Das Wachstum und der Rückgang des isländischen Eisschildes haben die Meerwasserchemie des Nordatlantiks in den vergangenen 230.000 Jahren erheblich beeinflusst. Verantwortlich dafür ist das Zusammenspiel von Eis und Vulkanismus auf Island. Zu diesem Ergebnis kommen Wissenschaftler des Instituts für Umweltphysik an der Universität Heidelberg nach der Untersuchung von Sedimentkernen vom Rockall Plateau im nordöstlichen Atlantik. Das Team analysierte dafür die Isotopenzusammensetzung des Seltene-Erden-Elements Neodym in den Bohrproben. Dabei zeigte sich, dass das isotopische Signal zwischen glazialen und interglazialen Perioden deutlich schwankte und dem „Rhythmus“ der Eiszeiten folgte, wie die Untersuchungen unter der Leitung von Prof. Dr. Norbert Frank zeigen.

Neodym als chemischer Fingerabdruck des Meerwassers

Die Isotopenzusammensetzung von Neodym (Nd) im Meerwasser gehört zu den häufig verwendeten Methoden, um Veränderungen der Ozeanzirkulation in der jüngeren geologischen Vergangenheit zu rekonstruieren. Grundlage ist die Annahme, dass die chemischen „Fingerabdrücke“ der großen Wassermassen über lange Zeiträume weitgehend konstant geblieben sind.

Die Ergebnisse der Heidelberger Wissenschaftler stellen diese Annahme zumindest für den Nordatlantik während glazialer Perioden infrage. Die Analysen der Tiefseesedimente vom Rockall Plateau zeigen, dass sich die Chemie des nordatlantischen Meerwassers wiederholt und deutlich verändert hat. Als Ursache sehen die Forschenden vulkanisches Material, das von Island in den Ozean gelangte.

Gesteinsmehl gelangte durch das Eis in den Atlantik

Verschiedene kontinentale Gesteine besitzen unterschiedliche isotopische Signaturen. Das Verhältnis der Isotope 143Nd und 144Nd des im Meerwasser gelösten Neodyms gibt deshalb Hinweise darauf, aus welchen Gesteinen das Seltene-Erden-Element herausgelöst wurde.

Rückte der Eisschild auf Island während eines Glazials vor und bewegte sich über das basaltische Grundgestein, entstanden große Mengen feinen und hochreaktiven Gesteinsmehls. Dieses Material gelangte in den Nordatlantik und setzte dort Neodym mit einer ausgeprägten radiogenen Signatur frei, das mit 143Nd angereichert war. Die Untersuchung der Neodym-Isotope aus dem Sedimentkern ODP Site 982 des Rockall Plateau zeigt, dass die oberen Wassermassen des Nordatlantiks während der Höhepunkte der Eiszeiten deutlich radiogener waren als während der warmen Zwischeneiszeiten. Die Schwankungen standen dabei in engem Zusammenhang mit dem Volumen des isländischen Eisschildes.

Meerwasserchemie folgte der Dynamik des Eises

Mithilfe eines sogenannten Boxmodells konnten die Heidelberger Wissenschaftler die Ergebnisse ihrer Analysen der Tiefseesedimente reproduzieren. Demnach verliefen die Veränderungen der Meerwasserchemie infolge des vulkanischen Eintrags nicht gleichmäßig. Vielmehr reagierten sie auf die Dynamik des Eises auf Island und erreichten während Phasen schneller Vergletscherung ihre stärkste Ausprägung.

„Das isotopische Signal folgte dem Rhythmus der Eiszeiten fast Schritt für Schritt“, sagt Dr. Antao Xu. „Das weist darauf hin, dass die isländischen Eisschilde selbst die treibenden Kräfte dafür waren, dass die Meerwasserchemie des Nordatlantiks während der vergangenen 230.000 Jahre mehrfach umgestaltet wurde.“

Die Ergebnisse zeigen zudem, dass der Eisschild den Eintrag von Mikronährstoffen wie Eisen beeinflusste. Dies dürfte sich während der Eiszeiten auch auf das marine Leben und den Kohlenstoffkreislauf ausgewirkt haben, so Dr. Xu, der Mitglied der von Prof. Frank geleiteten Arbeitsgruppe „Physik der Umweltarchive“ ist.

Neue Erkenntnisse über die Regulierung der Ozeanchemie

„Die Ergebnisse unserer Forschungsarbeiten unterstreichen, dass die Eisschildsysteme in hohen Breitengraden bei der Regulierung der Ozeanchemie eine entscheidende Rolle spielen“, betont Prof. Frank.

Die Erkenntnisse haben nach Einschätzung des Wissenschaftlers weitreichende Konsequenzen für die Rekonstruktion vergangener Veränderungen der Ozeane. „Sie mahnen zur Vorsicht bei der Annahme, dass feste isotopische Fingerabdrücke existieren, die zur Rekonstruktion der vergangenen Ozeanzirkulation eingesetzt werden können. Zudem decken sie einen bislang unterschätzten Zusammenhang zwischen der Kryosphäre, der kontinentalen Verwitterung und der Chemie des Ozeans auf.“

Sedimentkerne dokumentieren vergangene Klimaphasen

Die Untersuchungen waren Teil eines von der Deutschen Forschungsgemeinschaft geförderten Projekts. Im Mittelpunkt steht die Frage, wie sich Ozeanzirkulation und geochemische Kreisläufe während großer Klimawandelphasen der Vergangenheit entwickelt haben. Die Forschung basiert auf Sedimentkernen einer Expedition des Ocean Drilling Program (ODP) / International Ocean Discovery Program (IODP). Zur Verfügung gestellt wurden die Proben vom IODP Bremen Core Repository am MARUM – Zentrum für Marine Umweltwissenschaften der Universität Bremen. Die Ergebnisse der Heidelberger Forschungsarbeiten sind in „Science Advances“ erschienen.

Originalpublikation: A. Xu, K. Just, A. M. Piotrowski, J. Stohl, N. Frank: Ice-sheet dynamics drive glacial-interglacial shifts in North Atlantic seawater neodymium isotopes. Science Advances (19 August 2026), DOI: 10.1126/sciadv.aeg5747

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Im Mittelpunkt der Forschung steht die einzellige Süßwasseralge Tetradesmus lagerheimii. Im Technikum des Fachbereichs Chemie- und Biotechnologie der h_da wird sie in grün leuchtenden Photobioreaktoren kultiviert. Dort untersuchen Prof. Dr. Rüdiger Graf, Doktorandin Samira Reuscher und Dr. Gerd Klock, wissenschaftlicher Mitarbeiter am Fachbereich, gemeinsam mit Partnern aus der Papierindustrie und der TU Darmstadt, wie sich Mikroalgen künftig in Klärwerken oder Industrieanlagen einsetzen lassen.

„Wir sind eins besser als das Ü-Ei“, stellt Prof. Dr. Rüdiger Graf fest und erklärt den ungewöhnlichen Vergleich: „Das Ü-Ei hat drei Pluspunkte – Spannung, Spielzeug und Schokolade. Wir nutzen Sonnenenergie, um Biomasse aufzubauen, binden dabei CO₂ und reinigen Abwasser. Und dann kommt noch der vierte Punkt dazu: Wir produzieren wertvolle Algenöle.“

Hormonell wirksame Stoffe aus dem Abwasser filtern

Der Schwerpunkt des Projekts liegt auf der Reinigung industrieller Abwässer. Zwar erfüllen sie alle gesetzlichen Vorgaben. Trotzdem können geringe Mengen hormonell wirksamer Stoffe zurückbleiben. Und hier kommen die Mikroalgen ins Spiel: Sie können diese Stoffe aufnehmen, anreichern und im besten Fall sogar vollständig abbauen.

„Die genauen molekularen Mechanismen sind zwar bisher nur teilweise erforscht“, erläutert Doktorandin Samira Reuscher. „Wir wissen aber, dass es funktioniert: Mikroalgen filtern hormonell wirksame Substanzen aus dem Abwasser.“

Natürliche Arbeitsteilung im Algen-Reaktor

Ganz ohne Nebenwirkungen geht das allerdings nicht. Durch ihren Stoffwechsel geben die Algen organische Stoffe ab, die die Wasserqualität mindern. Um das Problem zu lösen, setzen die Forschenden auf eine natürliche Arbeitsteilung im Algen-Reaktor: Verschiedene Bakterienstämme werden den Algenkulturen zugesetzt und bauen die unerwünschten Stoffwechselprodukte wieder ab.

„In der Natur sind die Algen auch mit anderen Organismen vergesellschaftet“, erklärt Dr. Gerd Klock. „Die verschiedenen Organismen müssen sich aufeinander einstellen.“

Algenöl statt Ackerflächen

Die Mikroalgen nutzen Sonnenlicht und Kohlendioxid zum Wachsen, sie binden CO₂ und vermehren sich dabei fleißig, bilden also Biomasse. Und die ist nicht nur die Grundlage für die Reinigung des Abwassers, sondern auch für den zweiten Nutzen des Forschungsprojekts: die Herstellung von Algenölen.

Unter idealen Bedingungen investieren die Algen ihre Energie vor allem in Wachstum. Erst wenn sie gezielt unter Stress gesetzt werden – etwa durch Nährstoffmangel oder weniger Licht –, verändern sie ihren Stoffwechsel und speichern Energiereserven in Form von Lipiden. Diese begehrten Algenöle können unter anderem zur Herstellung von Bio-Kraftstoffen verwendet werden. Im Gegensatz zu Mais oder Raps beanspruchen die Alleskönner-Algen dafür keine Ackerflächen.

„Man muss der Alge Stress machen, damit sie versteht: Jetzt muss ich Lipide herstellen, statt immer weiter Zellteilung zu betreiben“, beschreibt Prof. Dr. Rüdiger Graf die Herangehensweise.

Ziel der Forschenden ist es, dabei die richtige Balance zu finden: möglichst viel Biomasse zu erzeugen bei gleichzeitig hoher Ölproduktion.

Auf dem Weg in die großtechnische Anwendung

Noch ist das Verfahren nicht wirtschaftlich genug für den großtechnischen Einsatz.

„Deshalb arbeiten wir intensiv daran, unter anderem den Energiebedarf während des Kultivierungsprozesses zu senken“, sagt Graf.

Für das Forschungsteam steht das Potenzial der Technologie dennoch außer Frage: Künftig könnten modulare Algenanlagen direkt an Industrieunternehmen oder Klärwerke angeschlossen werden. Dort würden sie Abwasser reinigen, Kohlendioxid verwerten und gleichzeitig nachwachsende Rohstoffe erzeugen – eine Innovation mit vielen Vorteilen für Umwelt und Industrie. Das Kooperationsprojekt wird vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie gefördert.

Quelle: Hochschule Darmstadt

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Salz und Zucker aus dem Meer können bis in die freie Troposphäre aufsteigen und damit sowohl die Wolkenbildung als auch das Klima in der Arktis beeinflussen. Das zeigen Ballon-Messungen, die ein Forschungsteam im Herbst 2021 und Frühjahr 2022 auf Spitzbergen durchgeführt hat. Mit einer zunehmend eisfreien Arktis könnten immer mehr dieser Wolkenzutaten aus dem Meerwasser in die Atmosphäre gelangen und das Strahlungsbudget beeinflussen. Die Ergebnisse tragen so zu einem besseren Verständnis der überdurchschnittlichen Erwärmung der Arktis bei, schreibt das Team im Fachjournal „Atmospheric Chemistry and Physics“.

An der Studie unter Leitung des Leibniz-Instituts für Troposphärenforschung (TROPOS) waren auch die Universität Köln, das Alfred-Wegener-Institut, das Max-Planck-Institut für Marine Mikrobiologie sowie die Universitäten Oldenburg und Bremen beteiligt.

