogeochemischen Kreisläufe im Südozean beitragen. Neben der direkten Rekonstruktion des atmosphärischen Staub- und CO2-Gehalts bekommen in diesem Zusammenhang neue Parameter, die die marine biologische Aktivität im Südozean direkter widerspiegeln, besonderes Gewicht. Erste Ansätze wurden in den vergangenen Jahren für marine Sedimentkerne entwickelt, ein analoger Parameter für Eisbohrkerne existiert aber bis heute nicht. Nach der Etablierung dieses Verfahrens, bei dem hochpräzise Messungen der Stickstoffisotope in Ammonium (ä15NH4) nötig sind, soll es dann primär an antarktischen Eisbohrkernen angewendet werden, um Zeitreihen des Stickstoffumsatzes im Südozean zu gewinnen. Weitere Anwendungsfelder ergeben sich an grönländischen Eisbohrkernen (Trennung terrestrischen und marinen Stickstoffs), alpinen Eisbohrkernen (Historie der Luftverschmutzung/Düngung in der Landwirtschaft) und in den Umweltwissenschaften allgemein.
Projektdauer: 2016 – 2019
Die Dissertation von Elke Keller erarbeitet an einem Fallbeispiel in einem interdisziplin¨aren Ansatz die notwendigen hydrologischen, ¨okonomischen, politischen und rechtlichen Grundlagen zur Realisierung von Mehrzweckspeichern. Auf der Basis dieser breiten Auslegeordnung, welche sowohl Systemwissen (Wie funktioniert das System? ), Zielwis- sen (Welches sind die Visionen der betroffenen Bev¨olkerung und Akteure? ) wie auch Transformationswissen (Welche Optionen bestehen, um Mehrzweckspeicher zu realisieren? ) beinhaltet, werden dann Schlu¨sselfaktoren ermittelt, die einer Realisierung eines Mehrzweckspeichers f¨orderlich bzw. hinderlich sind. Daraus sollen Handlungsoptionen zur Realisierung solcher Speicher erarbeitet werden. Dieses Projekt wird somit einen wichtigen ersten Beitrag zu einer Fragestellung liefern, welche angesichts des Klimawandels eine hohe Relevanz für die schweizerische Wasserwirtschaft besitzt.
Die Dissertation von Christophe Espic am Labor zur Analyse von Radiokohlenstoff mit AMS (LARA) befasst sich mit der Entwicklung von Extraktionsverfahren von Methan für die 14C-Messung. Methan trägt als zweitwichtigstes Treibhausgas substantiell zur globalen Klimaerwärmung bei. Die Quellen von atmosphärischem Methan innerhalb des Kohlenstoffkreislaufs sind vielfältig und teilweise schlecht quantifiziert. Insbesondere ist das „Alter“ der Methanemissionen von Interesse, da diese rezent bzw. fossil sein oder aus einem Kompartiment mit einer hohen Verweilzeit stammen können. Das Projekt hat zum Ziel, in der Schweiz Methan aus Süsswasser und Feuchtgebieten sowie in der Atmosphäre anhand seines 14C-Gehaltes zu klassifizieren und somit Methanquellen besser zu verstehen. Zunächst werden Extraktionsverfahren von Methan aus einzelnen Kompartimenten für die 14C-Messung entwickelt. Anschliessend werden Luftproben untersucht und mit Methanemissionen aus der Umgebung verglichen werden. Zudem ist geplant, die gewonnenen Ergebnisse zur Verifizierung von Modellierungen heranzuziehen.
