Extreme Umwelten reagieren besonders empfindlich auf den Klimawandel und verändern sich in einem beschleunigten Tempo. Dies kann erhebliche globale Auswirkungen haben. Das EERL strebt ein integriertes Prozessverständnis an, indem es die Wechselwirkungen zwischen Atmosphäre, Kryosphäre, Biosphäre, Ozean, Land und Anthroposphäre untersucht. Ziel ist es, klimarelevante und vertikal aufgelöste Prozesse zu charakterisieren, die direkt vom Menschen beeinflusst werden, sowie natürliche Prozesse, die sich gleichzeitig aufgrund von Klimaerwärmung verändern. Das verbesserte Prozessverständnis wird uns in die Lage versetzen, das Schicksal extremer Umwelten im Kontext des globalen Wandels und die daraus resultierenden Folgen für die Gesellschaft besser zu simulieren.
Forschungsthemen
1
Wir untersuchen die chemische Zusammensetzung von Aerosolen auf molekularer Ebene mit modernsten Instrumenten, um die Quellen der Aerosolpartikel zu bestimmen.
2
Wir untersuchen die vertikale thermodynamische Struktur der Atmosphäre und wie Aerosole von der Oberfläche bis in größere Höhen verteilt werden, wo sie an der Wolkenbildung beteiligt sind.
3
Wir entwickeln neue Analysemethoden und Einrichtungen für vertikale atmosphärische Messungen, vor allem einen Fesselballon, den EERL-Helikit.
Unsere Schlüsselprojekte
CLAVIER
Wir haben vertikale Beobachtungen von Aerosolen und Wolken an der Villum-Forschungsstation in Nordgrönland durchgeführt, um zu verstehen, wie lokale und entfernte Quellen von Aerosolen das lokale Klima beeinflussen.
EU-Horizont 2020-Projekt CleanCloud; Universität Aarhus, DK
GreenFjord
Mit dem neuen Schweizer Forschungssegelschiff Forel untersuchten wir die Wechselwirkungen zwischen Ozean, Eis und Atmosphäre in den südgriechischen Fjorden, wobei wir uns besonders auf den Unterschied zwischen Fjorden mit und ohne kalbende Gletscher konzentrierten.
ETHZ, UZH, UNIL, Internationale Forschungsstation Narsaq
ORACLES
Wie entstehen die Wolken in der Antarktis? Um diese Frage zu beantworten, haben wir an der Station Neumayer III Fesselballonbeobachtungen durchgeführt.
Alfred-Wegener-Institut, Institut für Troposphärenforschung, DE
Highlights
1
Das EERL war das erste Wissenschaftsteam, das auf dem Schweizer Forschungsschiff Forel
2
Zwei Doktoranden haben ihren Abschluss gemacht: Dr. Ivo Beck; Dr. Roman Pohorsky
3
Prof. Julia Schmale leitet das atmosphärische Wissenschaftsteam für die Tara Polar Station, ein Projekt, das den Rückgang des arktischen Meereises in den nächsten 20 Jahren untersuchen wird.
4
Prof. Julia Schmale erhielt den ‚Best Professor Award‘ des Sustainable Management and Technology Master Program der EPFL, UNIL und IMD.
Team & talents
Größe des Laborteams
Die EERL hat derzeit 17 Mitglieder.
Allgemeine Fähigkeiten
Die EERL-Mitglieder haben einen Bildungshintergrund in den Bereichen Ingenieurwesen, Meteorologie, Chemie, Physik und Umweltwissenschaften. Wir suchen Menschen, die kreativ denken, Herausforderungen lieben, sich gerne in den Polarregionen aufhalten und denen Umwelt und Menschen am Herzen liegen.
Vom wissenschaftlichen Team entwickelte Fähigkeiten
Zu unseren Kompetenzen gehören der Bau neuer wissenschaftlicher Instrumente, die Entwicklung von Analysecodes, die Veranschaulichung unserer wissenschaftlichen Ergebnisse und das Festhalten unserer Forschung in beeindruckenden Bildern.
Regionale und gesellschaftliche Auswirkungen
1
Unsere Forschung trägt zur Verbesserung von Klimamodellsimulationen bei, um die globalen Herausforderungen des Klimawandels besser vorhersehen zu können.
