close

Anmelden

Neues Passwort anfordern?

Anmeldung mit OpenID

Feld, Wald und Wiese – wie beeinflussen Landoberflächen - reklim

EinbettenHerunterladen
Helmholtz Verbund Regionale Klimaänderungen
Feld, Wald und Wiese – wie beeinflussen
Landoberflächen das Klima?
Regionale Klimaänderungen –Ursachen und Folgen, Berlin, 09.10.2014
Hans Peter Schmid, KIT-Campus Alpin (Garmisch-Partenkirchen)
INSTITUTE FOR METEOROLOGY AND CLIMATE RESEARCH, Atmospheric Environmental Research (IMK-IFU), Garmisch-Partenkirchen (D)
Helmholtz Verbund Regionale Klimaänderungen
Feld, Wald und Wiese – wie beeinflussen
Landoberflächen das Klima?
Regionale Klimaänderungen –Ursachen und Folgen, Berlin, 09.10.2014
Hans Peter Schmid, KIT-Campus Alpin (Garmisch-Partenkirchen)
Landoberfläche:
• Energie
• Wasser
• Treibhausgase
INSTITUTE FOR METEOROLOGY AND CLIMATE RESEARCH, Atmospheric Environmental Research (IMK-IFU), Garmisch-Partenkirchen (D)
Atmosphäre
Vegetation
Boden / Wasser
Helmholtz Verbund Regionale Klimaänderungen
CO2 Gehalt der Atmosphäre (Trend 1959 – 2010)
480
Woher
470stammt das anthropogene CO2? Und wo geht es hin?
450
90%430
440
+
10%
=
CO420
2 Quellen (Emission)
410
+
46%
+
26%
CO2 Senken (Aufnahme)
CO2 (ppm)
400
390
Atmosphäre, gemessen
380
Fossile Brennstoffe
370
Globale Emissionen
360
350
340
330
320
310
mit Ozean Senke
Ökosystem
Service!
28%
Quelle: GlobalCarbonProject.org
460
Helmholtz Verbund Regionale Klimaänderungen
Quellen von Treibhausgasen:
auch aus „Feld, Wald & Wiese“
Verstärkung des
biogenen Anteils
durch Klimawandel?
CO2: ~20%
CH4
N2O
CH4: ~60%
N2O: ~60%
biogener Anteil
CO2
Helmholtz Verbund Regionale Klimaänderungen
Helmholtz TERENO Observatorien
Messplattformen für interdisziplinäre und langfristige Umwelt- und
Klimaforschung als Verbund von 6 Helmholtz Einrichtungen in REKLIM:
• Konsequenzen von Klimawandel auf Feld,
Wald und Wiese (Ökosysteme): Böden,
Vegetation, Grundwasser
• Rückkopplung zwischen Ökosystemen &
Atmosphäre: Wasser, Wärme, Treibhausgase
Helmholtz Verbund Regionale Klimaänderungen
Hintergrund:
„Erlebte“ Klimaänderung im Deutschland
Temperaturanstieg seit 1900: global
0.8 Grad
Deutschland 1.2 Grad
Alpenbereich 2.0 Grad
Deutschland: Erwärmung im Sommer größer als im Winter
Sommer generell trockener, Winter eher feuchter
Winter (D-Mittel)
Sommer (D-Mittel)
Helmholtz Verbund Regionale Klimaänderungen
Anpassung der Vegetation an Klimawandel
10. Mai
28. April
1970
1990
2009
Erntedatum Winterweizen in Niederbayern
9. Sep
2. Sep
26. Aug
Erntedatum
1951
http://www.biologischevielfalt.de/ind_klimawandel.html
Beginn der Apfelblüte (D – Mittel)
19. Aug
12. Aug
5. Aug
Erntedatum
29. Jul
Polynomisch
(Erntedatum)
22. Jul
15. Jul
1963
1973
1983
Jahr
1993
2003
Helmholtz Verbund Regionale Klimaänderungen
Hintergrund:
