Simon Reifenberg

Abschlussbericht über das Projektpraktikum
„Hysterese im Klimasystem“ im Rahmen des RISE-Programms
von Simon Reifenberg
Rahmendaten des Projekts:
Projektname: Hysteresis in the Climate System
Institution:
Bodeker Scientific
Dauer:
10 Wochen (03.08. – 09.10.2015)
Ort:
Alexandra, Neuseeland
Meteorologie (B.Sc)
Studienort:
Mainz
Alter:
22
Über mich:
Studiengang:
Fachsemester: 4
Reisevorbereitungen:
Meinen Flug habe ich relativ kurz nach der Bestätigung des Praktikums gebucht, etwa Mitte April. Die Kosten
betrugen in etwa 1350€, also 100€ mehr als die vorgesehene Reisekostenpauschale. Grundsätzlich gab es noch
günstigere Angebote (1200-1300€), allerdings war ich zum einen durch die Semesterzeiten sehr eingeschränkt
(im Endeffekt flog ich am Dienstag nach Vorlesungsende und kam sonntags vor Vorlesungsbeginn im
Wintersemester wieder zurück, für mich die optimale Lösung), zum anderen hätte ich bei den anderen
Angeboten deutlich längere Umsteigezeiten in Kauf nehmen müssen. Den Flug buchte ich über STA Travel und
ich sehe keinen Grund, warum ich das nicht weiterempfehlen könnte. Dort gibt es auch gelegentlich
vergünstigte Flüge für StudentInnen. Ich flog mit Emirates von Frankfurt nach Dubai, mit Qantas von Dubai
nach Melbourne und mit Jetstar von Melbourne nach Christchurch (und auch so wieder zurück). Ich musste
maximal zwei Stunden an einem Flughafen warten, das fand ich ganz gut – etwas Spielraum für Verspätungen
aber keine Ewigkeit. In Christchurch blieb ich dann einige Tage um mich zu akklimatisieren (Jetlag loswerden
und von 38°C in Deutschland auf 3°C in Neuseeland umstellen…), bevor ich von Christchurch nach Queenstown
flog, wo ich von meinem Betreuer abgeholt wurde.
Meine Ansprechpartnerin der Gastinstitution, Emma Scarlet, (die persönliche Assistentin des Projekt- und
Institutsleiters Greg Bodeker) schlug mir nach Rücksprache mit der neuseeländischen Einwanderungsbehörde
vor, mich für ein Besuchervisum (visitor visa) zu bewerben. Im Grunde eine Vorsichtsmaßnahme, da man sich
mit einer deutschen Staatsangehörigkeit bis zu drei Monate ohne Visum in Neuseeland aufhalten darf.
Allerdings gilt das nicht, falls man dort arbeiten oder studieren möchte, wofür eigene Visa vergeben werden,
sodass man bei der Einreise die Worte work, internship und study möglicherweise hätte vermeiden müssen
um Komplikationen vorzubeugen. Da ich keiner in Neuseeland bezahlter Arbeit nachging und auch nicht an
einer neuseeländischen Hochschule eingeschrieben war, hätte ich auch keinen Anspruch auf work visa und
student visa gehabt, sodass ich mich, um sicher zu gehen, um ein visitor visa bei einer dafür zuständigen Firma
in Hamburg bewarb. Zu diesem Zwecke hatte Emma mir auch einen kurzen unterstützenden Brief verfasst,
den ich der Bewerbung beilegen konnte. Innerhalb von 14 Tagen kam mein Reisepass relativ problemlos aus
Hamburg zurück, mit allem Drum und Dran kostete das Visum 145€. Mein Praktikumskollege (Lukas
Alteköster) schickte später als ich nahezu identische Dokumente nach Hamburg, bekam aber lediglich ein
teureres work visa – es ist nach wie vor unklar, warum genau. Dadurch musste er seinen ursprünglichen Flug
nach Neuseeland umbuchen, eine eher unglückliche Situation. Beim nächsten Mal würde ich mich wohl nicht
um ein Visum kümmern und das Risiko eingehen, möglicherweise etwas länger die Situation (keine bezahlte
Arbeit, kein Studium in NZ, dennoch Praktikum als Student) bei der Einreise erklären zu müssen.