Meeresgischt als Wolkenmacher

Die zentrale Arktis ist ein Ozean, der im Winter von Meereis bedeckt ist und im Sommer zunehmend offene Wasserflächen aufweist. Partikel aus Meeresgischt-Aerosol spielen dort eine Schlüsselrolle für die Wolkenbildung – und ihre Bedeutung wächst mit der Erwärmung und dem Rückgang des Meereises. Die Partikel gelangen durch brechende Wellen und platzende Luftblasen in die Luft. Sie bestehen aus Meersalz-Ionen sowie organischem Material, darunter marine Kohlenhydrate – meist komplexe, verzweigte Polysaccharide von Algen und Bakterien. Eine TROPOS-Studie von 2025 hatte bereits gezeigt, dass diese Zucker die Eiskeimbildungsaktivität der Partikel beeinflussen, was wiederum Wolkenbildung und Niederschlag prägt.

Messungen mit dem Fesselballon BELUGA

Der Fesselballon BELUGA während der Kampagne HALO-(AC)³ im März/April 2022 auf Spitzbergen in der Arktis (Quelle: Sebastian Zeppenfeld, TROPOS).

Bislang fehlten Messungen, die den Transport dieser marinen Zucker in höhere Luftschichten tatsächlich belegen. Die Forschenden schlossen diese Lücke: Bei Ny-Ålesund auf Spitzbergen nahmen sie mit dem Fesselballon BELUGA Luftproben in 300 bis 1000 Metern Höhe. Diese wurden im Labor mit Meerwasser- und Oberflächenfilmproben aus dem Kongsfjorden verglichen.

„Die Kombination der Aerosolmessungen am Boden und in verschiedenen Höhen mit den Wasserproben hat uns erstmals ermöglicht, den Transport mariner Zucker vom Ozean in die Atmosphäre direkt nachzuvollziehen“, erläutert Dr. Manuela van Pinxteren (TROPOS).

Eine dynamischere Atmosphäre als gedacht

Zusätzlich deuten Labor- und Feldbeobachtungen darauf hin, dass sich diese Zucker teils erst in der Atmosphäre bilden oder umwandeln – ausgelöst durch chemische und biologische Prozesse. Unter feuchten Bedingungen, besonders bei Niederschlagswolken, konnte das Team eine solche Zuckerbildung direkt in der Luft beobachten, möglicherweise im Zusammenhang mit dem Stoffwechsel von Mikroorganismen.

„Die Atmosphäre ist also viel lebendiger als wir lange dachten“, folgert Dr. Sebastian Zeppenfeld (TROPOS).

Da der Transport in wolkenbildungsrelevante Höhen die Wolkenmikrophysik beeinflusst und seine Bedeutung mit dem Rückgang des Meereises weiter zunimmt, plant das BELUGA-Team, 2028 im Rahmen der Polarstern-Expedition „Antarctica-Insync“ vergleichbare Messungen im Südpolarmeer durchzuführen.

Wissenschaftliche Ansprechpartner:
Dr. Sebastian Zeppenfeld
wissenschaftlicher Mitarbeiter, Abteilung Chemie der Atmosphäre, Leibniz-Institut für Troposphärenforschung (TROPOS), Leipzig

und
Dr. Manuela van Pinxteren

Originalpublikation:
Zeppenfeld, S., Schaefer, J., Pilz, C., Ebell, K., Zeising, M., Stratmann, F., Siebert, H., Wehner, B., Wietz, M., Bracher, A., and van Pinxteren, M.: Marine carbohydrates and other sea spray aerosol constituents across altitudes in the lower troposphere of Ny-Ålesund, Svalbard, Atmos. Chem. Phys., 26, 7235–7260, DOI: 10.5194/acp-26-7235-2026, 2026. (Published 27 May 2026)
https://doi.org/10.5194/acp-26-7235-2026

Quelle: Leibniz-Institut für Troposphärenforschung e. V.

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Bakterien in Springbrunnen können insbesondere dann zum hygienischen Risiko werden, wenn Menschen mit dem Wasser oder den entstehenden Aerosolen in Kontakt kommen. Im Forschungsprojekt SpriBak entwickelt ein Team der Fachhochschule Südwestfalen deshalb ein mikrobiologisches Überwachungssystem, das Bakterien automatisiert erkennen soll. Parallel untersuchen die Projektpartner, wie sich Springbrunnen technisch so gestalten lassen, dass bakterielle Belastungen reduziert werden.

Bakterien in Springbrunnen als hygienisches Risiko

Öffentliche Springbrunnen und Wasserspiele werden an heißen Tagen häufig zur Abkühlung genutzt. Nach Angaben der Fachhochschule Südwestfalen besteht durch Hautkontakt mit dem Wasser oder das Einatmen von Aerosolen jedoch ein erhöhtes Infektionsrisiko, insbesondere für Kinder. Genannt werden unter anderem Escherichia coli, Enterokokken und Pseudomonas. Diese Bakterien können beispielsweise Magen-Darm- und Wundinfektionen oder Lungenentzündungen verursachen.

„Öffentliche Springbrunnen sind keine Trinkwasserbrunnen“, erklärt Projektmitarbeiterin Dr. Jacqueline Hollensteiner.

Anders als bei Trinkwasser werde nicht permanent frisches und geprüftes Wasser zugeführt. Das Wasser zirkuliere in der Regel und werde lediglich von Zeit zu Zeit aufgefüllt.

„Der Eintrag von Nährstoffen und Fäkalien von Tieren in rezirkulierende Wassersysteme mit Becken, Pumpen und Filtern begünstigt die Keimbildung“, weiß die in Göttingen promovierte Mikrobiologin.

Hinzu kommt nach Angaben des Forschungsteams, dass für Springbrunnen im Vergleich zum Trinkwasser spezifische Regularien fehlen.

Vorstudie zeigt hohe bakterielle Belastung

Eine Vorstudie liefert Hinweise auf den Handlungsbedarf. Hollensteiner und Professor Dr. Dr. Alexander Prange werteten dafür Wasserproben aus öffentlichen Springbrunnen aus.

„Von 280 im Sommer 2023 in öffentlichen Springbrunnen genommenen Wasserproben entsprachen 65 Prozent nicht den Bewertungsgrenzen für die Bakterienbelastung“, verdeutlicht Hollensteiner.

Eine OpenStreetMap-Analyse des Teams ermittelte zudem 26.443 gemeldete Springbrunnenobjekte in Deutschland, davon mehr als 3.000 in Nordrhein-Westfalen. Das Forschungsteam geht von einem prognostizierten jährlichen Marktwachstum der Springbrunnen in deutschen Innenstädten von 3,5 Prozent aus.

Damit stellt sich auch die Frage, wie eine mikrobiologische Überwachung in größerem Umfang praktisch umgesetzt werden kann.

„Diese regelmäßig zu testen bedeutet erheblichen personellen und finanziellen Aufwand“, sagt Hollensteiner.

In die Anlagen integrierte Messsysteme könnten diesen Aufwand reduzieren.

Automatisierte Testkammer soll Wasserqualität überwachen

Unter Leitung von Professor Dr. Dr. Alexander Prange, Professor für Lebensmittel-Mikrobiologie, arbeitet die Fachhochschule Südwestfalen mit der AquaActiv Springbrunnen- und Wassertechnik GmbH aus Lage zusammen. Ein Projektziel ist die Entwicklung eines robusten Testsystems zur Überwachung der Wasserqualität in öffentlichen Springbrunnen.

Gleichzeitig soll der technische Aufbau der Anlagen optimiert werden, um bakterielle Belastungen möglichst zu vermeiden beziehungsweise zu reduzieren. Das Team arbeitet dafür derzeit an einer automatisierten Testkammer.

„Erste Laborversuche verlaufen vielversprechend, mit deren Hilfe Stoffwechselaktivitäten lebender Zellen sichtbar gemacht und das Vorhandensein von Bakterien nachgewiesen werden kann“, sagt Hollensteiner.

Das geplante System verbindet damit mikrobiologische Detektion und Anlagentechnik. Der Kurztitel SpriBak steht für Springbrunnen-Bakterien. Entwickelt werden soll eine keimsensible Wasseraufbereitungsanlage mit integrierter Messeinheit, Filterung und Entkeimungsvorrichtung.

Wasserhygiene gewinnt bei städtischen Wasserspielen an Bedeutung

Mit steigenden Temperaturen können Springbrunnen und Wasserspiele zugleich für die Gestaltung des städtischen Mikroklimas an Bedeutung gewinnen. Eine intensivere Nutzung erhöht jedoch auch die Anforderungen an die hygienische Bewertung solcher Anlagen.

Sogenannte städtische Hitzeinseln werden in Zuge des Klimawandels zunehmen und Springbrunnen oder Wasserspiele können helfen, das städtische Mikroklima im Sommer zu kühlen. Eine steigende Frequentierung durch die Bevölkerung mache nach Einschätzung der Mikrobiologin eine Risikoanalyse und Risikominimierung umso notwendiger.

SpriBak wird über das ZIM-Programm gefördert

Das Forschungsprojekt hat eine Laufzeit von zwei Jahren. Es wird durch das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie im Zentralen Innovationsprogramm Mittelstand (ZIM) gefördert. Ziel ist, bis zum Ende der Projektlaufzeit ein funktionierendes Testsystem für die mikrobiologische Überwachung von Springbrunnen zu entwickeln.

Quelle: Fachhochschule Südwestfalen

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Wolkentröpfchen sind in flachen Cumulus-Wolken offenbar deutlich ungleichmäßiger verteilt als bislang angenommen. Wissenschaftler*innen des Max-Planck-Instituts für Dynamik und Selbstorganisation (MPI-DS) haben Bereiche von weniger als einem Meter nachgewiesen, in denen sich die Tröpfchen lokal konzentrieren. Die veröffentlichten Ergebnisse liefern neue Hinweise darauf, wie Regen in Wolken ohne Eiskristalle entstehen kann.

Wolkentröpfchen geben Einblick in die Entstehung von Regen

Flache Wolken kommen sowohl über Ozeanen als auch über Land vor. Insbesondere flache Cumulus-Wolken können ausschließlich aus kleinen flüssigen Wassertropfen bestehen. Eiskristalle, die als Keime für die Niederschlagsbildung dienen könnten, fehlen dort. Dennoch können diese Wolken innerhalb weniger Minuten Regen erzeugen.

Damit Niederschlag entsteht, müssen kleine Tröpfchen miteinander kollidieren und größere Tropfen bilden, die schließlich zu Boden fallen. Wie die dafür notwendigen ersten Kollisionen zustande kommen, ist eine bislang nicht abschließend geklärte Frage der Atmosphärenwissenschaft.

„Wir haben die Struktur einer flachen, warmen Wolke mit hoher räumlicher Auflösung untersucht“, sagt Mohsen Bagheri, Gruppenleiter am MPI-DS und einer der Leiter der Studie. „Es ist wie ein 3D-Mikroskop in den Wolken zu nutzen, das Partikelgröße und -verteilung untersucht“, fährt er fort.

CloudKite untersucht Wolken mit hoher räumlicher Auflösung

Flache Wolken weisen Bereiche mit hoher Partikelkonzentration auf, die möglicherweise der Schlüssel zur Regenbildung sind. (Quelle: MPI)

Für ihre Untersuchungen entwickelten Forschende des MPI-DS um Mohsen Bagheri und Institutsdirektor Eberhard Bodenschatz die Messplattform CloudKite. Grundlage ist ein Helikite-Ballon, der die Messinstrumente mit einer Geschwindigkeit von etwa 10 Metern pro Sekunde durch die Wolken bewegt. Damit ist die Plattform deutlich langsamer als Forschungsflugzeuge.

Das Observatorium verfügt über zwei speziell entwickelte optische Bildgebungssysteme mit Lasern und Hochgeschwindigkeitskameras. Eines der Systeme kann die dreidimensionalen Positionen und Größen einzelner Wolkentröpfchen 75-mal pro Sekunde rekonstruieren. Das zweite System erfasst die Turbulenz innerhalb der Wolken mittels Partikelbild-Velozimetrie.

Beide Instrumente arbeiten autonom und ermöglichen die gleichzeitige Untersuchung von Wolkenmikrophysik und Turbulenz über unterschiedliche räumliche Skalen.

„Zusammen mit der hohen Bildaufnahmerate des Instruments ermöglicht dies Messungen im Abstand von 12 Zentimetern – etwa 250-mal häufiger als bei früheren Beobachtungen aus der Luft“, sagt Eberhard Bodenschatz. „Der CloudKite eröffnet somit ein gänzlich neues Beobachtungsfenster in die Wolken“, fasst er zusammen.

