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Klimawandel Teil 1: Klima, Atmosphäre, Treibhauseffekt Eine Zusammenstellung von Stefan Smidt Bundesforschungs- und Ausbildungszentrum für Wald, Naturgefahren und Landschaft Klima und Atmosphäre Treibhauseffekt Kohlenstoff-Zyklus Global Change Klimasystem Berner U., Streif H.J. 2000: Klimafakten. Schweizerbart‘sche Verlagsbuchhandlung Stuttgart. Externe Antriebsfaktoren und interne Variabilität von Klimaänderungen Kasang 2002, in ftp://ftp.ipn.uni-kiel.de/pub/SystemErde/02_Begleittext_oL.pdf Klimasystem der Erde Klimasystem mit Subsystemen sowie Angabe der Reaktionszeiten auf Störungen, nach Hupfer/Kuttler 2006. In: http://www.bibliothek-digital.de/static/content/utb/20081119/978-3-8252-3099-9/v978-3-8252-3099-9.pdf Schichtung der Atmosphäre Standard-Atmosphäre (nach Gassmann 1994): Schematische Darstellung der Atmosphärenstockwerke, die anhand der mittleren vertikalen Temperaturverteilung unterschieden werden. ftp://ftp.ipn.uni-kiel.de/pub/SystemErde/02_Begleittext_oL.pdf Das Spektrum elektromagnetischer Wellen Die Sonne strahlt mit ihrer hohen Oberflächentemperatur ihre Hauptenergie im kurzwelligen Bereich ab. Die Erde emittiert hingegen eher Strahlung im langwelligen Bereich. Nach Riedel 1989. ftp://ftp.ipn.uni-kiel.de/pub/SystemErde/02_Begleittext_oL.pdf Globale Strahlungsbilanz (W/m2) http://de.wikipedia.org/wiki/Treibhauseffekt Globale Energiebilanz (Prozentanteile) http://de.wikipedia.org/wiki/Treibhauseffekt Global Change Global Change: Globale Änderung des Klimas und der Lebensbedingungen durch menschliche Aktivitäten. Global Change ist ein natürliches Phänomen mit anthropogener Schubkraft. http://www.ipcc.ch/publications_and_data/ar4/wg1/en/faq-1-2.html Die atmosphärischen Problemkreise Treibhauseffekt Emissionen Stratosphärischer Ozonabbau Modifikation der troposphärischen Luftchemie Deutscher Bundesrat 1988; Folie: H. Kolb, 2009. Global Change – Hauptursache: Mensch • • • • • • Zunehmender Düngereinsatz Zunehmende Treibhausgas-Emissionen Zunehmende Emissionen saurer Gase Zunehmende Emission von Ozonvorläufern Zunehmende Emissionen weiterer toxischer Stoffe Waldrodungen Folgen • Globaler Anstieg der Temperatur • Anstieg des Meeresspiegels • Anstieg der Konzentrationen der Treibhausgase • Änderung des Klimas seit dem letzten Jahrhundert C-Vorräte und -Flüsse (Pg p.a.) Bresinsky A., Körner C., Kadereit J.W., Neuhaus G., Sonnewald U. 2008: Strasburger Lehrbuch der Botanik. 36. Auflage. Spektrum Akademischer Verlag Heidelberg. (1 Pg = 1 Gt = 1 Mrd. Tonnen) C-Vorräte und -Flüsse (Pg p.a.) Quelle: IPCC 2007. (1 Pg = 1 Gt = 1 Mrd. Tonnen) Treibhauseffekt Ohne Treibhausgase mit Treibhausgasen -18°C +15°C längerwellige Wärmestrahlung kurzwellige Strahlung Erdoberfläche kurzwellige Strahlung Rückreflexion der längerwellige Wärmestrahlung Treibhausgase Erdoberfläche Die Erde nimmt kurzwellige Strahlung auf und reflektiert längerwellige und energieärmere Wärmestrahlung in den Weltraum. Durch IR-absorbierende Gase („Treibhausgase“) wird ein Teil der Wärmestrahlung absorbiert bzw. zur die Erdoberfläche