Vor Ort
Emma kümmerte sich auch um die Unterkunft in Alexandra. Wie unsere RISE-Vorgänger und Vorgängerinnen
wohnten Lukas und ich in Marj’s Place, was ich uneingeschränkt weiterempfehlen würde. Es handelt sich dabei
um ein kleines Häuschen, in dem wir mit drei anderen zusammen wohnten (außerdem gehören noch ein
Backpackers und ein Homestay dazu, die sich jeweils in Ausstattung und Preisen leicht unterscheiden). Wir
bezahlten, wie auch bei der Projektbeschreibung im RISE Portal angegeben, 140 NZD pro Woche, was während
unseres Aufenthalts zwischen 77 und 85€ waren. Marge (Marj) war und ist eine unglaublich nette und
fürsorgliche Vermieterin und wir fühlten uns sehr gut aufgehoben. Außerdem hatten wir in dieser Unterkunft
eine sehr gute Möglichkeit, andere Leute kennenzulernen, sowohl Leute aus Alexandra selbst, als auch Leute
von überall (Italien, China, andere Orte aus Neuseeland…). Schnell entwickelte sich ein kleiner Freundeskreis,
mit dem wir viele Ausflüge unternahmen und (vor allem) jeden Mittwoch in einer wachsenden Gruppe Pizza
bestellten und aßen. Da mehrere Leute in diesem Freundeskreis ein Auto besaßen, mussten Lukas und ich uns
nur für ein einziges Wochenende selbst ein Auto mieten, sehr praktisch. Greg (unser Chef) hatte uns auch zwei
Fahrräder für unseren Aufenthalt besorgt, die uns wirklich sehr geholfen haben. Alexandra an sich ist eine für
deutsche Verhältnisse sehr kleine Stadt (ca. 5000 Einwohner) - für diese extrem ländliche und abgelegene
Gegend dort war es jedoch eine große Stadt mit z.B. relativ guten Einkaufsmöglichkeiten, einem Kino, einem
Schwimmbad, Bars, kleinen Parks und (Geld-)Banken. Ich würde nachdrücklich empfehlen, die Umgebung in
der freien Zeit zu erkunden, der River Track von Alexandra nach Clyde ist eine sehr schöne Radtour, man kann
aber anspruchsvollere Touren mit dem Mountainbike fahren oder mit dem Kanu auf dem durch die Stadt
fließenden Clutha River paddeln. Clyde (<1200 Einwohner) hat sogar noch ein weiteres Kino (und Pubs), in
dem wir mit unseren Freunden mehrmals waren, das lohnt sich auch.
Fortbewegung: Man kommt in Neuseeland ganz gut mit den Fernbussen von A nach B, wir waren manchmal
mit Intercity unterwegs und würden die Busgesellschaft auch weiterempfehlen. Mit einem internationalen
Studentenausweis (ISIC) bekommt man dort günstigere Tickets (aber auch ebenso als Backpacker). Diese ISIC
kann man kostenlos bekommen, wenn man sich eine Kreditkarte bei der DKB besorgt, was Lukas und ich beide
getan hatten – in Neuseeland wird sehr viel mit Kreditkarte bezahlt, auch z.B. einzelne Getränke in einer Bar.
Abhebungen im Ausland sind mit der Kreditkarte auch kostenlos, was für mich im Grunde auch zur
Entscheidung für diese Karte führte. Wenn man rechtzeitig bucht, sind auch die Inlandsflüge sehr günstig: Ich
zum Beispiel flog für insgesamt 60€ von Christchurch nach Wellington, von Wellington nach Auckland und von
Auckland nach Christchurch zurück.