Blick in die Zukunft durch Regionale Klimamodellierung
Winter DJF
•
•
Sommer JJA
bis 30% mehr Niederschlag im Winter (Europa ≈ +11%)
bis 40% weniger Niederschlag im Sommer (Europa ≈ -1%)
Richard Knoche et al., KIT (DEKLIM)
Helmholtz Verbund Regionale Klimaänderungen
Hintergrund:
Blick in die Zukunft durch Regionale Klimamodellierung
Tage mit Schneebedeckung:
1960-1989
Richard Knoche et al., KIT (DEKLIM)
2070-2099
Helmholtz Verbund Regionale Klimaänderungen
Landoberfläche: Ökosysteme &Infrastruktur
Klimawandel äußert sich über Wasser
Nicht genug Wasser?
Oder zu viel?
der Blaue
Planet
Helmholtz Verbund Regionale Klimaänderungen
Wasser an der Landoberfläche: essentielle Information
Mesoskaliges Hydrologisches Model (Auflösung: 0.25°):
Monatliche Bodenfeuchte Anomalie für oberste Bodenschicht (0-5 cm).
Luis Samaniego et al., UFZ-Leipzig
Helmholtz Verbund Regionale Klimaänderungen
Landökosysteme:
• einerseits betroffen von Klimawandel
• andererseits aktive Rolle im Klimawandel
• Landnutzung und –management sind wichtig
Landoberfläche:
Atmosphäre
Vegetation
Boden / Wasser
• Energie
• Wasser
• Treibhausgase
Helmholtz Verbund Regionale Klimaänderungen
Beispiel:
Moore sind effektive Kohlenstoffsenken...
Moorentwässerung
Natürliches Moor
CO2
CO2
CH4
?
Wiedervernässung
CO2 CH4
… gehören aber auch zu den größten natürlichen Methanquellen.
Franziska Koebsch et al., GFZ-Potsdam
Helmholtz Verbund Regionale Klimaänderungen
Wiedervernässte Moore im
TERENO Observatorium Norddeutsches Tiefland
Hütelmoor
Universität Rostock & GFZ
Polder Zarnekow
GFZ & ZALF
Franziska Koebsch et al., GFZ-Potsdam
Helmholtz Verbund Regionale Klimaänderungen
Hütelmoor:
Hohe Methanfreisetzung im 1. Jahr nach Wiedervernässung,
dann stetiger Rückgang in den Folgejahren
Überstau
Franziska Koebsch et al., GFZ-Potsdam
Helmholtz Verbund Regionale Klimaänderungen
Andererseits...
Kann ein entwässertes forstlich genutztes Hochmoor eine
stärkere C-Senke sein als ein natürlicher Hochmoor-Wald?
Germany
drained
natural
“Same”
Research areas
Latitude (distance 10 km)
Geological origin
Atmospheric conditions
Mean air temperature: 8.5 °C
Mean annual precipitation:
1202 mm
Hommeltenberg et al. Biogeosciences 2014
“Different”
Land-use history
Soil conditions
Vegetation type
 Different physiology of
light-response
Helmholtz Verbund Regionale Klimaänderungen
natürlicher
Moorwald
entwässert &
forstlich genutzt
Hommeltenberg et al. Biogeosciences 2014
Helmholtz Verbund Regionale Klimaänderungen
Langzeit Perspektive:
Biomasse: ΔC ~ 86 t C ha-1
netto C-Verlust: ΔC ~ 134 t C ha-1
4.5 m
prä-1930
3.5 m
1930
2014
1 - 10 km
Torf Verlust: ΔC ~ 220 t C ha-1
Fichten müssten noch fast 100 Jahre mit der heutigen Rate
wachsen und C aufnehmen (≈ 1.57 t C ha-1 a-1), um den
Torfverlust zu kompensieren. Dies ist unrealistisch.