reflektiert. Strahlungsabsorption (stark vereinfacht) Treibhausgase Infrarot Æ UV-C UV-B UV-A Sichtbarer Bereich nahes IR Ozon mittleres IR (Wärme) CH4, N2O O3 CO2 CO2 Wasserdampf 0,1 0,4 0,8 2,5 10 25µm Treibhausgase absorbieren in unterschiedlichen Wellenlängenbereichen. Ozon absorbiert auch im UV-Bereich. Absorptionskoeffizienten von THG Absorption der Wärmerückstrahlung der Erdoberfläche durch atmosphärische Gase (nach Schönwiese und Diekmann 1989, in: ftp://ftp.ipn.uni-kiel.de/pub/SystemErde/02_Begleittext_oL.pdf Atmosphärische Fenster im Infrarot http://www.wissenschaft-online.de/abo/lexikon/geogr/547 Strahlungsabsorption durch Ozon http://www.biokurs.de/skripten/bs11-30.htm 1964-1980 Stratosphärische Ozonsäule Kromp- Kolb H. 2009, Österreichische Akademie der Wissenschaften / SROC 2005) Strahlungsantrieb Änderung der vertikalen Nettoeinstrahlung an der Tropopause durch interne und externe Veränderungen im Klimasystem, ausgedrückt in Watt pro Quadratmeter. Zum Strahlungsantrieb tragen z.B. die Sonnenaktivitäten, Vulkanausbrüche und erhöhte Treibhausgaskonzentrationen bei. Der Strahlungsantrieb ist ein Maßstab für den Einfluss, den ein einzelner Faktor auf die Veränderung des Strahlungshaushalts der Atmosphäre hat. Er ist ein Index für die Bedeutung dieses Faktors für eine Klimaänderung. Ein positiver Strahlungsantrieb führt zu einer Erwärmung, ein negativer Strahlungsantrieb zu einer Abkühlung der bodennahen Luftschicht. Komponenten des Strahlungsantriebs (2005) IPCC 2007: Mittlerer globaler Strahlungsantrieb bezogen auf 1750 für wichtige Spurenstoffe und Mechanismen sowie im Hinblick auf die Ausdehnung und die wissenschaftliche Verständnis (LOSU). ©kaser Treibhausgase Treibhausgas-Trends Beiträge zur globalen Erwärmung (%) 56 10 19 12 H2O 66 CO2 20 7 2-7 O3 bodennah andere (FCKW) Methan Lachgas 3 Möller 2003 2,5 0,8 Treibhausgase H2O Felder: grün: nicht phytotoxisch blau: u.U. phytotoxisch rot: phytotoxisch Treibhausgase CO2 O3 bodennah Lachgas Methan SF6 FCKWs NCl3 O3 stratosphärisch Aerosole AntiTreibhausgase Indirekte Treibhausgase Felder: grün: nicht phytotoxisch blau: u.U. phytotoxisch rot: phytotoxisch rosa: +- phytotoxisch Treibhausgase CO2 CO VOC NOx H2 H2O O3 bodennah NH3 O3 stratosphärisch NH4NO3 NOx Lachgas Methan SF6 FCKWs NCl3 Sulfat SO2 AntiTreibhausgase Treibhauspotentiale und Anteile an Erwärmung (ohne Wasserdampf) CO2 1 Methan 10-32 FCKW 410-22.000 Ozon (trop.) 2000 Lachgas 180-240 50% 19% 17% 8% 4% Treibhauspotential: Auf CO2 (Masse) bezogenes Vielfaches von dessen Erwärmungsfähigkeit. Einfluss auf die Erwärmung haben das IRAbsorptionsvermögen, die Verweilzeit und die Konzentration des betreffenden Treibhausgases. Lesch K.H., Cerveny M., Leitner A., Berger B. 1990: Treibhauseffekt. Umweltbundesamt, Monographien Nr. 23. Indirekt klimarelevante Gase Den Treibhauseffekt fördernd • Kohlenmonoxid (Ozonvorstufe) • Stickstoffoxide (Ozonvorstufe) • Flüchtige Kohlenwasserstoffe (Ozonvorstufe) • Wasserstoff (OH*-Reduktion > Methanerhöhung) Den Treibhauseffekt mindernd • Ammoniak (Aerosolbildung) • Stickstoffoxide (Aerosolbildung) • Schwefeldioxid (Aerosolbildung) Anti-Treibhaus“gase“ Vulkan-Exhalate Sulfat- u.a. Aerosole Feinstaub stratosphärisches Ozon Ein Ozonabbau in der Stratosphäre wirkt dem Treibhauseffekt entgegen Einerseits absorbiert Ozon UV-B-Strahlen in der Stratosphäre, was zu einer Erwärmung der Stratosphäre führt. Andererseits absorbiert hauptsächlich bodennahes Ozon jene Infrarotstrahlung, die von der Erde emittiert wird. Daher trägt der Abbau des stratosphärischen Ozons zu einer Abkühlung der Erdoberfläche bei, während die erhöhten Ozonkonzentrationen in der Troposphäre zur Erwärmung der Erdoberfläche beitragen. Antitreibhausgase wirken durch Absorption der einfallenden Strahlung einer Klimaerwärmung entgegen. Ozon absorbiert UV-B-Strahlung und erwärmt die Stratosphäre Lebensdauer von Spurengasen Fabian 1992, in Guderian R. 2000: Atmosphäre. Springer (verändert). Globale anthropogene THG-Emissionen IPCC 2007 Forestry inkludiert Entwaldung (a) (b) (c) Globale jährliche Emissionen anthropogener Treibhausgase 1970-2004. Anteil der verschiedenen anthropogenen Treibhausgase 2004, angegeben als CO2-Äquivalenten Anteile verschiedener Sektoren an anthropogene THG-Emissionen 2004, angegeben als CO2-Äquivalenten Globaler Verlauf der CO2-Konzentration Bresinsky A., Körner C., Kadereit J.W., Neuhaus G., Sonnewald U. 2008: Strasburger Lehrbuch der Botanik. 36. Auflage. Spektrum Akademischer Verlag Heidelberg. Entwicklung der THG- Konzentrationen 1000 Jahre vor 2005 Eisbohrkerne als Schlüssel zur Paläoklimatologie. IPCC 2007 (Working Group 1). CO2-Ausstoß und -Konzentration Jahr Die CO2-Konzentration in der Atmosphäre ist seit 1850 nicht in gleichem Maße wie der Ausstoß von CO2 gestiegen, da Senken wie der Ozean und Wälder einen Großteil des CO2 aufnehmen und speichern. Berner U., Streif H.J. 2000: Klimafakten. E. Schweizerbartsche Verlagsbuchhandlung. CO2-Anstieg (Mauna Loa / Hawaii) http://www.esrl.noaa.gov/gmd/ccgg/trends/#mlo_full CO2-Konzentration 1960 - 2000 Schär C. 2005: Vorlesungsfolien Erd- und Produktionssysteme, Wintersemester 2004/2005, Institut für Atmosphäre und Klima, ETH Zürich. Teil 4: Anthropogene Effekte. http://ethz.planetmages.ch/Erd-ProdSys/Schaer/Anthropogen.pdf Anstieg der THG-Konzentrationen IPCC (2007), Working Group 1. CO2, CH4 und N2O Konzentrationen CO2 N2O CH4 379 ppm 319ppb 1.774 ppb Anstieg seit 1998 +13% +11% - Lebensdauer (Jahre) 50-200 114 12 Relatives Treibhausgaspotential 1 310 21 ~50% ~6% ~19% Konzentration (2005) % Beteiligung IPCC 2007. Entwicklung der HFC-/PFC-/SF6- Konzentrationen Jahr IPCC 2007 (Working Group 1). Zunahme der CO2-Emissionen durch geänderte Landnutzung und Brandrodung Berner U., Streif H.J. 2000: Klimafakten. E. Schweizerbartsche Verlagsbuchhandlung. Temperaturanstieg Niederschlagsverhältnisse Verlauf von CO2 und Temperatur Rekonstruktion des Temperaturverlaufes der vergangenen ca. 750.000 Jahre aus Eisbohrkernen. http://de.wikipedia.org/wiki/Treibhauseffekt CO2- und Temperaturverlauf Temperaturen und CO2-Gehalte während der vergangenen 550 Mio. Jahre. Beide verliefen nicht immer im Gleichschritt. Vielfach vergingen mehrere zig Mio. Jahre, bevor