Die Wochenenden nutzen Lukas und ich (und häufig auch die anderen) für größere Ausflüge. Queenstown ist
eine nette Stadt und auch der nächstgrößere Ort mit Flughafen und einem richtigen Nachtleben – dafür aber
auch ausgesprochen touristisch. Ich würde definitiv davon abraten, dort in den Birdlife Park zu gehen. Ja, man
kann mal einen Kiwi (im Dunkeln) sehen und nein, das ist absolut keine 43 NZD wert. Weitere Ausflugsziele
waren Te Anau und Milford Sound (wobei die Strecke von Te Anau nach Milford Sound fast noch schöner ist
als Milford Sound selbst), Dunedin (große Stadt, dort ist das schottische Erbe der Gegend erkennbar), der
Hooker Valley Track bei Mt. Cook (kurzer, sehr schöner Wanderweg) und Roys Peak bei Wanaka (ebenso
schöner Wanderweg, aber etwas fordernder, 1300 Höhenmeter). Nach meinem Praktikum war ich noch in
Christchurch, Wellington und Auckland. Wellington hat mir dabei am besten gefallen, viel Kultur, eine schöne
Stadt, guter Kaffee, gutes Bier.
In Neuseeland gibt es sehr viel zu sehen. Wir haben sehr viel unternommen und es bleibt dennoch viel übrig.
Ich habe den Eindruck, dass die Menschen sehr hilfsbereit sind und sich gern kennenlernen lassen. Natürlich
lohnen sich große Ausflüge, aber auch die Gegend rund um Alexandra ist es meiner Meinung nach Wert,
erkundet zu werden, sowohl zu Fuß als auch mit Fahrrad und/oder Auto. Es gibt viel zu erleben, wenn man die
Augen offen hält.
Im Institut
Bodeker Scientific ist ein privates Forschungsinstitut, das sich sowohl an internationaler
Atmosphärenforschung als auch in lokalen Forschungsprojekten beteiligt. In der Zeit, in der ich dort war,
haben 6-8 Leute im Büro gearbeitet. Die Zahl schwankte, da manche Mitarbeiter z.B. für ihren PhD bei
mehreren Forschungsinstituten beschäftigt oder auf Kongressen waren. Die Arbeitsatmosphäre im Institut
habe ich als sehr angenehm empfunden, von Anfang an haben wir uns alle mit Vornamen angesprochen und
ich hatte gleich den Eindruck, Teil des Teams zu sein. Lukas und ich teilten uns ein Büro und hatten je einen
eigenen Schreibtisch mit einem für uns vorgesehenen extra Bildschirm, den wir an unsere aus Deutschland
mitgebrachten eigenen Laptops anschließen konnten. Das war insbesondere für das viele Programmieren, das
uns erwartete, sehr hilfreich. (Zurück in Deutschland habe ich mir auch gleich einen zweiten besorgt.)
Jeder Arbeitstag begann mit den sogenannten morning stand-ups, ein kurzes, dem Austausch dienenden
Treffen aller Mitarbeiter, in dem wir über unsere Arbeit vom letzten und dem anstehenden Tag sprachen, um
uns gegenseitig bei möglichen Problemen helfen zu können (oder einfach nur den Arbeitsfortschritt
mitzuteilen). Auch in dieser kleinen Runde hatte ich den Eindruck, dass wir nicht ‚nur‘ Sommerpraktikanten,
sondern ein Teil des Teams waren. Jeden Freitag wurde der pick of the week besprochen und diskutiert, ein
wöchentlich wechselndes, aktuelles wissenschaftliches Paper zur Atmosphärenforschung (abwechslungsreich
in Anspruch und Brisanz).