 langfristig sind natürliche Moore effektive C-Speicher.
modified from: http://www.theicct.org/sites/default/files/figure6_900px.png
Helmholtz Verbund Regionale Klimaänderungen
Beispiel:
Treibhausgas Haushalt von Grünland Ökosystemen
Entlang einem Klimagradienten im TERENO-präalpin
Observatorium
Kiese R, Lu H, Fu J, Diaz-Pines E, Papen H, Schmid HP (KIT-Campus Alpin)
Graswang (860m)
Rottenbuch (750m)
Fendt (600m)
Helmholtz Verbund Regionale Klimaänderungen
Feld-Experiment: Setup
Prinzip: „Klimasequenz“ – Raum für Zeit
600 m
865 m
Klimasequenz
763 m
ralf.kiese@kit.edu
Helmholtz Verbund Regionale Klimaänderungen
N2O Emission nach “Klimawandel” Experiment
intensive
extensive
Autumn
Summer
Spring
Winter
Cumulative N2O flux [kg N ha-1 year-1]
1.0
0.9
0.8
n.s.
n.s.
0.7
n.s.
n.s.
0.6
0.5
0.4
n.s.
n.s.
0.3
0.2
**
n.s.
0.1
n.s.
n.s.
0.0
control
HH_int
climate
change
HL_int
control
HH_ext
climate
change
HL_ext
Helmholtz Verbund Regionale Klimaänderungen
N2O Emission: differenzierte Betrachtung nötig
Kältere Böden in einer wärmeren Welt:
Verringerte Schneebedeckung im Winter kann zu höheren N2O
Emissionen aus Böden führen
Ralf Kiese et al., KIT-Campus Alpin
Helmholtz Verbund Regionale Klimaänderungen
N2O Emission: differenzierte Betrachtung nötig
Kältere Böden in einer wärmeren Welt:
Verringerte Schneebedeckung im Winter kann zu höheren N2O
Emissionen aus Böden führen
Ralf Kiese et al., KIT-Campus Alpin
Temperatur in 2cm Bodentiefe [°C]
Helmholtz Verbund Regionale Klimaänderungen
Ralf Kiese et al., KIT-Campus Alpin
25
20
mit Schneebedeckung
ohne Schneebedeckung
15
10
5
0
-5
-10
28 Feb
1 Mar
2 Mar
3 Mar
4 Mar
5 Mar
6 Mar
45
40
35
30
25
20
15
10
Temperatur in 2cm Bodentiefe [°C]
Helmholtz Verbund Regionale Klimaänderungen
5
0
Ralf Kiese et al., KIT-Campus Alpin
25
20
mit Schneebedeckung
ohne Schneebedeckung
15
10
5
0
-5
-10
28 Feb
1 Mar
2 Mar
3 Mar
4 Mar
5 Mar
6 Mar
Helmholtz Verbund Regionale Klimaänderungen
Wie gestalten „Feld, Wald und Wiese“ den
Klimawandel mit?
• Natürliche und Land-/Forstwirtschaftliche Ökosysteme spielen weltweit
eine herausragende Rolle im Klimawandel
• Rückkopplung mit Klimawandel macht Ökosysteme (hauptsächlich
mittlere Breiten) zur Zeit zu Kohlenstoff Senken: tragen wesentlich
zur Abschwächung des CO2 Anstiegs bei
• Bei weiterem Fortschreiten der Klimaerwärmung kann die C-Senke
in eine Quelle umschlagen: Klimawandel wird dann beschleunigt
durch Ökosysteme
• Das Verhalten von Ökosystem-Typen im Klimawandel und im
Treibhausgas Haushalt muss weiter experimentell untersucht werden
• Die Art der Landnutzung und des Land-Managements hat weitreichende
Konsequenzen auf die Klimawirksamkeit von Landökosystemen
Document
Kategorie
Bildung
Seitenansichten
2
Dateigröße
4 543 KB
Tags
1/--Seiten
melden