das CO2 die Temperaturentwicklung einholte oder die Temperatur dem CO2 folgte. Berner U., Streif H.J. 2000: Klimafakten. E. Schweizerbartsche Verlagsbuchh. Globaler Temperaturanstieg 1850-2009 http://de.wikipedia.org/w/index.php?title=Datei:Klimadiagramm_hadley_1850_2009.svg&filetimestamp=20091220102043 Globaler Temperaturanstieg http://www.blikk.it/angebote/modellmathe/ma0555a.htm Globaler Temperaturanstieg http://www.hamburger-bildungsserver.de/welcome.phtml?unten=/klima/klimawandel/klimaaenderung/temp20jh.html Globaler Temperaturanstieg IPCC 2001, in Schär C. 2005: Vorlesungsfolien Erd- und Produktionssysteme, Wintersemester 2004/2005, Institut für Atmosphäre und Klima, ETH Zürich. Teil 4: Anthropogene Effekte. http://ethz.planetmages.ch/Erd-Prod-Sys/Schaer/Anthropogen.pdf Temperaturanstieg nach unterschiedlichen Szenarien Temperaturverlauf: 200 – 2000 rekonstruiert Temperaturverlauf 2000 – 2100 Modellberechnung 200-2000 +3,8°C IPCC Szenarien +1,8°C 0,8°C Vorindustrieller Wert Kromp-Kolb H. (2009), Österreichische Akademie der Wissenschaften. Temperaturanomalie (°C) Temperaturanstieg global und in den Alpen In Österreich bzw. im Alpenraum ist der Temperaturanstieg deutlich höher als der globale Temperaturanstieg. Kromp-Kolb H., Formayer H. 2005: Schwarzbuch Klimawandel. Ecowin. Temperaturanstieg in Österreich Zentralanstalt für Meteorologie und Geodynamik Wien. Klima-Einflüsse • • • • • Kontinentalverschiebungen Treibhausgase Vegetation Meteoriteneinschläge Rückkopplungsvorgänge Informationsquellen • Wetterdaten (250 Jahre zurück) • Gesteins-Serien • Eisbohrkerne Interne Faktoren Sonne (äußerer Faktor) Anstieg von Temperatur, Meeresspiegel und Schneedecke Temperatur Meeresspiegel Schneedecke (nördliche Hemisphäre) IPCC 2007. Bildung / Abbau von CO2, CH4, N2O und NO im Boden Beitrag CO2 Bodenatmung 6-7 % (Mikroorganismen, Wurzeln) CH4 N2O Aufnahme im Boden -15% Emission in Feuchtgebieten, Reisanbau 40-60% u.a. Bildung durch Nitrifikation, Denitrifikation in Böden 20-55% NO IPCC 2001. 11-30% Verteilung der Oberflächenerwärmung (°C) 0 1 2 3 4 5 6 7 °C IPCC 2007: Projektierte Änderungen der Oberflächentemperatur für das späte 21. Jahrhundert (Multi-AOGCM für das A1B SRES Szenario. Alle Temperaturen relativ zur Periode 1980-1999. Globale und kontinentale Temperaturänderungen IPCC 2007. Klimamodelle, die nur natürliche Antriebskräfte berücksichtigen Klimamodelle, die nur natürliche und menschliche Antriebskräfte berücksichtigen Beobachtungen Temperaturänderung 2020/50 vs. 1961/90 Analogszenario der Änderung der Jahresmitteltemperatur (2020-2050 vs. 1961-1990) in Österreich (Basis: ECHAM4) H. Kolb 2009, Vortragsfolie. Globale Veränderung der Jahresniederschläge Generell wird eine Zunahme der Niederschlagsmenge in höheren Breiten und eine Reduktion in den Tropen beobachtet. Kromp-Kolb H., Formayer H. 2005: Schwarzbuch Klimawandel. Ecowin. Klimawandel Teil 2: Auswirkungen auf Ökosysteme, Forstwirtschaftliche Gegenmaßnahmen Bundesforschungs- und Ausbildungszentrum für Wald, Naturgefahren und Landschaft Besondere Auswirkungen des Klimawandels IPCC 