Web Tools und Modelle

Das Erdsystemmodell des Leibniz-Instituts für Ostseeforschung (IOW-ESM) erstellt Klimawandelszenarien für die gängigsten ozeanischen und atmosphärischen Variablen. Es skaliert globale Klimawandelszenarien aus der CMIP6-Suite unter Verwendung eines gekoppelten allgemeinen Ozean-Atmosphären-Zirkulationsmodells mit einem passiv gekoppelten Modul für die marine Biogeochemie herunter. In CoastalFutures wird dieses Modell zur Erstellung eines Klimawandel-Ensembles verwendet, um künftige Veränderungen der Lufttemperatur, des Niederschlags, der Wassertemperatur und des Salzgehalts, des Sauerstoffs, der Produktivität, des pH-Werts des Wassers, des Meeresspiegels und vieler anderer Variablen bis zum Jahr 2100 zu bewerten. Die regionalen Klimaprojektionen werden verwendet, um mit Hilfe von Auswirkungsmodellen (z. B. Modellen zur Artenverteilung) Szenarien für marine Ökosysteme zu erstellen.
Lesen Sie weiter: https://www.io-warnemuende.de/coupled-model.html

FESOM-C ist der küstennahe Zweig des globalen Ozeanmodells FESOM2, das entwickelt wurde, um die kleinräumige Dynamik in den Küstengewässern zu untersuchen, die von den Ozeanmodellen normalerweise nicht erfasst wird. Seine hohe räumliche und zeitliche Auflösung ermöglicht es uns, die Bildung, Ausbreitung und Vermischung der Wassermassen auf dem Schelf zu untersuchen und zu erforschen, wie sich diese auf den biogeochemischen Kreislauf der Schelfgewässer auswirken. Es ist besonders geeignet, um die Restzirkulation der Gezeiten auf dem Schelf und ihre Veränderungen unter dem Einfluss klimatischer Faktoren sowie die Auswirkungen des Meeresspiegelanstiegs auf terrestrische Zonen zu untersuchen. In CoastalFutures bietet dieses Modell eine Grundlage für die Analyse der Dynamik der Sylt-Rømø-Bucht, von physikalischen Prozessen bis hin zum Nahrungsnetz und den Bedingungen des Ökosystems.
Lesen Sie weiter: https://fesom.de/models/fesom-c/

Individuen-basierte Modelle für Fischlarven

Grafic: Daewel et al. 2015 (Fig.2)

Die frühe Lebensgeschichte von Meeresfischen ist eine der wichtigsten Determinanten des Rekrutierungserfolges und ein wichtiger Engpass bei der Anpassung von Fischpopulationen an Klimaveränderungen und anthropogene Störungen. Individuen-basierte Modelle (IBMs), die das Verhalten einzelner Fische und ihre Wechselwirkungen mit der biotischen und abiotischen Umwelt simulieren, werden in der Fischereiwissenschaft häufig verwendet, um die Sterblichkeit von Fischen in frühen Lebensstadien wegen mangelnder Ernährung, Raubtierrisiko und nachteiliger Verbreitungswege zu untersuchen. Im Rahmen von CoastalFutures verwenden wir eigenständige oder gekoppelte Larven-IBMs, um besser zu verstehen, wie natürliche und anthropogene Stressfaktoren die Sterblichkeit und das Überleben von Fischlarven in der Nähe der Laich- und Aufzuchtgebiete der kommerziell wichtigen Fischarten in der Nord- und Ostsee beeinflussen. mehr

OSMOSE Modell

OSMOSE ist ein Multi-Spezies- und Individuenbasiertes Modell (IBM) für Fischarten. Das Modell repräsentiert hierbei 12 wirtschaftlich interessante Arten (pelagisch und benthisch: Scholle, Schellfisch, Sprotte, Pollack, Kliesche, Sandzunge, Hering, Scholle, Dorsch, Wittling, Knurrhahn und Wittling) in der Nordsee. Das Modell geht von opportunistischer Prädation aus, basierend auf räumlichem Vorkommen und Größenangemessenheit zwischen einem Raubtier und seiner Beute. OSMOSE stellt die wichtigsten Prozesse des Lebenszyklus von Fischen dar (Wachstum, Fortpflanzung, Wanderung und Sterblichkeit). Fischindividuen werden in Schulen oder "Super-Individuen" gruppiert, die durch ihre Größe, Gewicht, Alter, Art und geografische Lage charakterisiert sind. OSMOSE ist ein 2D-Modell (horizontale Darstellung) mit einer Auflösung von 10 km im horizontalen Raster und läuft mit einem Zeitschritt von zwei Wochen. Um den Fischen Nahrungsquellen bereitzustellen, ist OSMOSE mit hydrodynamischen und biogeochemischen Modellen gekoppelt, hier NEMO-ECOSMO. Als Ausgabe werden verschiedene ökologische Indikatoren auf der Grundlage von Größe und Art auf unterschiedlichen Aggregationsniveaus produziert: auf der Artenebene (z. B. durchschnittliche Größe, durchschnittliche Größe im Alter, maximale Größe, durchschnittliche trophische Ebene, innerartliche Verteilung der trophischen Ebene) und auf der Gemeinschaftsebene (z. B. Steigung und Achse des Größenspektrums, Shannon-Diversitätsindex, durchschnittliche trophische Ebene des Fangs). https://osmose-model.org/

Artenverteilungsmodelle werden häufig angewandt, um die Auswirkungen von Umweltfaktoren (z. B. Temperatur, Primärproduktivität, Bathymetrie) oder anthropogenen Faktoren (z. B. Intensität des Seeverkehrs, Bau und Betrieb von Windkraftanlagen) auf die Abundanz und räumliche Verteilung von Meeressäugern abzuschätzen. Sobald diese Auswirkungen quantifiziert sind, können Artenverteilungsmodelle verwendet werden, um die Verteilung von Meeressäugern in Gebieten ohne Beobachtungen oder unter zukünftigen Bedingungen vorherzusagen. Im Rahmen von Coastal Futures wollen wir die Verbreitung des Schweinswals in der Nord- und Ostsee untersuchen und herausfinden, wie dieses Tier auf die sich aufgrund des Klimawandels und anthropogener Aktivitäten verändernde Umwelt reagiert. Zu diesem Zweck werden Daten zur Schweinswaldichte, die im Rahmen standardisierter Erhebungen gesammelt wurden, zusammen mit den zugehörigen Werten von Umwelt- und anthropogenen Faktoren zur Kalibrierung eines Modells der Artenverteilung verwendet. Diese Modellierung wird zusätzliche Informationen für die Anpassung künftiger Erhaltungs- und Bewirtschaftungsmaßnahmen für den Schweinswal liefern.

Kenntnisse zur räumlichen Verteilung von Arten liefern wertvolle Informationen über den Zustand mariner Ökosysteme. Artverteilungsmodelle ermöglichen es Umweltvariablen zu identifizieren die das Vorkommen von Arten hauptsächlich beeinflussen, festzustellen wann und wie sich die räumliche Artverteilung ändert, zu untersuchen wie sich menschliche Aktivitäten auf die Arten auswirken und mögliche zukünftige Entwicklungen vorherzusagen. Mit Hilfe von Artverteilungsmodellen untersuchen wir den Einfluss menschlicher Aktivitäten sowie des Klimawandels auf verschiedene Seevogelarten. Die Untersuchungen werden zudem dazu beitragen derzeitige Schutzmaßnahmen zu evaluieren und zukünftige Schutzkonzepte zu entwickeln.