Lokales Clustering der Wolkentröpfchen

Mit den CloudKite-Daten rekonstruierten die Forschenden die innere Struktur eines 55 Meter langen Abschnitts einer flachen Cumulus-Wolke. Dabei zeigte sich, dass die Tröpfchen nicht gleichmäßig verteilt waren. Stattdessen identifizierte das Team stark lokalisierte Bereiche mit einem Durchmesser von etwa einem Meter oder weniger.

In diesen Hotspots liegen die Tröpfchen näher beieinander als in anderen Teilen der Wolke. Dadurch steigt die Wahrscheinlichkeit, dass sie miteinander kollidieren und größere Tropfen entstehen. Die Messungen stellen damit die bisherige Annahme infrage, wonach Tröpfchen lediglich schwach und vergleichsweise gleichmäßig verteilt clustern.

„Da die Tröpfchen dort clustern, werden Kollisionen viel wahrscheinlicher. Diese lokal begrenzten Hotspots könnten daher die Stellen sein, an denen es in flachen Cumuluswolken zu regnen beginnt“, sagt Birte Thiede, Erstautorin der Studie.

Bedeutung für Wetter- und Klimamodelle

Das MPI-DS-Team untersucht derzeit, wie Turbulenz und die beobachteten Clustering-Hotspots zusammenhängen. Weitere Feldkampagnen mit dem CloudKite-Observatorium sind in Amazonien, an der Ostsee und in Nordfinnland geplant.

Die Prozesse in warmen Wolken sind auch für Wetter- und Klimamodelle relevant. Wie effizient sich kleine Wolkentröpfchen zu Regentropfen entwickeln, beeinflusst die Lebensdauer der Wolken und ihre Fähigkeit, Sonnenlicht zurück ins All zu reflektieren. Die Beschreibung dieser Prozesse ist daher ein wichtiger Faktor für die Modellierung von Niederschlag und Energiehaushalt.

„Die Aufdeckung der verborgenen Struktur warmer Wolken wird zu besseren Beschreibungen der Regenbildung und genaueren Wettervorhersagen führen“, fasst Mohsen Bagheri zusammen.

Originalpublikation: B. Thiede, M.L. Larsen, F. Nordsiek, O. Schlenczek, Y. Kim, E. Bodenschatz, & G. Bagheri, Highly localized droplet clustering in shallow cumulus clouds, Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 123 (32) e2602976123, https://doi.org/10.1073/pnas.2602976123 (2026).

Quelle: Max-Planck-Institut für Dynamik und Selbstorganisation

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Das Hochwasser 1342, bekannt als Magdalenenflut, war nach neuen Forschungsergebnissen kein isoliertes Extremereignis. Ein internationales Forschungsteam hat für den Zeitraum vom Winter 1341/42 bis Ende 1343 insgesamt 16 große, überregionale Hochwasser in Europa rekonstruiert. Vier davon erreichten statistische Wiederkehrperioden von 500 bis 1.000 Jahren. Die in Nature veröffentlichte Untersuchung liefert damit auch Anhaltspunkte für die Bewertung aufeinanderfolgender Extremhochwasser im heutigen Risikomanagement.

Hochwasser 1342 als Teil einer außergewöhnlichen Ereigniskette

Die Magdalenenflut vom Juli 1342 gilt als das schwerste Hochwasser Mitteleuropas im vergangenen Jahrtausend und als größtes Bodenerosionsereignis seit dem Ende der letzten Eiszeit. Die neue Untersuchung ordnet das Ereignis in einen größeren zeitlichen und räumlichen Zusammenhang ein.

Zwischen dem Winter 1341/42 und Ende 1343 identifizierten die Forschenden 16 große Hochwasser in weiten Teilen Europas. Neben der Magdalenenflut erreichten auch die als Lichtmess-, Jakobs- und Bartholomäusflut bezeichneten Ereignisse statistische Wiederkehrperioden von 500 bis 1.000 Jahren. Den Ergebnissen zufolge war 1342 das hochwasserreichste Jahr der vergangenen 700 Jahre. Auch 1343 zählt zu den zehn extremsten Jahren dieses Zeitraums.

„Wir können Monat für Monat rekonstruieren, welche Regionen Europas wann betroffen waren. Das zeigt deutlich, dass sich die Hochwasser wie eine Perlenkette durch die Jahre 1341 bis 1343 ziehen – nicht alle gleich verheerend, nicht alle am selben Ort, aber alle klar miteinander verbunden“, sagt Andrea Kiss, Erstautorin der Studie sowie Historikerin und Geographin an der Technischen Universität Wien.

Mehr als 1.000 historische Quellen ausgewertet

Hochwassermarke an der Pfarrkirche St. Blasius in Hann.-Münden mit einer Gedenkinschrift an dieser Kirche mit Angabe der Wasserhöhe. (Quelle: Martin Bauch)

Grundlage der Rekonstruktion sind mehr als 1.000 Einträge aus historischen Originalquellen. Dazu gehören Chroniken, Rechnungsbücher, Urkunden und Briefe. Die Studie entstand unter Leitung von Andrea Kiss und Günter Blöschl von der Technischen Universität Wien gemeinsam mit einem interdisziplinären Team von mehr als 30 Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern aus Europa.

An der Rekonstruktion war auch der Mittelalterspezialist Martin Bauch vom Leibniz-Institut für Geschichte und Kultur des östlichen Europa (GWZO) in Leipzig beteiligt. Er brachte insbesondere Quellen aus Mitteldeutschland, Böhmen und dem östlichen Mitteleuropa in die Untersuchung ein und überführte die ausgewerteten Informationen in historische Datenbanken.

Flutserie traf Mitteldeutschland und östliches Mitteleuropa

Besonders stark betroffen waren Mitteldeutschland und das östliche Mitteleuropa. In Prag zerstörte die Moldau die steinerne Judithbrücke, die Vorgängerin der heutigen Karlsbrücke. An der Elbe stürzten Brücken in Dresden und Meißen ein. Weitere Brückeneinstürze sind unter anderem für Erfurt, Vacha, Meiningen, Eisenach und Bautzen überliefert.

Die räumliche Ausdehnung der Hochwasser reichte über Böhmen bis in den Karpatenraum und nach Ungarn. Entlang der Donau berichtete der Chronist Johann von Winterthur von rund 6.000 Todesopfern. Europaweit forderte die Hochwasserserie nach den ausgewerteten Quellen viele Tausend Opfer.

Vulkanausbrüche und arktisches Meereis als mögliche Faktoren

Als mögliche Ursache für die außergewöhnliche Häufung nennen die Forschenden das Zusammentreffen mehrerer Faktoren. Um 1340 ereignete sich demnach eine Serie großer Vulkanausbrüche, darunter mindestens fünf tropische Vulkane sowie ein Ausbruch der isländischen Hekla. Gleichzeitig ging das arktische Meereis über mehrere Jahre zurück.

Nach Einschätzung des Forschungsteams veränderten diese Faktoren die Luftströmungen über Europa und begünstigten extreme und langanhaltende Niederschläge. Die Untersuchung verbindet damit historische Quellen mit Erkenntnissen zur Klima- und Umweltgeschichte.

„Die Magdalenenflut ist bis heute im kollektiven Gedächtnis präsent, weil sie mit Hochwassermarken und Gedenktafeln festgehalten wurde, aber auch durch jährlich wiederholte Bittprozessionen. Dass sie nur ein Ereignis in einer ganzen Kette von Katastrophen war, ist über die Jahrhunderte in Vergessenheit geraten. Diese Jahre gehören zur großen Krise des 14. Jahrhunderts, die wenige Jahre später im Schwarzen Tod gipfelte. Unsere Ergebnisse zeigen, wie eng Umwelt-, Klima- und Gesellschaftsgeschichte in dieser Zeit verflochten waren“, erklärt Martin Bauch.

Hochwasserrisiko: Ereignisse nicht isoliert betrachten

Für die Wasserwirtschaft ist insbesondere die zeitliche Abhängigkeit extremer Hochwasser relevant. Die Studie stellt die Annahme infrage, dass seltene Hochwasser grundsätzlich als voneinander unabhängige Einzelereignisse betrachtet werden können.

„Hochwasser sind statistisch nicht unabhängig voneinander: Sie treten nicht einfach zufällig ein wie Lottogewinne, sondern können statistisch und ursächlich zusammenhängen“, betont der Wiener Hydrologe Günter Blöschl.

Nach Angaben des Forschungsteams werden Sequenzen mehrerer Extremhochwasser innerhalb weniger Monate im heutigen Risikomanagement bislang kaum berücksichtigt. Die Autorinnen und Autoren sprechen sich deshalb für anpassungsfähige Schutzstrategien aus, die neben einzelnen seltenen Extremereignissen auch mögliche Ereignisketten berücksichtigen. Nach ihrer Einschätzung kann der Klimawandel die Wahrscheinlichkeit solcher Häufungen künftig erhöhen.

Originalpublikation: Kiss, A., Viglione, A., Barrientos, M., Enzi, S., Bauch, M. et al. (2026): Cascading continental-scale floods across Europe in 1342–1343. Nature. DOI: 10.1038/s41586-026-10888-8

Quelle: Leibniz-Institut für Geschichte und Kultur des östlichen Europa (GWZO)

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Eine neue internationale Studie, veröffentlicht in der Fachzeitschrift Ambio, eröffnet eine ermutigende Perspektive auf die Klima- und Biodiversitätskrise. Während Moore häufig im Zusammenhang mit Degradierung und Treibhausgasemissionen diskutiert werden, stellt die Studie neun sogenannte „Bright Spots“ aus aller Welt vor. Die Beispiele reichen von gemeinschaftlich getragenen Renaturierungsinitiativen und großflächigen Wiedervernässungsprogrammen bis hin zu innovativen Formen der Nasslandwirtschaft und Kunstprojekten, die den Menschen wieder eine Verbindung zu Moorlandschaften herstellen.

Sie machen deutlich, dass bereits heute bedeutende Fortschritte erzielt werden, und liefern Inspiration sowie wertvolle Erkenntnisse für den Moorschutz weltweit. Die Studie wurde gemeinsam von Forschenden der Universität Greifswald (Partner im Greifswald Moor Centrum), die zugleich Mitglieder des Sonderforschungsbereichs WETSCAPES2.0 sind, sowie des Copernicus Institute for Sustainable Development der Universität Utrecht geleitet.

„Moorforschende verbringen einen Großteil ihrer Zeit damit, Verluste, die Degradierung und den dringenden Handlungsbedarf rund um Moore zu dokumentieren“, sagt die Ko-Erstautorin Dr. Renske Vroom von der Universität Greifswald und dem Sonderforschungsbereich WETSCAPES2.0. „Diese Realität bleibt wichtig, aber sie erzählt nur einen Teil der Geschichte. Wir wollten Beispiele hervorheben, die zeigen, was möglich ist, wenn Menschen gemeinsam Moore schützen und wiederherstellen.“

Vielfältige Wege zu erfolgreichem Moorschutz

Die Autor*innen verwenden den Begriff „Bright Spots“ für Initiativen, die bemerkenswerte Erfolge bei Moorschutz, Wiedervernässung, Renaturierung, nachhaltiger Nutzung oder gesellschaftlicher Beteiligung erzielt haben. Die neun ausgewählten Beispiele zeigen, dass erfolgreiche Maßnahmen zum Schutz von Mooren sehr unterschiedliche Formen annehmen können.

In Indonesien tragen großflächige Wiedervernässungsprogramme dazu bei, das Brandrisiko und Treibhausgasemissionen zu verringern. In Malaysia treiben lokale Gemeinschaften Renaturierungsmaßnahmen voran und entwickeln neue Ansätze für den nachhaltigen Umgang mit Mooren. Weitere Beispiele schaffen wirtschaftliche Perspektiven durch Paludikultur. Initiativen wie Turba Tol in Feuerland hingegen nutzen Kunst und kulturelles Engagement, um Menschen wieder mit Moorlandschaften in Verbindung zu bringen. Gemeinsam verdeutlichen diese Beispiele, dass es nicht den einen Weg zur erfolgreichen Wiederherstellung von Mooren gibt.