2007. Besondere Auswirkungen des Klimawandels • • • • • Waldökosysteme in Grenzlagen Systeme mit eingeengter Diversität Stark spezialisierte Arten Selten fruchtende Arten Montane und alpine Arten Erhöhung • Feuerfrequenz • Produktion • Nährstoffumläufe und Verwitterungsprozesse • Stress • Mortalität Niederschlag-Verdunstung Ökogramme (schematisch) Fichte Eiche Buche Kiefer Jahresmitteltemperatur Baumarten haben unterschiedliche Ansprüche an Niederschläge und Temperatur. Details: http://www.waldundklima.net/klima/klima_docs/koelling_afz_2007_klimahuellen.pdf Temperatur-Rückkoppelungseffekte • Verstärkung der Bodenatmung und Mehrproduktion an CO2 und N2O (+) • Auftauen von Dauerfrostböden und CH4-/CO2-Bildung (+) • Vermehrte Bildung von Wasserdampf (+) und Wolken (+/-) • Vermehrte Ozonbildung (+) • Verringerte Rückstrahlung (Albedo) nach dem Schmelzen von Eisoberflächen (+) • Geringere CO2-Absorptionsfähigkeit der Ozeane (+) • Mögliche Mehrzuwächse (auch durch CO2-Erhöhung) (-) • Vermehrte Waldbrände mit CO2-Bildung (+) bzw. Aerosolbildung (-) +: positive Rückkoppelung (Verstärkung des Treibhauseffektes) -: negative Rückkoppelung (Abschwächung des Treibhauseffektes) http://www.upi-institut.de/klima-bericht_des_ipcc.htm Extremereignisse • • • • • • • Spätfroste Sommerliche Dürren Stürme Starkregen Nass-Schnee Waldbrand Insektenkalamitäten Globale Auswirkungen eines Klimawandels • • • • • • Häufung von Extremereignissen Änderung der atmosphärischen und ozeanischen Zirkulation Ansteigen des Meeresspiegels Rückgang der Agrarproduktion Zunahme der Klimaflüchtlinge Hungerkatastrophen IPCC 2007. Globale Wirkungen einer Klimaerwärmung auf das Schädlingsauftreten • • • • • • • Immigration wärmeliebender Arten Zustandekommen zusätzlicher Generationen Geringere Mortalität während der Winterperiode Anstieg von Kalamitäten Zunahme der bestehenden Risikozonen Gesteigerte Instabilität der Waldgesellschaften Erhöhte Aufwendungen für den Forstschutz IPCC 2007. Treibhausgaswirkungen und Wechselwirkungen Treibhausgas Strahlungsbilanz Temperatur Wind Luftfeuchte Wolkenbildung Niederschläge C-Allokation Gesamtbiomassebildung Ertrag Vegetation Konkurrenz / Schädlinge Bodenfeuchte Nährstoffverfügbarkeit Bodenatmung Wald als C-Senke Wirkungen von Klimaänderungen auf Wälder Der Wald als C-Senke • • • Wälder sind global die größte Biomasse-Senke am Land für Kohlenstoff (Ozeane sind der insg. größte Speicher) Böden sind langfristig eine stärkere Senke als Pflanzen. Der Erhalt der Speicherfähigkeit für Kohlenstoff ist daher wichtig für den Klimaschutz. Natur- und Urwälder speichern besonders viel C Bei Nutzungsänderungen von Wald in Landwirtschaft (für Agrotreibstoff-Produktion) tritt ein potentieller CVerlust beim Vorrat ein (aber: Substitution von fossilen Energieträgern ist möglich) Der Wald als C-Senke • Der Wald der Nordhemisphäre ist eine C-Senke, auf der Südhemisphäre (wegen der Entwaldungen) eine CQuelle • Der Wald ist über die gesamte Bestandesentwicklung CO2-neutral • CO2 wird v.a. in stark wachsenden Beständen festgelegt • Trockene und heisse Sommer beeinträchtigen die Senkenstärke • Der Wald kann das Klima weder regulieren noch retten; Die Waldbehandlung hat einen moderaten Einfluss, die mitteleuropäische Forstwirtschaft spielt global gesehen eine Nebenrolle. Mann & Kump 2008. Österreichischer Forstverein 1997. Der Wald als C-Senke • Die gemäßigten Wälder Europas, Nordamerikas und Asiens sind starke C-Senken, boreale Wälder sind schwache Senken • Ab 2050 wird der Waldboden global wahrscheinlich zu einer C-Quelle (IPCC 2007) • 50 % des assimilierten CO2 geht in die Biomasse. In einem Fichtenbestand werden 30 % des assimilierten C durch die Nadeln veratmet, 20 % vom Stamm Mann & Kump 2008. Österreichischer Forstverein 1997. Österreichs Wald als C-Senke • Der österreichische Wald ist wegen des Flächenzuwachses derzeit eine C-Senke. Zur Kompensation der in Österreich frei werdenden CO2Mengen müssten jährlich 1600 ha mit reifem Wald besetzt werden (ÖAW 1992) • Dem Nutzholzeinschlag 12 Mio fm (2,3 Mio t C) entspricht 1/7 des jährlichen Energiebedarfes (ÖAW 1992). Holzeinschlag 2008: 21,8 Mio. fm Österreichische Akademie der Wissenschaften (ÖAW) 1992. Weiss et al. (2000). Österreichs Wald als C-Senke und -quelle • Der österreichische Wald war 1961-1996 eine Netto-CSenke; die mittlere jährliche Netto-C-Bindung 2.527 kt C. In diesem Zeitraum entspricht die Netto-C-Bindung etwa 14% der gesamten österr. Brutto-CO2-Äquivalentemissionen der Treibhausgase CO2, CH4 und N2O (Weiss et al. 2000) • Waldboden emittiert 1,3 Tonnen CO2-C /ha.a = 4,8 Tonnen CO2/ha.a (Fichten-Altbestand, Achenkirch/Tirol), im Winter davon 12 % (Kitzler et al. 2006; Schindlbacher et al. 2007) Kitzler B., Zechmeister-Boltenstern S., Holtermann C. et al. (2006). Biogeosciences 3, 383-395. Schindlbacher A., Zechmeister-Boltenstern S., Glatzel G., Jandl R. (2007): Agr. & Forest Meteorol. 146 (3-4), 205-215.- Weiss et al. (2000). C-Vorrat in Österreichs Wald (1990) Waldfläche (1000 ha) 3893 ± 46 Waldbiomasse (ober- und unterirdisch) Waldboden (Auflagehumus und Mineralboden 0 - 50 cm) Summe Biomasse und Waldboden Gg C Gg C Gg C 320 ± 42 463 ± 185 783 ± 190 Weiss et al. (2000). Wirkungen erhöhter CO2-Konzentrationen • • • • • • • Verbesserte Versorgung mit Kohlenstoff (zumindest vorübergehende) Stimulierung der Photosyntheserate bei guter Nährstoffversorgung U.U. leichte Steigerung des Boden-C-Gehaltes Steigerung der Wuchsleistung (Höhen- und Dickenzuwachs); diese kann mit kürzeren Verweilzeiten des C in der Biomasse verknüpft sein; Umsatz ≠ Kapital (kurzfristige) Erhöhung der Nettoprimärproduktion Steigerung des Blattflächenindex Steigerung des Verhältnisses Blattgewicht / Blattfläche Brunold et al. 2001; Ulrich B. 1993: Prozesshierarchie in Waldökosystemen – ein integrierender ökosystemtheoretischer Ansatz. Biologie in unserer Zeit- VCH-Verlag Weinheim, in Schmidt 1994. Wirkungen erhöhter CO2-Konzentrationen • • • • • • • • Steigerung der Blühhäufigkeit Veränderung des Wurzel-/Spross-Verhältnisses Wachstumsbeeinflussung je nach Nährstoffversorgung Erweiterung des C/N-Verhältnisses in der Blattstreu Verminderung der stomatären Leitfähigkeit und der Transpiration, verbesserte