2
Unsere Konzentration auf die Luftqualität kann dazu beitragen, schwierige Wettermuster zu erkennen, die die lokale Luftverschmutzung verschlimmern, insbesondere im Winter, wenn Temperaturinversionen zu einer hohen Luftverschmutzung im Rhonetal führen. Darüber hinaus können wir die Auswirkungen von Saharastaubereignissen und weiträumig verfrachteten Feueremissionen auf die Luftverschmutzung quantifizieren.
3
Unsere Routinebeobachtungen im Wallis bei ALPOLE können den Betreibern von Solarmodulen als Orientierung dienen, wenn eine starke Staubablagerung und damit eine geringere Leistung zu erwarten ist.
Perspektiven und Herausforderungen
Priorität 1
Untersuchung des Rückgangs des arktischen Meereises und der Auswirkungen auf das Wetter in Europa
Priorität 2
Verstehen, wie schnell und wann die Antarktis auf den Klimawandel reagieren wird
Priorität 3
Eine regenerative Denkweise kultivieren, um die Herausforderungen der Nachhaltigkeit zu bewältigen
Künftiger Bedarf
Es müssen neue Instrumente entwickelt werden, die qualitativ hochwertige Daten liefern und leicht sind. Es werden langlebige Batterien für autonome Forschungsstationen benötigt.
Partnerschaften mit der Industrie
Wir suchen Partnerschaften mit der Industrie und mit Start-ups, um an Lösungen für unsere drei wichtigsten Herausforderungen zu arbeiten.
CRYOS erforscht die Prozesse, die den Schnee und die Atmosphäre in Berg- und Polarregionen formen, und ihre Rolle in einem sich verändernden Klima. CRYOS arbeitet auch am Risikomanagement und an der Optimierung der Erzeugung erneuerbarer Energien in alpinem Gelände, basierend auf seinem Fachwissen über Wind-, Wasser- und Strahlungsprozesse.
Forschungsthemen
1
Wir untersuchen die Prozesse an der Schnittstelle von Schnee und Eis mit der Atmosphäre, um die Energie- und Massenbilanz zu verstehen und zu quantifizieren, die sich in einem sich erwärmenden Klima verändern. Die Ergebnisse werden bei der Vorhersage und Anpassung an den Klimawandel in den Bereichen Naturgefahren, alpiner Tourismus, Landwirtschaft und erneuerbare Energieerzeugung helfen.
2
Das Labor untersucht das Potenzial von Wind- und Solarressourcen für die Erzeugung erneuerbarer Energie in Bergregionen, wobei der Schwerpunkt auf der Optimierung liegt, d. h. auf dem besseren Ausgleich zwischen Sommer- und Winterproduktion und der Steigerung der Energieproduktion im Winter, um das saisonale Produktionsdefizit zu verringern.
3
CRYOS entwickelt und verwendet physikalisch basierte numerische Modelle für Schnee, Permafrost und die untere Atmosphäre, die in der theoretischen und angewandten Forschung eingesetzt werden. Solche Modelle ermöglichen Vorhersagen und die Simulation von Szenarien für Ereignisse und mögliche Veränderungen in alpinen und polaren Regionen.
Unsere Schlüsselprojekte
SWEET EDGE
Als Teil des Programms "SWiss Energy research for the Energy Transition" will EDGE wissenschaftliche Erkenntnisse liefern, um den Ausbau dezentraler erneuerbarer Energien in der Schweiz zu beschleunigen und die Ziele für erneuerbare Energien in den Jahren 2035 und 2050 zu erreichen.
Bundesamt für Energie (BFE) - Universitäten Genf, Bern, ETH Zürich, HSLU Luzern, ZHAW (Projektleitung)
MatterHEX
Eine Zusammenarbeit zwischen der Schweiz, Deutschland und den USA mit experimenteller Feldarbeit in Zermatt, Wallis. Das Projekt untersuchte die komplexen Prozesse der Strömung und Wolkenbildung um das Matterhorn und integrierte die Erkenntnisse in numerische Modelle, um die alpinen Wettervorhersagen weiter zu verbessern.
Gemeinde Zermatt, Air Zermatt, Universität Mainz (DE), Universität von Utah, Salt Lake City (US)
Schnee in der Antarktis
CRYOS misst und modelliert die Energie- und Massenbilanz der Oberfläche des ostantarktischen Eisschildes (Station Princess Elisabeth) und im Hochgebirge. Im Jahr 2024 wurden die Anlagen durch ein Wind-Lidar und eine Reihe von Anemometern ergänzt. Die Studie führte zur Entwicklung eines antarktischen Windatlasses.