Trotz ihrer Diversität weisen alle Bright Spots mehrere gemeinsame Merkmale auf. Viele beruhen auf einer langfristigen Zusammenarbeit von Wissenschaft, Politik, Flächenmanagement, lokalen Gemeinschaften und Trägern indigenen Wissens. Andere zeigen, wie sich ökologische Renaturierung mit sozialen und wirtschaftlichen Vorteilen oder innovativen Formen der Öffentlichkeitsarbeit verbinden lässt.

Zusammenarbeit als Schlüssel zum Erfolg

„Der Schlüssel zur Wiederherstellung von Mooren ist die Zusammenarbeit“, sagt Dr. Ralph Temmink, Assistenzprofessor für Ökologie und Renaturierung an der Universität Utrecht und Koautor der Studie. „Die erfolgreichsten Projekte verbinden wissenschaftliche Erkenntnisse, politische Rahmenbedingungen und lokales Wissen, um nachhaltige Lösungen zu entwickeln.“

Paludikultur: Wirtschaften auf nassen Mooren

Zu den in der Studie vorgestellten Beispielen gehört auch die Paludikultur, die landwirtschaftliche Nutzung nasser und wiedervernässter Moore. Im Gegensatz zur konventionellen Landwirtschaft auf entwässerten Moorböden bleiben die Böden dabei dauerhaft nass und können dennoch wirtschaftlich genutzt werden. Das ist von großer Bedeutung, da entwässerte Moore erhebliche Mengen an Treibhausgasen freisetzen: Sobald der zuvor wassergesättigte Torf mit Sauerstoff in Kontakt kommt, beginnt er sich zu zersetzen und entweicht als Kohlenstoffdioxid.

Pflanzen wie Torfmoose, Schilf, Rohrkolben oder Seggen können hingegen auf nassen Mooren, ohne Entwässerung, angebaut werden. Dadurch lassen sich Emissionen reduzieren und gleichzeitig neue wirtschaftliche Perspektiven für Flächeneigentümerinnen und lokale Gemeinschaften schaffen. Viele erfolgreiche Beispiele hierfür finden sich in Deutschland, wo Forschende, Landwirtinnen und Unternehmen seit einigen Jahren gemeinsam neue Wertschöpfungsketten auf Basis von Biomasse aus nassen Mooren entwickeln. Produkte wie Versandkartons, Textilien oder Baustoffe aus Paludikultur-Biomasse sind bereits auf dem Markt erhältlich.

Von lokalen Erfolgen zu globalem Handeln

„Wir hoffen, dass diese Beispiele dazu ermutigen, über die Herausforderungen hinauszublicken und anzuerkennen, dass bereits Fortschritte erzielt werden“, sagt Vroom. „Die Wiederherstellung von Mooren und wirksamer Klimaschutz sind keine Zukunftsvision. Sie finden bereits heute in vielen unterschiedlichen Formen und Regionen der Welt statt. Gleichzeitig machen diese Beispiele deutlich, wie dringend wir unsere Anstrengungen ausweiten müssen. Nur wenn wir auf diesen Erfolgen aufbauen und die Wiedervernässung und Renaturierung von Mooren beschleunigen, können wir das notwendige Tempo und den erforderlichen Umfang erreichen, um die Klimakrise wirksam einzudämmen.“

Moorrenaturierung kann unter sehr unterschiedlichen ökologischen, gesellschaftlichen und politischen Bedingungen erfolgreich sein und bietet gleichzeitig Vorteile für Klimaschutz, Biodiversität und lokale Gemeinschaften. Die Ergebnisse der Studie liefern wertvolle Impulse für zukünftige politische Strategien und Renaturierungsprogramme – in einer Zeit, in der immer mehr Länder ihre Klima- und Biodiversitätsziele erreichen müssen.

Originalpublikation:
Vroom, R.J.E. et al. (2026): Bright spots in peatland conservation, rewetting and restoration. Ambio.

Wissenschaftlicher Ansprechpartner
Luca Räther
luca.raether@uni-greifswald.de

Quelle: Universität Greifswald

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Power-to-Gas auf Kläranlagen steht im Mittelpunkt des Forschungs- und Demonstrationsvorhabens KoNexus. Partner aus Wasserwirtschaft, Energiewirtschaft, Forschung und Technologieentwicklung untersuchen, wie sich Power-to-Gas-Technologien technisch, wirtschaftlich und ökologisch sinnvoll auf Kläranlagen einsetzen lassen.

Power-to-Gas auf Kläranlagen für die Sektorkopplung

Im Zentrum des Vorhabens steht die Idee, Kläranlagen als flexible Knotenpunkte einer klimafreundlichen Energieversorgung zu nutzen. Überschüssiger Strom aus erneuerbaren Energien kann dort per Elektrolyse in grünen Wasserstoff umgewandelt werden. Dieser kann direkt genutzt oder gemeinsam mit biogenem Kohlendioxid aus Klärgas zu Biomethan weiterverarbeitet werden.

Bei diesen Prozessen entstehen Koppelprodukte wie Sauerstoff und Abwärme. Der Sauerstoff kann für die Ozonung oder Belüftung in der Abwasserbehandlung eingesetzt werden. Die Abwärme soll für Prozesse auf der Kläranlage genutzt werden.

„Kläranlagen bringen viele Voraussetzungen mit, die für Power-to-Gas-Konzepte entscheidend sind: Wasserströme, Klärgas, Wärmebedarfe, technische Infrastruktur und zunehmend eigene erneuerbare Energiequellen. KoNexus soll zeigen, wie daraus ein tragfähiges Gesamtsystem entstehen kann“, sagt Dr.-Ing. Christian Remy, Gruppenleiter Energie und Ressourcen am KWB.

Demonstrationsbetrieb im Klärwerk Schönerlinde

Mehrere Fallstudien sollen das Zusammenspiel marktreifer Technologien im realen Anlagenbetrieb demonstrieren. Auf dem Klärwerk der Berliner Wasserbetriebe in Schönerlinde werden bestehende Komponenten wie Elektrolyse, Methanisierung, Gasspeicher, Sauerstoffnutzung und Ozonung in einen automatisierten Demonstrationsbetrieb eingebunden.

In Cottbus wird ein Rieselbettreaktor zur Biomethanisierung weiterentwickelt. In Eberswalde betreibt die Barnimer Energiebeteiligungsgesellschaft einen großtechnischen 2-MW-Elektrolyseur und untersucht Synergien mit einer nahegelegenen Kläranlage. Dazu gehören unter anderem die Nutzung von Sauerstoff und aufbereitetem Kläranlagenablauf.

Kläranlagenablauf als Speisewasser für Elektrolyseure

Das Kompetenzzentrum Wasser Berlin übernimmt im Projekt wissenschaftliche und transferorientierte Aufgaben. Dazu gehören Untersuchungen zur Nutzung von Elektrolysesauerstoff in der Ozonung sowie die Optimierung der Aufbereitung von Kläranlagenablauf als Speisewasser für Elektrolyseure.

Das KWB erstellt außerdem Ökobilanzen zur Bewertung von Nachhaltigkeit, Klimaschutzwirkung und Dekarbonisierungspotenzialen. Hinzu kommt die Erstellung eines Leitfadens für den sicheren Datenaustausch zwischen Wasser- und Energiebetreibern unter KRITIS-Anforderungen.

Praxistransfer als Schwerpunkt von KoNexus

Ein besonderer Schwerpunkt des Projekts liegt auf dem Transfer in die Praxis. Die Projektergebnisse sollen in nationale Fachgremien und Regelwerke eingebracht werden. Zudem ist ein praxisnaher Leitfaden für Planung und Betrieb von Power-to-Gas-Konzepten auf Kläranlagen vorgesehen.

Koordiniert wird KoNexus durch das Kompetenzzentrum Wasser Berlin. Im Projekt involviert sind das Reiner Lemoine Institut gGmbH (RLI), die Berliner Wasserbetriebe AöR (BWB), die Technische Universität München – Lehrstuhl für Siedlungswasserwirtschaft (TUM), die Gicon®-Großmann Ingenieur Consult GmbH (GICON) und die Barnimer Energiebeteiligungsgesellschaft mbH (BEBG).

KoNexus ist ein Forschungs- und Demonstrationsvorhaben in der BMFTR-Fördermaßnahme „Wasser-Energie-Nexus“ (WENex) zur Sektorkopplung von Wasser- und Energiewirtschaft durch Power-to-Gas-Technologien auf Kläranlage

Quelle: Kompetenzzentrum Wasser Berlin

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Johannes Voß und Linda Rockmann aus Haliks Team entwickelten dafür funktionalisierte Eisenoxid-Nanopartikel mit speziellem magnetischen Verhalten, deren Oberfläche gezielt so angepasst wurde, dass sie unterschiedliche PFAS binden können. Gekoppelt an die Eisenoxid-, also Rost-Partikel, können die PFAS einfach mit einem Magneten aus dem Wasser entfernt werden. Dabei verfolgen die Wissenschaftler/-innen einen breiten Ansatz: Statt sich auf einzelne PFAS-Verbindungen zu konzentrieren, wollten sie eine variable Lösung schaffen, die möglichst viele Materialien dieser vielfältigen Stoffklasse erfassen kann, also magnetische Nanopartikel, die sich gezielt an unterschiedliche Anforderungen der Wasseraufbereitung anpassen können.

Schwerpunkt allgemeiner Mikroplastik

Die neue Studie von Haliks Team erweitert die Einsatzmöglichkeiten der magnetischen Wasserreinigung um eine weitere hochrelevante Schadstoffklasse. Die Wissenschaftler/-innen konnten erstmals zeigen, dass sich das zugrunde liegende Prinzip nicht nur für einzelne PFAS-Moleküle, sondern auch für fluorhaltiges Mikroplastik anwenden lässt. Fluorhaltiges Mikroplastik entsteht zum Beispiel als Abrieb beim Waschen von Funktionskleidung oder ist in Kosmetika enthalten.

Der entscheidende Vorteil der Technologie liegt in der maßgeschneiderten Oberflächenchemie der Partikel. Je nach Funktionalisierung besitzen die Eisenoxidpartikel unterschiedliche Eigenschaften: Das in der Studie eingesetzte Material entfernt ein breites Spektrum an PFAS auch zuverlässig aus Wasserproben, die mit vielfältigen Stoffen und Organismen verunreinigt sind – wie Waschlauge oder Flusswasser. Andere Eisenoxid-Nanopartikel, mit denen Haliks Team arbeitete, lassen sich nach der magnetischen Separation regenerieren und mehrfach wiederverwenden. Zudem sind die Eisenoxid Partikel technisch skalierbar und nicht toxisch.

„Unsere Technologie spannt so den Bogen von molekularen Schadstoffen bis hin zu mikroskopischen Partikeln und unterstreicht das Potenzial funktionalisierter Eisenoxid-Nanopartikel als vielseitige und nachhaltige Plattform für die Wasseraufbereitung – inklusive komplex belasteter Wasserproben“, erklärt Professor Halik.

Praxisbedingungen zeigen Erfolg

Besonders wichtig war den Forschenden der Nachweis, dass das Verfahren auch außerhalb des Labors funktioniert. Deshalb testete das Team die Technologie an einer real belasteten Trinkwasserquelle, an Flusswasser, an Waschwässern aus der Bodensanierung sowie an Waschwasser von Outdoor-Textilien. Dabei gelang es, die PFAS-Konzentrationen aus einer kontaminierten Trinkwasserquelle um 87 Prozent zu reduzieren und den neuen in Deutschland geltenden Grenzwert von 100 Nanogramm pro Liter zu unterschreiten. Darüber hinaus konnten auch fluorhaltige Mikroplastik erfolgreich magnetisch aus dem Wasser entfernt werden.