Wasserökonomie Veränderung der Gewebequalität zugunsten der Kohlenhydrate und zu-ungunsten der Proteine Veränderung der Konkurrenzsituation Komplexe Interaktion zwischen der Nahrungsqualität von Wirtsbäumen und der Insektenentwicklung Brunold et al. 2001; Ulrich B. 1993: Prozesshierarchie in Waldökosystemen – ein integrierender ökosystemtheoretischer Ansatz. Biologie in unserer Zeit- VCH-Verlag Weinheim, in Schmidt 1994. Eitzinger J., Kersebaum K.C., Formayer H. 2009: Landwirtschaft im Klimawandel. Auswirkungen und Anpassungsstrategien für die Land- und Forstwirtschaft in Mitteleuropa. AgriMedia. Wirkungen erhöhter Temperaturen (1) • Besseres Wachstum durch die verlängerte Vegetationsperiode, wo die Temperatur heute der limitierende Faktor ist (z.B. Gebirge, nördliches Europa) • Verringertes Wachstum durch direkte Hitzeschäden und Trockenstress aufgrund einer ungünstigen Wasserbilanz durch den erhöhten Verdunstungsbedarf (z.B. nordöstliches Europa, inneralpine Täler und Becken) • Bessere Entwicklungsmöglichkeiten und erhöhtes Reproduktionspotential für Insekten Eitzinger J., Kersebaum K.C., Formayer H. 2009: Landwirtschaft im Klimawandel. Auswirkungen und Anpassungsstrategien für die Land- und Forstwirtschaft in Mitteleuropa. AgriMedia. Wirkungen erhöhter Temperaturen (2) • Verschiebung der Arealgrenzen von Insekten nach Norden bzw. in höhere Gebirgsregionen • Verringerte Entwicklungs- und Überlebensraten für Insektenarten, wenn die Temperaturoptima überschritten werden • Erhöhte Waldbrandgefahr • Erhöhte Mortalität durch biotische Störungen (z.B. an der Fichte durch Borkenkäfer) Eitzinger J., Kersebaum K.C., Formayer H. 2009: Landwirtschaft im Klimawandel. Auswirkungen und Anpassungsstrategien für die Land- und Forstwirtschaft in Mitteleuropa. AgriMedia. Wirkung verringerter Niederschläge • Verringertes Wachstum durch Trockenstress, insbesondere bei Baumarten, die sensitiv auf sommerliche Trockenperioden reagieren • Verbesserte Habitatbedingungen (Brutmaterial) für einzelne Insektenarten durch die physiologische Schwächung von Wirtsbäumen aufgrund von Trockenstress • Verringerte Gefährdung durch Schneeschimmel aufgrund der kürzeren Schneedeckendauer Eitzinger J., Kersebaum K.C., Formayer H. 2009: Landwirtschaft im Klimawandel. Auswirkungen und Anpassungsstrategien für die Land- und Forstwirtschaft in Mitteleuropa. AgriMedia. Wirkungen einer Temperaturerhöhung auf die Waldgesellschaften in Österreich • • • • • Hochsubalpiner Lärchen-Zirben-Wald: Verdrängung der Zirbe durch Fichte Tiefsubalpiner Fichten-Wald: Zusätzliche Buche, Tanne, Bergahorn, erhöhte Wuchsleistung der Fichte Montaner Fichten-Wald: Erhöhte Anfälligkeit der Fichte Sub-tiefmontaner Buchen-Wald: Absterben von Fichten-Reinbeständen Kolliner Eichen-Weißbuchen-Wald: Rückzug der Traubeneiche, Weißbuche, Zunahme der Zerreiche und Flaumeiche Österreichischer Forstverein 1997. Schmidt 1994. Wirkung erhöhter Niederschläge • Verbessertes Wachstum durch die günstigere Wasserbilanz, wenn der Standort heute wasserlimitiert ist • Höhere Infektionsgefahr durch Pilzsporen Eitzinger J., Kersebaum K.C., Formayer