SNF (CH); Internationale Polarstiftung (BE); Alfred-Wegener-Institut (DE)
Highlights
1
Es wird aufgezeigt, wie viel Stromimport vermieden und wie viel zusätzliche Einnahmen erzielt werden können, wenn die Wasserkraftressourcen in einem künftigen, stärker auf erneuerbare Energien ausgerichteten Energiemix optimal genutzt werden.
2
ERC-Synergy-Förderung SnowShifts zum künftigen Schneeklima
3
Projekte der gemeinsamen Initiative UrbanTwin & Speed2Zero
4
Sunwell Spin-Off
Team & talents
Größe des Laborteams
Derzeitiges Team: 16 (1 Professor, 7 leitende Wissenschaftler (Post-Doc und wissenschaftliche Mitarbeiter), 7 Doktoranden, 1 Verwaltungsmitarbeiter)
Vorstellen eines bestimmten Teammitglieds
Yael Frischholz ist Doktorand im letzten Jahr seiner Promotion. Seine Forschung schlägt eine perfekte Brücke zwischen den Kryosphärenwissenschaften und der Optimierung der erneuerbaren Energieerzeugung im Labor. Yael’s innovative Ansätze, technische und numerische Weiterentwicklungen verbessern die Sonneneinstrahlungskarten für alpines Gelände und tragen zum Ziel der langfristigen Schweizer Energiewende bei.
Vom wissenschaftlichen Team entwickelte Fähigkeiten
Die CRYOS-Mitglieder arbeiten unter gezielter wissenschaftlicher Anleitung sehr selbstständig. Sie entwickeln Fachwissen in den Bereichen Umweltwissenschaft und -technik, Feldarbeit und Instrumenteneinsatz, numerische Modellierung einschließlich Machine Learning Wissenschaftskommunikation und Öffentlichkeitsarbeit.
Andere
Marie-Curie-Preisträger Brandon van Schaik: Verbesserte Bewertung der Windenergie in der Schweiz und der Antarktis
Regionale und gesellschaftliche Auswirkungen
1
Fakten und Informationen über die lokalen Folgen des Klimawandels. Vorschläge zur Abschwächung der Folgen des Klimawandels und Lösungen für eine bessere Anpassung an diese Folgen.
2
Beitrag zum Management der lokalen Wasserressourcen und Naturgefahren. Bewertung und Potenzial von erneuerbaren Energiequellen in alpinen Regionen.
3
Daten und Szenariosimulationen für Skigebiete und Bergtourismus im Allgemeinen. Wissen, Daten und Simulationen für den Wasserkraftsektor. Unterstützung bei der Entwicklung von hochalpinen PV- und Windressourcen.
4
Besseres Stadtklima in Sitten.
Perspektiven und Herausforderungen
Wichtigste Prioritäten
Lösung der dringenden Probleme der Energiewende in der Schweiz und Erleichterung des Beitrags der Berggebiete
Verbesserung der Schnee- und Niederschlagsschätzungen in extremen Umgebungen und Vorhersage nichtlinearer Veränderungen des Schneeklimas
Beitrag zum Management von Naturgefahren im Kanton Wallis, z.B. bei Regen-Schnee-Ereignissen.
Wichtigste Herausforderungen
Die meisten Lehrveranstaltungen finden auf dem Campus der EPFL in Lausanne statt, was für die Studierenden, die Lehrbeauftragten und die Dozierenden schwierig ist. Projektbasierter Unterricht und Blockkurse könnten in Sitten angeboten werden. Die kurzfristige Unterbringung von Studierenden und Lehrkräften könnte eine Teillösung sein.
Zukünftige Partnerschaften
Kanton VS, Ville de Sion und lokale Unternehmen für Diplomarbeiten oder Forschungsarbeiten.
Laboratory of Catchment Hydrology and Geomorphology (CHANGE)
Prof. Sara Bonetti
Laboratory of Catchment Hydrology and Geomorphology (CHANGE)
Bei CHANGE versuchen wir, das derzeitige Verständnis und die Vorhersagefähigkeiten von Landoberflächenprozessen in natürlichen und bewirtschafteten Ökosystemen zu verbessern. Unser oberstes Ziel ist die Festlegung von Anpassungsstrategien, um die Boden- und Wasserressourcen angesichts der zunehmenden anthropogenen und klimatischen Belastungen zukunftssicher zu machen.