Originalpublikation
Johannes Voß, Linda Rockmann, Victoria Meyer, Harald Unterweger, Dominik Bröse, Lukas Heinen, Lukas Müller, Henrik Gaß, René Stein, Laura Sophie Dreyer, Julia Fröhlich, Cristina Velasco-Schön, Christoph Alexiou, Holger Knapp, Marcus Halik,
The magnetic removal of PFAS from water − from molecules to microplastics, Materials Today,Volume 99,2026. https://doi.org/10.1016/j.mattod.2026.103471

Wissenschaftliche Ansprechpartner
Prof. Dr. Marcus Halik
marcus.halik@fau.de

Quelle: Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg

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Die Schwammregion soll im Naturpark Soonwald-Nahe künftig dazu beitragen, Wasser länger in der Landschaft zu halten und die Folgen von Trockenheit sowie Starkregen zu mindern. Die Deutsche Bundesstiftung Umwelt (DBU) unterstützt das Vorhaben der Hochschule Geisenheim mit rund 175.000 Euro. Kommunen sowie Land- und Forstwirtschaft sollen dabei eng zusammenarbeiten, um geeignete Maßnahmen für einen besseren Wasserrückhalt umzusetzen.

Schwammregion als Beitrag zur Klimaanpassung

Was Schwammstadt-Konzepte im urbanen Raum leisten sollen, soll im Naturpark Soonwald-Nahe auf ländliche Gebiete übertragen werden. Wälder und Felder sollen bei Starkregen möglichst viel Wasser aufnehmen und bei Trockenheit kontrolliert wieder an die Landschaft abgeben. Dadurch soll der landschaftliche Wasserrückhalt gestärkt werden.

Projektmanagerin Jenny Eckes von der Hochschule Geisenheim erläutert den Ansatz:

„Ein Leitfaden listet erfolgreiche Beispiele für Wasserrückhalt auf. Außerdem helfen wir Betrieben aus Forst- und Landwirtschaft bei der Realisierung neuer Maßnahmen.“

Das Projektteam entwickelt den Leitfaden unter der Leitung von Dr. Jörn Schultheiß und Prof. Dr. Eckhard Jedicke. Neben der Dokumentation geeigneter Ansätze steht deren praktische Umsetzung in der Region im Mittelpunkt.

DBU-Generalsekretär Alexander Bonde unterstreicht die Bedeutung solcher Projekte für die Klimaanpassung:

„Denn manchmal sind Anpassungen erforderlich, damit Natur gegen Klimaveränderungen robust wird.“

Nach seinen Worten sichere dies die Lebensgrundlage der Kommunen und ermögliche den langfristigen Erhalt mittelständischer Forst- und Landwirtschaft.

Maßnahmen für einen verbesserten Wasserrückhalt

Nach Angaben des Projektteams besitzt die Region aufgrund jahrhundertelanger menschlicher Eingriffe derzeit nur ein geringes Potenzial, Wasser in der Landschaft zu halten. Zu den Ursachen zählen unter anderem Entwässerungsgräben an Feldern und im Wald, die den Wasserabfluss begünstigen und die Anfälligkeit gegenüber Trockenheit und Überschwemmungen erhöhen können.

Jenny Eckes betont, dass das Projekt Landnutzung und Umwelt miteinander verbinden soll:

„Unser Ziel ist ein Miteinander von Landnutzung und Umwelt, auch wenn wir vergangene Eingriffe nicht rückgängig machen können.“

Eine mögliche Maßnahme besteht darin, Gräben im Wald an mehreren Stellen zu verplomben. Dadurch soll Wasser wieder stärker in den Wald geleitet und der Abfluss reduziert werden. Weitere Ansätze sind kleine Wasserrückhaltebecken, bodenschonende Bewirtschaftung und die Pflanzung von Gehölzen zum Erosionsschutz auf Ackerflächen.

In Zusammenarbeit mit dem Bergwaldprojekt e.V. entstehen zudem Holzkästen im Wald, die vor Geröll und Schlamm schützen sollen.

Bedeutung der Schwammregion für Wasserwirtschaft und Kommunen

Der Wasserrückhalt betrifft nicht nur Wälder und landwirtschaftliche Flächen. Ohne ausreichende Versickerung können Starkregenereignisse auch für angrenzende Kommunen zum Risiko werden. In Trockenperioden können sinkende Grundwasserstände zudem die Trinkwasserversorgung beeinträchtigen.

Jenny Eckes beschreibt die möglichen Folgen eines verminderten Wasserrückhalts:

„Wenn zum Beispiel Wälder weniger Wasser aufnehmen können, droht bei Starkregen eine Überflutung nahliegender Äcker. Pflanzen werden zerstört, fruchtbare Erde geht verloren.“

Kommunen sowie Land- und Forstwirtschaft sind deshalb nach Einschätzung des Projektteams auf eine enge Zusammenarbeit angewiesen. Nach Angaben der Hochschule sollen die Maßnahmen dazu beitragen, den landschaftlichen Wasserrückhalt zu verbessern und Risiken durch Trockenheit, Erosion und Starkregen zu verringern.

Eckes hebt zudem den gesellschaftlichen Nutzen hervor:

„Wenn Menschen gemeinsam anpacken, um die Landschaft vor Ort klimaresilienter zu machen, stärkt das die ganze Region.“

Leitfaden soll auf andere Regionen übertragbar sein

Die DBU betrachtet das Projekt im Naturpark Soonwald-Nahe als Vorhaben mit Modellcharakter. Der entstehende Leitfaden soll Maßnahmen bündeln, die sich an unterschiedliche regionale Bedingungen anpassen lassen.

DBU-Referentin Dr. Sina Volz erklärt:

„Die im Leitfaden gesammelten Maßnahmen lassen sich mit regionalen Anpassungen gut auf andere deutsche und europäische Gebiete übertragen.“

Das während der Projektlaufzeit entstehende Netzwerk soll auch nach dem Ende der Förderung bestehen bleiben und den langfristigen Aufbau der Schwammregion unterstützen.

Fazit

Das Projekt im Naturpark Soonwald-Nahe verfolgt das Ziel, den landschaftlichen Wasserrückhalt zu verbessern und damit die Folgen von Trockenheit, Starkregen und Bodenerosion abzumildern. Dafür sollen Kommunen sowie Land- und Forstwirtschaft eng zusammenarbeiten und geeignete Maßnahmen gemeinsam voranbringen. Jenny Eckes fasst den angestrebten Nutzen für die Region zusammen:

„Eine umweltverträgliche Schwammregion kommt allen Menschen vor Ort zugute. Städte sind geschützter vor Überschwemmungen. Lokale Landwirtschaft gewährleistet sichere Lebensmittelversorgung und Wälder und Wiesen können Wasser besser speichern.“

Der Leitfaden und das regionale Netzwerk sollen dazu beitragen, die Maßnahmen dauerhaft zu verankern und Erfahrungen für weitere Schwammregionen bereitzustellen.

Quelle: Deutsche Bundesstiftung Umwelt

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Seit 2023 fördert die Bundesregierung im Rahmen des Erneuerbare-Energien-Gesetzes (EEG) die Stromerzeugung auf wiedervernässten Moorböden, die zuvor landwirtschaftlich genutzt und dafür entwässert wurden. Um den aktuellen Wissensstand zur sogenannten Moor-Photovoltaik (Moor-PV) zusammenzufassen, hat das Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE gemeinsam mit dem Greifswald Moor Centrum, der Humboldt-Universität zu Berlin, dem Institut für Landwirtschaftsrecht der Georg-August-Universität Göttingen sowie der Kanzlei Becker Büttner Held Rechtsanwälte (BBH) eine neue Handreichung veröffentlicht.

Sie richtet sich an landwirtschaftliche Betriebe, Solarunternehmen, Behörden sowie weitere Interessierte und gibt einen Überblick über den Stand der Technik, rechtliche Rahmenbedingungen und bestehende Herausforderungen.

Orientierung für Planung und Betrieb

Die Handreichung beschreibt Moor-PV als die Nutzung degradierter Moorflächen zur Stromerzeugung mit Photovoltaikanlagen bei gleichzeitiger dauerhafter Wiedervernässung der Flächen. Neben technischen Grundlagen enthält sie praxisnahe Empfehlungen für Planung, Bau, Betrieb, Wartung und Rückbau entsprechender Anlagen. Darüber hinaus werden Potenziale der Technologie sowie rechtliche und technische Fragestellungen beleuchtet. Nach Angaben der Forschenden sind in Deutschland rund 70 Prozent der ursprünglich intakten Moore für die landwirtschaftliche Nutzung entwässert worden. Dadurch entstehen erhebliche Treibhausgasemissionen.

»Aktuell sind rund 70 Prozent aller ehemals intakten Moore in Deutschland für landwirtschaftliche Nutzung trockengelegt, sie verursachen knapp 7 Prozent der gesamten Treibhausgasemissionen Deutschlands«, sagt Agnes Katharina Wilke, Projektleiterin des Forschungsvorhabens MoorPower am Fraunhofer ISE.

Um die nationalen Klimaziele zu erreichen, sollen jährlich rund 50.000 Hektar degradierter Moorflächen wiedervernässt werden. Die Forschenden sehen in der Moor-PV die Möglichkeit, diese Entwicklung wirtschaftlich attraktiver zu gestalten. Zusätzliche Einnahmen aus der Stromerzeugung könnten landwirtschaftliche Betriebe und Flächeneigentümer bei der Wiedervernässung unterstützen und gleichzeitig den Flächendruck für den Ausbau der Photovoltaik verringern.

Die Handreichung für Moor-Photovoltaik gibt praxisnahe Empfehlungen für Planung, Umsetzung, Wartung und Rückbau der neuartigen Technologie. Quelle: Fraunhofer ISE

Naturschutz bleibt Voraussetzung

Die Autorinnen und Autoren betonen jedoch, dass sich die Technologie ausschließlich für bereits entwässerte und stark degradierte Moorflächen eignet. Naturschutzfachlich wertvolle Moore sollen weiterhin geschützt bleiben.

»Wichtig ist, für die Doppelnutzung aus Moorböden und Photovoltaik nur entwässerte und stark degradierte Flächen zu erschließen«, sagt PD Dr. Franziska Tanneberger, Leiterin des Greifswald Moor Centrum und Wissenschaftlerin an der Universität Greifswald: »Naturschutzfachlich wertvolle Moore und Moorböden innerhalb gesetzlicher Schutzgebiete sollten ausgenommen sein.«

Das Potenzial bleibt dennoch groß: Allein in Mecklenburg-Vorpommern stehen auf degradierten, landwirtschaftlich genutzten Moorböden ohne naturschutzrechtliche Einschränkungen mehr als 85.000 Hektar für eine solche Nutzung zur Verfügung.

Moore als Kohlenstoffspeicher

Moore bestehen aus kohlenstoffreichen Torfböden und bedecken rund fünf Prozent der Landesfläche Deutschlands. Sie kommen vor allem in der norddeutschen Tiefebene und im Alpenvorland vor. Da nahezu alle Moore entwässert wurden, sind sie häufig kaum noch als solche erkennbar. Entwässerte Moorböden verursachen heute knapp sieben Prozent der deutschen Treibhausgasemissionen. Intakte Moore hingegen speichern große Mengen Kohlenstoff und können zugleich einen Beitrag zum Ausbau erneuerbarer Energien leisten.

Quelle: Neue Handreichung zu Moor-PV: Photovoltaik- Systeme auf wiedervernässten Moorböden – Fraunhofer ISE

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Der seit Jahrzehnten stark geschrumpfte Aralsee gilt als eines der bekanntesten Umweltprobleme der Welt. Forschende des Centre for Advanced Studies of Blanes (CEAB-CSIC) und des Leibniz-Instituts für Gewässerökologie und Binnenfischerei (IGB) kommen zu dem Ergebnis, dass eine Teilrenaturierung des Aralsees helfen könnte, große Mengen an Kohlendioxid zu binden und weitere Emissionen aus den freigelegten Sedimenten zu vermeiden.

Aralsee als unerwarteter Emittent

Der ausgetrocknete Aralsee könnte bei einer Wiederflutung nicht nur ökologisch profitieren, sondern auch einen erheblichen Beitrag zum Klimaschutz leisten. Eine neue Studie zeigt, dass die freigelegten Sedimente seit 1960 bereits rund 748 Megatonnen Kohlendioxid freigesetzt haben und eine Renaturierung weitere Emissionen in Höhe von etwa 605 Megatonnen verhindern könnte.

Renaturierung könnte Kohlenstoff binden

Die Forschenden betonen, dass Seen und Binnenmeere wichtige Kohlenstoffspeicher sind, deren Funktion sich bei Austrocknung umkehren kann.