Das Projekt: Hysteresis in the Climate System
Ich versuche im Folgenden eine gute Mischung aus Genauigkeit und Verständlichkeit für Außenstehende zu
finden. Der genaue Ablauf des Projekts (mit dem kompletten wissenschaftlichen Hintergrund) ist vermutlich
zu ausführlich und wahrscheinlich auch nicht von großem Leserinteresse…
Die wissenschaftliche Frage: Fortlaufende Emissionen von Treibhausgasen führen zu anwachsenden
Konzentrationen dieser Gase in der Atmosphäre. Dies wiederum hat einen Einfluss auf die Strahlungs- und
somit die Energiebilanz der Erde, was zu einem Anstieg der global gemittelten Oberflächentemperatur (GMST)
führt. Werden nun die Emissionen wieder reduziert, so würde ein Anstieg der GMST (bis zu einem gewissen
Grad, je nach Art der Reduktion) bestehen. Wäre es möglich, zu einem prä-industriellen Level zurückzukehren?
Und wenn ja, wie lange würde es dauern? Und vor allem: Warum reagiert die GMST verzögert auf Änderungen
der Emissionen und Konzentrationen?
Die experimentelle Herangehensweise: Mithilfe des einfachen Klimamodells MAGICC (Model for the
Assessment of Greenhouse Gas Induced Climate Change) sollten verschiedene Emissionsszenarien simuliert
und die Beziehung von GMST und Emissionen/Konzentrationen untersucht werden. MAGICC emuliert dabei
mit jeweils einem Set von Parametern 19 verschiedene Atmosphere Ocean Coupled General Circulation Models
(AOGCMs) und 10 verschiedene Kohlenstoffzyklen, was einen direkten Vergleich der Ergebnisse (d.h. Outputs)
dieser (emulierten) Modelle ermöglicht. MAGICC verwendet dazu hauptsächlich die spezifizierten jährlichen
Emissionen von mehr als zwanzig klimaaktiven Gasen als Modell-Input und gibt dann eine Reihe von Variablen
aus, wie zum Beispiel den zeitlichen Entwicklungen der Konzentrationen dieser Gase, des radiative forcings,
der GMST (auch getrennt für Land/Ozean, Nord-/Südhalbkugel), dem Anstieg des Meeresspiegels und den
CO2-äquivalenten Konzentrationen.
In einer ersten Phase las ich mich durch verschiedene wissenschaftliche Artikel über MAGICC (Entwicklung,
Kalibrierung) und Emissionsszenarien ein, welche den Modell-Input für MAGICC darstellen sollten: Die
representative concentration pathways (RCPs) und die Szenarien aus dem special report on emissions scenarios
(SRES). Außerdem beschränkte sich eine persönliche Programmiererfahrung bis zu diesem Punkt auf eine
Vorlesung (mit begleitender Übung) zu FORTRAN, sodass ich in den ersten beiden Wochen auch noch mit
einem (wie ich finde: gutem) Buch nebenher Python lernte – sehr zielorientiert, in erster Linie ging es darum,
mit den Daten zu arbeiten, die MAGICC ausgab. Das funktionierte gut und schneller als ich dachte, was auch
daran liegen kann, dass Greg meines Erachtens ein gutes Gespür dafür hatte, was ich in welcher Zeit gut leisten
kann (und mich dahingehend fordern konnte) – und was nicht. (Generell arbeitete ich immer direkt mit Greg
zusammen.)