Forschungsthemen
1
Wasser-, Kohlenstoff- und Nährstoffdynamik in Einzugsgebieten. Wir untersuchen die Wechselwirkungen zwischen Boden-Pflanzen-Dynamik, Klimaschwankungen und Bodenerosion in natürlichen und bewirtschafteten Ökosystemen, wobei die Anwendungen von der Forstwirtschaft über die Landwirtschaft bis zum Klima reichen.
2
Ökohydrologie von Agrarökosystemen. Wir nutzen und entwickeln mathematische Rahmenwerke, um die miteinander verknüpften Herausforderungen der Ernährungssicherheit, der Anpassung an den Klimawandel und seiner Abschwächung sowie der ökologischen Nachhaltigkeit in Agrarökosystemen anzugehen.
3
Landschaftsentwicklung und Bodenerosion. Wir möchten verstehen, wie sich Landschaften durch verschiedene Erosions- und Ablagerungsprozesse entwickeln und wie sich diese letztlich auf die Vegetation und die Bodenkarbondynamik auswirken (und von diesen beeinflusst werden).
Unsere Schlüsselprojekte
SOCscape
Wir kombinieren neu konzipierte Überwachungskampagnen in alpinen Einzugsgebieten mit hochmodernen detaillierten numerischen Modellen, um die Dynamik der Umverteilung, der Flüsse und der Vorräte von Bodenkohlenstoff in topografisch komplexen Landschaften zu bewerten. Mehr hier: https://www.epfl.ch/labs/change/research/assessing-soil-carbon-dynamics-in-landscapes-of-complex-topography-socscape/ .
'ETH Zürich, WSL, UNIL
SMART-AGRI
Durch den Einsatz detaillierter numerischer Modelle der Boden-Pflanzen-Dynamik quantifizieren wir die Vorteile verschiedener klimafreundlicher landwirtschaftlicher Praktiken und ermitteln die Kombinationen von Praktiken, die gleichzeitig die Pflanzenproduktion, den Klimaschutz und die Erhaltung der Umweltressourcen in verschiedenen Böden und Ökoregionen optimieren. Mehr hier: https://www.epfl.ch/labs/change/research/global-quantification-of-the-benefits-of-climate-smart-agriculture-under-future-climates-smart-agri/
Imperial College London, Universität von Zypern
Kohlenstoffabbau bei der Wiederherstellung von Feuchtgebieten
Wir entwickeln einen prozessbasierten Rahmen, der hydrologische und vegetationsbedingte Faktoren mit der Mikromorphologie von Feuchtgebieten verknüpft, um ihre Rolle im Netto-Kohlenstoffaustausch des Ökosystems zu bewerten und so ein Instrument zur Quantifizierung der Kohlenstoffflüsse in Feuchtgebieten bereitzustellen. Mehr hier: https://www.epfl.ch/labs/change/research/carbon-removal-in-wetland-restoration/
Ernährungssicherheit, Anpassung an den Klimawandel und dessen Abschwächung, nachhaltige Nutzung von Boden- und Wasserressourcen
2
Verständnis der Auswirkungen des Klimawandels auf alpine Ökosysteme. Anpassung der landwirtschaftlichen Bewirtschaftungsmethoden an den Klimawandel.
3
Unterstützung bei der Entwicklung von Entscheidungshilfesystemen, Information über MRV-Protokolle, Analyse von Managementszenarien
Perspektiven und Herausforderungen
Priorität 1
Verstehen, wie die Bewirtschaftung von Ökosystemen klimatische Veränderungen beeinflusst und von ihnen beeinflusst wird
Priorität 2
Entwicklung von wissenschaftlich fundierten Instrumenten zur quantitativen Bewertung der Reaktionen von Ökosystemen auf klimatische und anthropogene Einflüsse
Komplexe Ökosysteme
Ökosysteme sind hochkomplexe Systeme, die durch komplexe Wechselwirkungen zwischen zahlreichen biotischen und abiotischen Prozessen gekennzeichnet sind
Ausgleich von Schlüsselvariablen
Hohe räumliche und zeitliche Variabilität vieler Schlüsselgrößen – Notwendigkeit, bei der Ausarbeitung optimaler Bewirtschaftungsstrategien mehrere gesellschaftliche Bedürfnisse miteinander in Einklang zu bringen
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