Rafael Marcé vom CEAB-CSIC sagt: „Unter dem Aralsee verbirgt sich ein wahrer Kohlenstoffvorrat. Bleiben diese Sedimente freigelegt, wird weiterhin Kohlenstoff in die Atmosphäre freigesetzt. Wird der See jedoch wieder geflutet, könnte derselbe Kohlenstoff von einer Emissionsquelle zu einem Teil der Klimalösung werden.“

Núria Catalán, Mitautorin der Studie und ebenfalls Forscherin am CEAB-CSIC, fügt hinzu: „Wenn ein See austrocknet, stehen wir nicht nur vor einem hydrologischen, ökologischen oder sozioökonomischen Problem. Auch der Kohlenstoffkreislauf wird in einer Weise verändert, die in der Klimabilanzierung bislang weitgehend unberücksichtigt geblieben ist.“

Klimavorteil und wirtschaftliches Potenzial

Auch aus wirtschaftlicher Sicht könnte die Wiederherstellung des Sees relevant sein. Die Autor*innen schätzen, dass sich durch handelbare Emissionszertifikate ein Wert von 3,6 bis 18 Milliarden US-Dollar ergeben könnte; bei einer Investition von rund 9,7 Milliarden US-Dollar in die Wasserwirtschaft sei sogar eine Wiederherstellung von etwa 50 Prozent der Fläche von 1960 denkbar.

Bedeutung für weitere austrocknende Gewässer

Die Forschenden sehen den Aralsee als extremes Beispiel, aber nicht als Einzelfall. Ähnliche Folgen für den Kohlenstoffkreislauf könnten auch beim Great Salt Lake, dem Salton Sea, dem Urmiasee, dem Tschadsee und dem Kaspischen Meer auftreten. Damit verweist die Studie auf ein Problem, das über Zentralasien hinaus Bedeutung für Klima-, Wasser- und Umweltpolitik hat.

Originalpublikation: Rafael Marcé et al.,Drying of the Aral Sea reshapes the anthropogenic carbon inventory of Central Asia.Science393,300-305(2026). DOI:10.1126/science.aeb2344

Quelle: Leibniz-Institut für Gewässerökologie und Binnenfischerei (IGB)

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Das Hochwasser im Alpenraum könnte sich infolge des Klimawandels deutlich stärker verändern als bisher prognostiziert. Im Auftrag des Bundesamts für Umwelt (BAFU) simulierte SLF-Hydrologe Paul Astagneau die Entwicklung der Hochwasser bis Ende des Jahrhunderts.

Hochwasser: Stündliche Daten liefern ein anderes Bild

Bisherige Klimastudien stützten sich überwiegend auf tägliche Abflussdaten. Dadurch werden kurze, intensive Starkniederschläge nur unzureichend erfasst, da sich deren Auswirkungen rechnerisch über den gesamten Tag verteilen. Die neue Untersuchung verwendet stattdessen stündliche Messwerte und bildet damit kurzzeitige Niederschlagsereignisse wesentlich genauer ab.

Im Auftrag des Bundesamts für Umwelt (BAFU) simulierte der SLF-Hydrologe Paul Astagneau die Entwicklung der Hochwasser bis Ende des Jahrhunderts. Grundlage waren ein hydrologisches Modell sowie stündliche Abflussdaten von 384 Flüssen in der Schweiz und Österreich.

Starkniederschläge kompensieren den Rückgang der Schneeschmelze

Während frühere Untersuchungen aufgrund abnehmender Schneemengen teilweise von rückläufigen Hochwasserabflüssen ausgingen, zeigen die neuen Berechnungen ein differenzierteres Bild. Mit jedem Grad globaler Erwärmung nehmen stündliche Starkniederschläge um rund sieben Prozent zu. Dieser Effekt übertrifft den Rückgang der Schneeschmelze und führt insbesondere in alpinen Einzugsgebieten zu höheren Hochwasserspitzen.

Nach den Modellrechnungen steigt die Abflussspitze eines statistischen 100-jährlichen Hochwassers bis Ende des Jahrhunderts um etwa fünf bis 15 Prozent. Gleichzeitig könnte ein Ereignis dieser Größenordnung künftig bereits alle 45 bis 80 Jahre auftreten. Moderate Hochwasser bleiben zwar tendenziell rückläufig, allerdings deutlich weniger stark als bisher angenommen.

Die Modellierungen zeigen, dass extreme Hochwasserereignisse im Alpenraum künftig häufiger und intensiver auftreten könnten als bisher angenommen. Grundlage hierfür ist die Berücksichtigung stündlicher Abflussdaten, mit denen sich kurzzeitige Starkniederschläge detaillierter abbilden lassen.

Quelle: WSL-Institut für Schnee- und Lawinenforschung SLF, Eidgenössische Forschungsanstalt für Wald, Schnee und Landschaft (WSL)

Originalpublikation:
Paul Astagneau et al. Hourly climate information reveals stronger increases in flood extremes across the Alps, Science Advances, DOI: 10.1126/sciadv.aed6012

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Warum überstehen manche Korallenriffe marine Hitzewellen besser als andere? Eine in Scientific Reports veröffentlichte Studie zeigt, dass dafür nicht nur lokale ozeanographische Bedingungen verantwortlich sind. Entscheidend sind auch großräumige Klimamuster, die ganze Ozeanbecken beeinflussen. Forschende um Erstautorin Dr. Hana Camelia sowie Dr. Thomas Felis vom MARUM – Zentrum für Marine Umweltwissenschaften der Universität Bremen kombinierten langjährige ozeanographische Messreihen mit chemischen Analysen von Korallenskeletten. Dadurch konnten sie nachweisen, wie großräumige Klimaschwankungen die natürliche Kühlung beeinflussen, die Korallenriffe während mariner Hitzewellen schützen kann.

Untersucht wurde ein Korallenriff in der Andamanensee im nordöstlichen Indischen Ozean. Dort gelangt regelmäßig kühles Wasser aus tieferen Meeresschichten in flache Riffbereiche. Verantwortlich dafür sind interne Wellen und eine schwankende Thermokline – die Grenzschicht zwischen warmem Oberflächen- und kühlerem Tiefenwasser. Diese Prozesse können Hitzestress deutlich verringern. Die Studie zeigt jedoch, dass ihre Schutzwirkung keineswegs konstant ist, sondern stark von großräumigen Klimaschwankungen im tropischen Indopazifik abhängt.

Korallen liefern Einblicke in vergangene Umweltbedingungen

Um die natürliche Kühlung über längere Zeiträume zu untersuchen, verglich das internationale Forschungsteam Temperaturmessungen aus tieferen Wasserschichten mit geochemischen Analysen von Korallenskeletten. Korallen dienen dabei als natürliche Umweltarchive, da sie während ihres Wachstums kontinuierlich Informationen über die Bedingungen des umgebenden Meerwassers speichern. Mithilfe des Strontium-Calcium-Verhältnisses (Sr/Ca) im Korallenskelett rekonstruierten die Forschenden frühere Wassertemperaturen. Ergänzend lieferten Kohlenstoffisotope Hinweise darauf, wie Korallen ihren Stoffwechsel unter Hitzestress anpassten. Zusammen ermöglichen diese Proxydaten detaillierte Einblicke in die zeitliche Dynamik der Abkühlungsphasen und die biologischen Reaktionen der Korallen.

Ein zentrales Ergebnis der Studie ist der Einfluss zweier bedeutender Klimaphänomene: der El Niño-Südlichen Oszillation (ENSO) und des Indischen-Ozean-Dipols (IOD). Beide verändern Windmuster und die Lage der Thermokline und beeinflussen dadurch, wie effizient kühles Tiefenwasser in flache Riffbereiche gelangt.

Besonders starke Abkühlung beobachteten die Forschenden während des außergewöhnlichen El-Niño-Ereignisses 1997/1998, das zeitgleich mit einem ausgeprägten positiven Indischen-Ozean-Dipol auftrat. In dieser Phase hob sich die Thermokline ungewöhnlich stark an, sodass interne Wellen vermehrt kühles Wasser in Richtung Riff transportierten. Obwohl dieses Ereignis weltweit eine der schwersten Korallenbleichen verursachte, verringerte die natürliche Kühlung den Hitzestress am untersuchten Standort deutlich.

Quelle: Adobestock/ 338263893

Flexible Reaktion auf Hitzestress

Die chemischen Signaturen der Korallenskelette zeigen außerdem, dass Korallen ihre Ernährungsstrategie an veränderte Umweltbedingungen anpassen können. Normalerweise beziehen riffbildende Korallen den Großteil ihrer Energie aus der Symbiose mit einzelligen Algen. Während Bleiche-Ereignissen kann diese Lebensgemeinschaft jedoch gestört werden.

Die Kohlenstoffisotopen-Analysen weisen darauf hin, dass die Korallen während vieler Bleiche-Phasen verstärkt heterotroph wurden und zusätzliche Nahrungspartikel aus dem Wasser aufnahmen. Während des Ereignisses von 1998 war dieser Effekt jedoch deutlich schwächer ausgeprägt. Das deutet darauf hin, dass die außergewöhnlich starke natürliche Kühlung den Korallen half, ihre übliche Ernährungsweise weitgehend beizubehalten.

Die Ergebnisse machen deutlich, dass Korallenrefugien keine dauerhaft geschützten Rückzugsräume sind. Ihre Schutzwirkung hängt vielmehr vom jeweiligen Zustand des großräumigen Klimasystems ab. Da sich ozeanisch-atmosphärische Zirkulationsmuster über Jahre und Jahrzehnte verändern, schwankt auch die Wirksamkeit dieser natürlich gekühlten Riffe. Ein besseres Verständnis dieser Dynamik kann helfen vorherzusagen, welche Korallenriffe zukünftige marine Hitzewellen besonders gut überstehen. Gleichzeitig liefert die Studie wichtige Grundlagen für den Schutz und das Management von Riffsystemen, die unter künftigen Klimabedingungen als natürliche Refugien dienen könnten.

Dynamische Schutzräume statt dauerhafter Rückzugsorte

Die Studie zeigt, dass natürlich gekühlte Korallenriffe keinen dauerhaften Schutz vor den Folgen des Klimawandels bieten. Vielmehr verändert sich ihre Schutzfunktion mit der natürlichen Klimavariabilität der Tropen. Durch die Kombination von Korallen-Geochemie und langjährigen ozeanographischen Beobachtungen wird deutlich, wie Prozesse auf der Ebene ganzer Ozeanbecken das Schicksal einzelner Korallenriffe beeinflussen.

Angesichts immer häufiger auftretender mariner Hitzewellen wird es zunehmend wichtiger zu verstehen, wann und wo diese natürlichen Kühlmechanismen Korallenriffe wirksam schützen können.

Quelle: Tropical climate modes control strength and distribution of thermal stress mitigation in a coral reef refugia | Scientific Reports

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Das IGB bestimmt bereits seit über 45 Jahren mehrmals täglich automatisiert an einer Messstation (auf dem See, rund 200 Meter vom Ufer entfernt) die Wassertemperatur des Müggelsees an der Oberfläche und in fünf Metern Tiefe. Außerdem werden andere Werte in Wasser und Luft gemessen, darunter die Sichttiefe, der Sauerstoffgehalt oder die Lufttemperatur.

„Wir hatten bereits in den Jahren 2006 und 2018 Hitzewellen mit Temperaturen knapp unter 30 Grad, gemessen in einem halben Meter Wassertiefe an unserer Messstation. Aber die Messungen Ende Juni 2026 mit 30,2 °C sind ein neuer Rekord für den Müggelsee. Direkt am Ufer haben waren es sogar 32,7 °C Wassertemperatur”, sagt Dr. Tom Shatwell, Forscher am IGB.

Aber auch am tiefsten Messpunkt der Station in fünf Metern Tiefe war das Wasser mit etwa 20 Grad Celsius recht warm.

Seen werden allgemein wärmer

„Diese hohe Temperatur ist zwar ein Rekord, aber grundsätzlich nehmen die Temperaturen im Müggelsee zu“, sagt Tom Shatwell.