Während der ersten Wochen war der Fokus meines Projekts sehr auf der Frage, ob und wie angesprochene
‚Rückkehr von GMST und Treibhausgaskonzentrationen in ein prä-industrielles Level‘ möglich ist. Wir merkten,
dass selbst die optimistischsten ‚offiziellen‘/gängigen Emissionsszenarien (RCPs und SRES) nicht zu so einer
Rückkehr in den nächsten Hunderten von Jahren führen würden und beschlossen, ein eigenes Szenario zu
entwickeln, das diese Rückkehr ermöglichen sollte. Schnell wurde klar, dass eine Rückkehr generell möglich
aber nicht realistisch wäre – zumindest nicht nach aktuellem Stand von Technik und Weltpolitik. Leider lief das
Modell mit unserem (formal korrekten) Szenario nicht mehr stabil und wir kontaktierten die Entwickler
diesbezüglich. Leider dauerte diese Korrespondenz länger als mein Praktikum, sodass dieser Ansatz nicht bis
zum Ende verfolgt werden konnte. Ich begann daraufhin, mit einem anderen Modell zu arbeiten, das von
Bodeker Scientific selbst in Python geschrieben wurde. Dieses Modell war noch um einiges einfacher gestaltet
als MAGICC, dafür war der Code komplett einzusehen und gut dokumentiert. Ich schrieb ein paar Skripte, die
die von MAGICC lesbaren Szenarien für das andere Modell lesbar machten. Bei der Arbeit mit diesem neuen
Modell bemerkte ich, dass wir während des Praktikums schon viel über Hysterese gesprochen, aber noch nicht
viel darüber nachgedacht hatten.
In der zweiten Hälfte meines Praktikums begann ich nun, mehr an den Grundlagen zu arbeiten, wofür ich mich
dem Begriff der Hysterese noch einmal von vorn näherte. Es stellte sich heraus, dass der Begriff im
Klimasystemkontext noch nicht häufig gebraucht wurde und ich erstellte einen Vorschlag für eine kleine
Terminologie und qualitative Beschreibung von Hysteresekurven im Rahmen meines Projekts. Bei dieser
Tätigkeit wurde mir bewusst, dass die bisherige experimentelle Herangehensweise zu spezifisch war und der
Frage, woher die Hysterese im Klimasystem wirklich kommt, nicht gerecht werden würde. Daher entwickelte
ich in meinen letzten Wochen vor Ort vor allem ein neues Set von Experimenten, das ich für geeigneter hielt.
Im Grunde genommen ging es darum, dass die verwendeten Szenarien zu viel vorschrieben, um gewisse
Prozesse identifizieren zu können und dass der zeitliche Abstand von Änderungen von Emissionen oder
Konzentrationen und Änderungen der GMST von großem Interesse sein würde. Hier ging meine Zeit bei
Bodeker Scientific schon lange zur Neige.
Am Ende
Die Arbeit an meinem Hauptprojekt mündete folglich darin, dass ich eine sehr ausführliche Dokumentation
meiner Tätigkeit verfasste (u.a. mitsamt den vorgeschlagenen Experimenten, der Terminologie, etc.), damit
das Projekt ‚geparkt‘ werden und jemand, möglicherweise sogar ich, irgendwann in der Zukunft die Arbeit
wieder aufnehmen kann. Das Projekt war bereits in seiner Ausschreibung als fairly open ended beschrieben
worden, was es auch blieb.
Ich verwendete den Begriff Hauptprojekt, da ich gelegentlich auch andere Arbeiten verrichten durfte, falls ich
denn Interesse an ihnen hatte. Eines der größten Nebenprojekte war die die Arbeit mit Satellitenorbits; Greg
wollte wissen, ob es möglich wäre, vier Satelliten so über Neuseeland fliegen zu lassen, dass sie unter gewissen
Rahmenbedingungen das ganze Land innerhalb eines Tages abdecken konnten. Dafür las ich mich nochmal in
ein komplett unverwandtes Thema ein, was ich als sehr sinnvoll empfand: Es tat gut, hin und wieder die Arbeit
am eigentlichen Projekt zu unterbrechen und etwas Abwechslung zu haben.
Meine Zeit bei Bodeker Scientific hat mir sehr viele wichtige Einblicke und unerwartet viele neue Kompetenzen
erbracht, die ich sonst definitiv auch nicht hätte bekommen können. Ich kann diese Institution für ein
Praktikum im Rahmen des RISE-Programmes guten Gewissens weiterempfehlen.

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