Projektdauer: 2015 – 2018
Das Dissertationsprojekt von Martina Messmer (Gruppe für Erdsystemmodelierung: Atmosphären- und Ozeandynamik des Oeschger-Zentrums) untersucht sogenannte Vb-Wetterlagen und deren Einfluss auf die Niederschläge im Alpenraum. Im Zentrum stehen folgende Fragen: Wie hängen die Vb-Lagen mit der grossskaligen Zirkulation in den letzten 140 Jahren zusammen? Welche Einflussgrössen und Prozesse sind für die Entwicklung, die Zugbahn und die Stärke von Vb-Lagen von Bedeutung? Wie gross ist der Einfluss von Vb-Lagen auf den Niederschlag im zentraleuropäischen und im Alpenraum? Welche Rolle spielt insbesondere die Meeresoberflächentemperatur des Mittelmeers? Und wie verändern sich die Häufigkeit, Lage, Stärke und Auswirkungen der Vb-Lagen in der Zukunft?
Martina Messemer wurde am Swiss Global Change Day 2015 für ihre Präsentation Climatology of VB-Cyclones, Physical Mechanisms and their Impact on Extreme Precipitation over Central Europe (Messmer_Poster_SGCD_2015.pdf (PDF, 1.8 MB)) mit dem Poster Award ausgezeichnet.
Projektdauer: 2013 – 2016
Die Dissertation von Peter Stucki (Gruppe für Klimatologie) befasst sich mit dem "Downscaling" von Schweizer Stürmen in den letzten 140 Jahren.Ziel ist es, bestehende historische Windinformationen mit Hilfe von neuen sogeanannten "Re-analyse Datensätzen" und hochaufgelösten Modellsimulationen räumlich signifikant zu erweitern. Der neue 20th Century Reanalyse Datensatz liefert dreidimensionale Informationen über den Zustand der Atmosphäre von 1870 bis 2008 mit einer zeitlichen Auflösung von 6 Stunden. Allerdings sind die Daten im Raum relativ grob aufgelöst. Deshalb gehen wichtige Informationen zur lokalen Topographie verloren. Mit Hilfe eines "dynamischen Downscalings" kann die lokale Information mit einbezogen werden, und es wird möglich, raum-zeitlich hochaufgelöste Daten zu erstellen. Mit dieser Methode sollen rund 30 starke Schweizer Stürme des 19. und 20. Jahrhunderts rekonstruiert und über eine Webplattform für Impactmodellierungen (z.B. Holzwurf in Wäldern) zur Verfügung gestellt werden.
Projektdauer: 2012 – 2015
Die Dissertation von Christoph Schwörer (Gruppe für Terrestrische Paläoökologie) geht der Frage nach, wie die Waldgrenze in den Alpen auf die Klimaveränderung reagiert. Dabei werden paläökologische Methoden wie die Analyse von Pollen und Makrofossilien mit der dynamischen Landschaftsmodellierung verknüpft. So sollen sowohl der Einfluss von Klimaänderungen in der Vergangenheit wie jener des Menschen auf die Vegetation an der Waldgrenze beurteilt werden. Im Mittelpunkt der Studie stehen Untersuchungen von Sedimentkernen aus drei unterschiedlich hoch gelegenen Seen im Berner Oberland und im Wallis, sie sollen Aufschluss über die regionale Dynamik der Waldgrenze liefern.
Projektdauer: 2010 – 2013
Ein vom Bretscher-Fonds finanziertes, hochauflösendes Elektronenmikroskop ist das Herzstück des Microscopy Imaging Center der Universität Bern. Das 2010 eröffnete Mikroskopiezentrum wird von vielen verschiedenen Institutionen der medizinischen, der veterinär-medizinischen und der naturwissenschaftlichen Fakultät getragen. Das Elektronenmikroskop erlaubt den Forschenden nicht zuletzt, im Bereich der gesellschaftlich bedeutenden Feinstaubforschung an vorderster Front mitarbeiten. Und es eröffnet neue Möglichkeiten. Mit dem Gerät soll die Wechselwirkung von Nanopartikeln mit Zellen und Geweben erforscht werden. Das hochauflösende Mikroskop ist in der Lage, dreidimensionale Rekonstruktionen von ultrafeinen Strukturen darzustellen. Somit ist es besonders geeignet für Untersuchungen von Nanopartikeln, die über die Lunge ins Blut gelangen können.