Die Daten der letzten Jahrzehnte zeigen für den Müggelsee einen Anstieg der Durchschnittstemperaturen im Sommer von 0,5 Grad Celsius pro Jahrzehnt. Das sind also mehr als zwei Grad seit den 1980-er Jahren. Damit liegt der Müggelsee genau im deutschen Durchschnitt: Eine Studie des IGB aus dem Jahr 2025 zeigt anhand von Langzeitdaten aus 46 deutschen Seen, dass sich die Oberflächentemperatur des Wassers in den letzten 30 Jahren stärker erhöht hat als die Lufttemperatur. Zwischen 1990 und 2020 haben sich die Seen im Jahresmittel um 0,5 °C pro Dekade erwärmt, die Luft um 0,43 °C.

Wenn sich der See nicht durchmischt, fehlt Sauerstoff

Im Frühjahr und Sommer kann sich das Oberflächenwasser von Seen schneller erwärmen als das Tiefenwasser. Da warmes Wasser leichter ist als kaltes, schwimmt das wärmere Oberflächenwasser auf dem kälteren Tiefenwasser. Dieser Zustand wird als Schichtung bezeichnet und verhindert, dass sich der Wasserkörper durchmischt. Dadurch gelangt kein sauerstoffreiches Wasser mehr zum Grund.

Eine Schichtung bildet sich in tiefen Seen kontinuierlich vom Frühjahr bis in den Herbst aus. Ein flacher See wie der Müggelsee, mit einer Maximaltiefe von acht Metern, wird hingegen in der Regel durch den Wind bis zum Grund durchmischt. Eine stabile Schichtung tritt dort nur zeitweise auf, beispielsweise bei Hitzewellen. Beim Baden kann man diese Temperaturschichtung manchmal spüren.

„Häufigere und intensivere Hitzewellen infolge des Klimawandels führen dazu, dass sich flache Seen häufiger schichten. Das kann zu Sauerstoffarmut am Gewässergrund führen“, sagt Tom Shatwell.

So bildete der Müggelsee vom 17. Juni bis zum 4. Juli 2026 eine stabile Temperaturschichtung aus. In dieser Zeit nahm der Sauerstoffgehalt am Gewässergrund deutlich ab: Lag der Sauerstoffgehalt an der Wasseroberfläche bei rund 10 mg/Liter, waren es in 5 Metern Tiefe nur noch 2,5 mg/Liter und weniger.

„Zwei Milligramm Sauerstoff pro Liter Wasser ist der Schwellenwert für das Überleben vieler sauerstoffbedürftiger Organismen im See“, so der Wissenschaftler.

Bei hohen Temperaturen bindet Wasser weniger Sauerstoff und es wird mehr verbraucht

Zusätzlich zur Schichtung kommen noch zwei weitere Faktoren hinzu, die den Sauerstoff bei Hitze knapp werden lassen. Dazu ein kleiner Exkurs in den Chemieunterricht: Wenn die Wassertemperatur steigt, sinkt die Kapazität des Wassers, Sauerstoff zu lösen. Bei einer Temperatur um die 10 °C sind etwa zwölf Milligramm Sauerstoff pro Liter Seewasser zu finden, bei 25 °C nur noch sieben bis acht Milligramm. Außerdem führt das wärmere Wasser zu einer höheren Sauerstoffzehrung, weil der Stoffkreislauf des Gewässers angeregt wird; Mikroorganismen mehr organisches Material abbauen.

Dadurch kann die Sauerstoffkonzentration im Tiefenwasser während einer Schichtungsphase innerhalb kurzer Zeit deutlich abnehmen. Und auch das ist ein erkennbarer Trend: In der oben genannten IGB-Studie von 2025 ist zu sehen, dass die Sauerstoffkonzentration der 46 untersuchten deutschen Seen zwischen 1990 und 2020 deutlich gesunken ist. In 51 Prozent der Sommermessungen lag die Sauerstoffkonzentration unter zwei Milligramm pro Liter.

„Temperaturlebensräume“ gehen verloren

Wie gehen also die Fische mit den steigenden Temperaturen und sinkenden Sauerstoffkonzentrationen um?

„Im Müggelsee kommen insgesamt 26 Fischarten vor, darunter Karpfen, Flussbarsch, Zander, Plötze, Wels und Aal. All diese Arten sind recht temperaturtolerant. Das bedeutet, dass sie bei Sauerstoffmangel auch in andere Wasserschichten umziehen können“, sagt IGB-Fischökologe Thomas Mehner. In vielen tiefen Seen wie dem Stechlinsee oder dem Bodensee gibt es jedoch auch besonders kälteliebende Arten wie die Maräne. „Für die kälteliebenden Arten schrumpfen die sogenannten Temperaturlebensräume, wenn die Sauerstoffkonzentration im Tiefenwasser sinkt. Das sind die Bereiche im Wasser, in denen sie sich aufhalten können, ohne Wärmestress zu erfahren“, sagt der Forscher.

Wasserpflanzen durch trüberes Wasser beeinflusst

Amine Mahdjoub vom IGB kombiniert Freilandbeobachtungen am Müggelsee mit Laborexperimenten, um zu untersuchen, wie Wasserpflanzen die vom Gewässergrund aufwachsen auf Umweltbelastungen wie Erwärmung und Sauerstoffmangel reagieren. Den Stress bestimmt er mithilfe der Effizienz der Photosynthese. Sein Modell ist das Kamm-Laichkraut (Stuckenia pectinata). Diese Pflanze wächst am Gewässergrund und kommt typischerweise in vielen Seen und langsam fließenden Gewässern vor.

„Ein moderater Temperaturanstieg kommt den Pflanzen zunächst zugute, da Photosynthese und Stoffwechsel angeregt werden“, erklärt der Forscher. „Selbst zwei Tage bei 33 °C lösen keinen messbaren Stress aus. Meine Experimente zeigen jedoch, dass etwa zehn aufeinanderfolgende Tage bei 32–33 °C zu einem deutlichen Rückgang der Photosynthese-Leistung führen.“

Eine derart anhaltende Hitzewelle wurde am Müggelsee bisher noch nicht verzeichnet. Auch wenn ein kurzzeitiger Temperaturanstieg keinen Stress auslöst, gibt es indirekte Effekte.

„Während des Hitzewellen-Wochenendes im Juni 2026 kam es im Müggelsee zu einem erheblichen Anstieg von Kleinstlebewesen und Fadenalgen. Das Wasser verlor an Klarheit, wodurch weniger Licht für die Pflanzen nach unten drang“, so Amine Mahdjoub.

Muscheln: Die wichtigen Filtrierer machen schlapp

Algen und Cyanobakterien wachsen bei wärmeren Temperaturen besonders gut und können niedrige Sauerstoffkonzentrationen verkraften. Wie eine aktuelle Studie des IGB-Forschers Jonas Mauch zeigt, werden sie bei hohen Temperaturen auch weniger von Muscheln aus dem Wasser herausgefiltert. Muscheln leiden nämlich auch unter wärmeren Wassertemperaturen. Jonas Mauch untersuchte die Filterleistung der invasiven Quagga-Muschel. Diese macht rund 97 Prozent der Biomasse an Muscheln im Müggelsee aus. Sie bedecken ein Drittel des Gewässergrunds und können Dichten von 46.000 Individuen pro Quadratmeter erreichen.

„Seit sie im Müggelsee leben, ist das Wasser viel klarer geworden, denn sie filtern es fast zwei Mal am Tag komplett durch“, sagt Jonas Mauch.

So reduzieren die Quagga-Muschel beispielsweise auch die Cyanobakterien („Blaualgen“) im See. Eine Studie von Jonas Mauch aus dem April 2026 zeigt jedoch, dass diese Leistung mit zunehmender Temperatur abnimmt.

„Infolge der Hitzewelle sind viele Muscheln gestorben. In Experimenten konnten wir zeigen, dass die Muscheln bereits nach vier Stunden bei einer Temperatur von 32 °C sterben“, so der Forscher.

Laut der Studie hören die Muscheln ab einer Temperatur von 28 °C auf, zu filtrieren, weshalb sich die Cyanobakterien oberhalb dieser Temperatur wieder stärker im Müggelsee vermehren können.

Kurz gesagt

Der Müggelsee hat mit 32,7 °C an der Wasseroberfläche am Gewässerrand im Juni 2026 Rekordtemperaturen erreicht. Von der IGB-Messstation aus, 299 Meter vom Ufer entfernt, waren es in einem halben Meter Wassertiefe 30,2 °C.

Dies ist keine Ausnahme, sondern ein Trend in Deutschlands Seen: Die Oberflächentemperaturen der deutschen Seen sind zwischen 1990 und 2020 im Jahresmittel um rund 0,5 °C pro Dekade angestiegen.

Selbst flache Seen bilden immer häufiger Temperaturschichten aus, auch der Müggelsee. Durch die Faktoren Schichtung, verringerte Sauerstofflösung bei hohen Temperaturen und einen höheren Sauerstoffverbrauch durch Stoffwechselprozesse kann der Sauerstoff im Gewässer knapp werden. Der kritische Schwellenwert für aquatische Organismen liegt bei 2 mg/Liter.

Viele Fischarten in deutschen Seen haben zwar eine größere Temperaturtoleranz, kälteliebende Arten verlieren jedoch ihre „Temperaturlebensräume“. Wasserpflanzen leiden eher indirekt: Weil das Wasser trüber wird, bleibt weniger Licht für die Photosynthese und damit für das Wachstum.

Muscheln sind wichtige Filtrierer und halten das Wasser sauber. Die im Müggelsee vorkommende invasive Quagga-Muschel (die häufigste Muschelart im Müggelsee) stellt das Filtrieren bei 28°C ein und stirbt bei 32°C.

Quelle: IGB

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„Mangrovenwälder, Seegraswiesen und Korallenriffe gehören zu den wertvollsten und zugleich am stärksten bedrohten Küstenökosystemen der Erde. Sie bieten Lebensraum für zahlreiche Arten, schützen Küsten vor Wellen und Erosion, speichern Kohlenstoff und tragen zur Lebensgrundlage vieler Menschen bei“, erläutert Meeresökologe Professor Christian Wild von der Uni Bremen.

Wild zufolge werden diese Lebensräume bislang häufig getrennt erforscht, verwaltet und wiederhergestellt. In der Natur bildeten sie jedoch zusammenhängende Küstenökosysteme. Wasserbewegungen, Mikroorganismen, Fische, Seevögel und andere Lebewesen transportierten Nährstoffe, Kohlenstoff und Energie zwischen ihnen. Schäden an einem Ökosystem könnten daher auch die Funktionsfähigkeit und Widerstandskraft der anderen beeinträchtigen.

Wild koordiniert das Projekt gemeinsam mit der Riffökologin Dr. Sonia Bejarano vom Leibniz-Zentrum für Marine Tropenforschung (ZMT) in Bremen. Nach Einschätzung von Wild stärke die gemeinsame Koordination auch die interdisziplinäre Meeresforschung am Standort Bremen.

„SEASTRONG und Leibniz Zentrum für Marine Tropenforschung bündeln ihre Expertise innerhalb der U Bremen Research Alliance und übernehmen gemeinsam Verantwortung für ein internationales Konsortium am Standort Bremen“, sagt Christian Wild.

An dem Projekt SEASTRONG, „Stronger Together: The Role of Connectivity in Safeguarding Functioning Coastal Ecosystems under Global Change“, sind insgesamt 15 Partnerorganisationen aus neun Ländern beteiligt. Das Projekt wird im EU-Programm Horizon Europe mit sechs Millionen Euro gefördert und läuft viereinhalb Jahre.

Forschung in drei Weltmeeren

SEASTRONG forscht an Standorten, an denen Mangrovenwälder, Seegraswiesen und Korallenriffe gemeinsam vorkommen: in Belize in der Karibik, auf den Seychellen im Indischen Ozean und in Fidschi im Südpazifik. Das Projekt wurde von Beginn an gemeinsam mit sechs zentralen Partnern in diesen tropischen Ländern entwickelt. Sie übernehmen auch während der Laufzeit wichtige Aufgaben bei der Umsetzung.

Ein Schwerpunkt des Projekts ist die Wiederherstellung von Mangroven, Seegraswiesen und Korallenriffen. Bestehende Maßnahmen in den drei Untersuchungsregionen werden erfasst und bewertet. In Belize entstehen zudem gemeinsam mit lokalen Organisationen neue experimentelle Wiederherstellungsflächen.

Die Universität Bremen leitet Forschungsarbeiten dazu, welche Ansätze die Erholung der Ökosysteme besonders wirksam unterstützen.

„Wir untersuchen Wachstum, strukturelle Entwicklung, ökologische Funktion und Temperaturtoleranz ausgewählter Mangroven, Seegräser und Korallen“, sagt Christian Wild. „Laborexperimente und Modelle sollen Hinweise darauf liefern, welche Ansätze auch bei häufigeren und intensiveren marinen Hitzewellen erfolgversprechend bleiben könnten.“

Lokales Wissen einbeziehen

SEASTRONG betrachtet Küstenökosysteme nicht getrennt von den Menschen, die mit ihnen leben und von ihnen abhängig sind. Sozialwissenschaftlich arbeitende Mitglieder des Konsortiums untersuchen, wie lokale Gemeinschaften Mangrovenwälder, Seegraswiesen und Korallenriffe nutzen, bewerten und verwalten.

Die Partner in den tropischen Untersuchungsregionen gestalten den Austausch mit Gemeinden, indigenen Bevölkerungsgruppen und lokalen Gemeinschaften, Umweltbehörden, Schutzgebietsverwaltungen, Fachleuten für Wiederherstellung und weiteren Beteiligten. Dabei werden lokale Prioritäten, traditionelles und lokales Wissen sowie Verwaltungsstrukturen einbezogen.

Sonia Bejarano vom ZMT zufolge will SEASTRONG ein Modell für faire internationale Zusammenarbeit sein.

„Wir verbinden wissenschaftliches und traditionelles Wissen, um tropische Küstenökosysteme in Belize, Fidschi und auf den Seychellen besser zu schützen und wiederherzustellen“, sagt Sonia Bejarano.

Ergebnisse für die Praxis

Im Projekt sollen frei zugängliche Werkzeuge und Ressourcen entstehen. Dazu gehören nach Angaben des Konsortiums unter anderem interaktive Karten zu Biodiversität, Vernetzung, Ökosystemfunktionen und Klimaresilienz, außerdem offene ökologische und hydrodynamische Modelle, Leitlinien fürs Monitoring, experimentelle Wiederherstellungsflächen sowie regionale Empfehlungen für klimabewussten Naturschutz und geeignete Finanzierungswege.

„Diese Ergebnisse können Behörden, Gemeinden, Naturschutzorganisationen und Fachleute für Wiederherstellung dabei helfen, begrenzte Ressourcen möglichst wirksam einzusetzen“, sagt Sonia Bejarano.

Wissenschaftliche Ansprechpartner:
Prof. Dr. Christian Wild
Universität Bremen
christian.wild@uni-bremen.de

Dr. Sonia Bejarano
Leibniz-Zentrum für Marine Tropenforschung (ZMT)
sonia.bejarano@leibniz-zmt.de

Quelle: Universität Bremen

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Fünf Jahre nach der Flutkatastrophe im Ahrtal ist Deutschland nach Einschätzung des Bund für Umwelt und Naturschutz Deutschland (BUND) noch immer nicht ausreichend auf zunehmende Wetterextreme vorbereitet. Eine neue Recherche zeigt, dass Flüssen weiterhin wichtige Überschwemmungsflächen verloren gehen und Investitionen überwiegend in technische Schutzmaßnahmen fließen.

Flüsse verlieren weiter Überschwemmungsflächen

Nach Angaben des BUND wurden viele natürliche Überflutungsflächen in den vergangenen Jahrzehnten durch Siedlungen und Straßen ersetzt. Bundesweit haben Flüsse bereits zwei Drittel ihres ursprünglichen Raums zum Ausufern verloren. In Nordrhein-Westfalen beträgt der Verlust 39 Prozent, in Rheinland-Pfalz 24 Prozent und in Bayern 46 Prozent.

Angesichts der Klimakrise könne dies gravierende Folgen haben. Mit steigenden Temperaturen im Nordatlantik und im Mittelmeer sei künftig häufiger mit Starkregenereignissen und damit verbundenen Hochwassern zu rechnen. Erstmals liefert die BUND-Recherche einen Gesamtüberblick über den Verlust von Überschwemmungsflächen an den 79 größten Flüssen Deutschlands sowie über die Investitionen der Bundesländer in den Hochwasserschutz. Zwischen 2014 und 2024 flossen demnach jährlich durchschnittlich rund 301 Millionen Euro in Deiche und andere technische Maßnahmen, während für Deichrückverlegungen lediglich rund sieben Millionen Euro bereitgestellt wurden.

Verena Graichen, BUND-Geschäftsführerin Politik: „Wir wissen fünf Jahre nach der Ahrtalflut, dass wir uns besser vor Hochwasser schützen müssen. Aber enge Bebauung, höhere Deiche und immer mehr Polder sind keine adäquate Antwort – mit ihnen können die Fluten während der Hochwasserphase zwar gemanagt werden, ein absoluter Hochwasserschutz ist aber technisch weder machbar noch wirtschaftlich sinnvoll. Hinzu kommt: In Zeiten zunehmender Wasserknappheit und Grundwasserstress lassen wir unser kostbares Wasser dann einfach wegspülen, anstatt es im Boden zu speichern. Was wir brauchen ist mehr Raum für die Flüsse, Geld für die Wiederherstellung von Auen, ein Stopp bei der Flächenversiegelung und Investitionen in ökologischen Hochwasserschutz.“

Hochwasserschutz-Investitionen

Versiegelung schwächt den natürlichen Wasserrückhalt

Nur etwa ein Prozent der heutigen Auen befindet sich laut BUND noch in einem nahezu natürlichen Zustand. Auf 43 Prozent der ehemaligen Auen wird Grünland genutzt, weitere 26 Prozent entfallen auf Ackerflächen. Rund sieben Prozent werden heute als Siedlungs-, Verkehrs- oder Gewerbeflächen genutzt und sind entsprechend stark versiegelt. Feuchtgebiete und nasse Wiesen machen weniger als drei Prozent der heute noch regelmäßig überflutbaren Auen aus.

Zwar haben die heutigen Auen geringfügig an Fläche gewonnen, ihre Fähigkeit, Wasser zurückzuhalten, sei jedoch durch zunehmende Versiegelung gesunken. Das Leibniz-Institut für ökologische Raumentwicklung (IÖR) hat ermittelt, dass trotz Bebauungsverbotes in festgesetzten Überschwemmungsgebieten zwischen 2019 und 2023 der Anteil der bebauten Flächen in den rezenten Auen bundesweit um 2,75 km² (0,04 Prozent) zunahm. Das entspricht einer Fläche von rund 385 Fußballfeldern. Nach Einschätzung des BUND wurden die Fortschritte durch Deichrückverlegungen dadurch wieder aufgehoben.

Graichen: „In Deutschland wird zu viel Geld in die falschen Maßnahmen investiert. Bund, Länder und Kommunen sollten vermehrt auf ökologischen Hochwasserschutz setzen. Damit schützen wir uns am besten vor Starkregen und sorgen dafür, dass Wasser gespeichert wird, das uns in trockenen Sommern zur Verfügung steht.“

Wie wirkungsvoll Deichrückverlegungen sein können, zeigt nach Angaben des BUND das Beispiel Lenzen an der Elbe. Mit einer Fläche von 420 Hektar zählt die dortige Maßnahme zu den größten ihrer Art in Deutschland. Beim Elbe-Hochwasser 2013 sank der Wasserstand vor Ort dadurch um 50 Zentimeter. Gleichzeitig entstand eine wieder überflutbare Aue, die sowohl die biologische Vielfalt fördert als auch als Kohlenstoffspeicher dient.

BUND fordert mehr naturbasierte Lösungen

Die Recherche kommt zu dem Schluss, dass Bund, Länder und Kommunen weiterhin überwiegend in technischen Hochwasserschutz investieren, obwohl ökologischer Hochwasserschutz Hochwasserschäden mindern und gleichzeitig Natur und Umwelt stärken könne. Zudem seien zwei Drittel der ursprünglichen Altauen in Deutschland verloren gegangen, während die wenigen Erfolge durch Deichrückverlegungen durch neue Flächenversiegelungen wieder zunichtegemacht würden.

Der BUND fordert deshalb, dem ökologischen Hochwasserschutz Vorrang einzuräumen, die Neuversiegelung von Flächen auf null zu reduzieren, den Ausstoß von Treibhausgasen weiter zu senken und die EU-Verordnung zur Wiederherstellung der Natur stärker für die Verbesserung der Wasser- und Klimaresilienz zu nutzen.

Zur Studie

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Quelle: Bund für Umwelt und Naturschutz Deutschland (BUND) e.V.,

 

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Ob Muscheln, Krebse oder Fische: Meerestiere reagieren seit Hunderten Millionen Jahren auf Umweltkrisen häufig mit einer Abnahme ihrer Körpergröße. Das zeigt eine neue Studie der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU) gemeinsam mit den Universitäten Warschau und Lille. Demnach ist der sogenannte „Lilliput-Effekt“ insbesondere während starker globaler Erwärmungsphasen ausgeprägt. Die Forschenden sehen darin ein Warnsignal im Hinblick auf den heutigen Klimawandel. Ihren Ergebnissen zufolge könnte die aktuelle Erderwärmung ebenfalls dazu führen, dass Meerestiere künftig kleiner werden.

Für die Studie wertete das Forschungsteam fast 9.000 Größenänderungen aus fossilen, historischen und modernen Untersuchungen aus. Dadurch konnten Veränderungen der Körpergröße von Meerestieren über einen Zeitraum von rund 450 Millionen Jahren miteinander verglichen werden.

„Unsere Daten belegen, dass die Abnahme der Körpergröße eine allgemeine Reaktion von Meerestieren auf Umweltkrisen ist“, sagt Dr. Paulina Nätscher, frühere Wissenschaftlerin am Lehrstuhl für Paläoumwelt an der FAU und Erstautorin der Studie. „Wir beobachten dieses Phänomen in sehr unterschiedlichen Tiergruppen, von Zwergwuchs in einzelnen Arten bis hin zu einer Dominanz kleinerer Arten in ganzen Lebensgemeinschaften. Er ist ein deutliches Zeichen dafür, dass Ökosysteme unter Stress stehen.“

Erwärmungsphasen zeigen besonders starke Veränderungen

Besonders deutlich fielen die Veränderungen während Phasen globaler Erwärmung aus.

„Bei allen Umweltkrisen, ob sie durch Erwärmung herbeigeführt wurden oder nicht, liegt ein Rückgang der Körpergröße in Lebensgemeinschaften vor“, erklärt ihr Kollege Dr. Kenneth De Baets von der Universität Warschau. „Besonders ist jedoch, dass Krisen mir starker Erwärmung zu deutlich stärkeren und wechselhafteren Veränderungen direkt innerhalb der Arten führen; also zu einer echten Verzwergung. Im Durchschnitt fallen diese Effekte etwa doppelt so stark bei Erwärmung aus, wie bei anderen Krisen.“

Auch der Zusammenhang zwischen Temperaturanstieg und Körpergröße sei deutlich erkennbar, sagt Professor Wolfgang Kießling, Leiter des Lehrstuhls für Paläoumwelt an der FAU. Demnach nehme der Rückgang der Körpergröße mit steigenden Temperaturen zu. Die Erdgeschichte liefere damit ein deutliches Warnsignal für die Zukunft der Ozeane.

Langfristige Folgen für Meeresökosysteme

Den Ergebnissen zufolge ist der heute beobachtete Trend zu kleineren Fischen und wirbellosen Meerestieren kein kurzfristiges Phänomen, sondern Teil eines langfristigen Musters. Setzt sich die globale Erwärmung fort, könnten kleinere Körpergrößen in den Weltmeeren künftig häufiger auftreten – mit möglichen Auswirkungen auf Nahrungsketten und Fischerei.

Originalpublikation: Unique fingerprint of marine ectotherm body size change during hyperthermal crises | PNAS

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