H. 2009: Landwirtschaft im Klimawandel. Auswirkungen und Anpassungsstrategien für die Land- und Forstwirtschaft in Mitteleuropa. AgriMedia. Forstwirtschaftliche Maßnahmen (1) • • • • • • Ausweitung der Waldfläche durch Neuaufforstungen Förderung der natürlichen Verjüngung Einsatz anpassungsfähigen Vermehrungsgutes Veränderung der Bewirtschaftungsmethoden zur Erhöhung der Waldbiomasse Vergrößerung des in Holzprodukten gespeicherten Kohlenstoffpools Strukturierung der Bestände, Bestandespflege und – erziehung z.B. zur Erhöhung der Sturmsicherheit Schmidt 1994. Forstwirtschaftliche Maßnahmen (2) Vorwegnahme der künftigen Entwicklung • Aufforstung mit besser wärmeangepassten Baumarten Nutzung & Förderung vorhandener Anpassungspotentiale • Forcierung der Naturverjüngung, Belassung der Pioniervegetation • Umwandlung standortswidriger Sekundärforste • Reichliche Strukturierung • Verwendung von Vermehrungsgut mit erhöhter Anpassungsfähigkeit • Wahl geeigneter Bestandeserziehungsverfahren Müller F. 1997 in Forstverein 1997. Schlüsseltechnologien zur Emissionsminderung Energieversorgung Verkehr Gebäude Industrie Landwirtschaft Forstwirtschaft Abfall IPCC 2007. Schlüsseltechnologie Forstwirtschaft • • • • • Wiederaufforstung Forstmanagement Reduzierte Entwaldung Regulierung von Produktionen aus geschlagenem Holz Nutzung von Forstprodukten für Bioenergie als Ersatz fossiler Brennstoffe • Weiterentwicklung der Baumarten zur Steigerung der Biomasseproduktivität und CO2-Aufnahme *) • Verbesserte Fernerkundungstechnologien für die Analyse des Potentials zur CO2-Aufnahme durch Vegetation / Boden und für die Kartierung von Landnutzungsänderungen *) IPCC 2007. *) Praktiken zur Emissionsminderung, die bis 2030 auf den Markt kommen Links • • • • • • • • • FAO: http://www.fao.org/forestry/site/32038/en/ Forests & Climate Change: http://www.forestry.gov.uk/climatechange IPCC 2007: http://www.ipcc.ch/ Potsdam Inst. Climate Impact Research: http://www.pik-potsdam.de/ Umweltbundesamt (AUT): http://www.umweltbundesamt.at Umweltbundesamt (DE): http://www.umweltbundesamt.de UNEP: http://www.grida.no/ WHO: www.who.int/en WMO: http://www.wmo.int/pages/index_en.html • Weitere Links unter http://www.luftschadstoffe.at Literatur • • • • • • • • • • Berner U., Streif H.J. (Hrsg.) 2000: Klimafakten. Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe. ISBN 3-510-95876-4. Brunold C., Balsiger P.W., Bucher J.B., Körner C. 2001: Wald und CO2. Ergebnisse eines ökologischen Modellversuchs. Verlag Paul Haupt Bern, Stuttgart, Wien. Eitzinger J., Kersebaum K.C., Formayer H. 2009: Landwirtschaft im Klimawandel. Auswirkungen und Anpassungsstrategien für die Land- und Forstwirtschaft in Mitteleuropa. AgriMedia. Mann M.E., Kump L.R. 2008: Dire predictions. Understanding Global Warming. The illustrated guide to the findings of the IPCC. Dorling Kindersley Ltd., ISBN 978-0-75663995-2. Müller M., Fuentes U., Kohl H. 2007: Der UN-Weltklimareport. KiWi Paperback. Österreichische Akademie der Wissenschaften (Kommission Reinhaltung der Luft) 1992: Bestandsaufnahme anthropogene Klimaänderungen. Österreichischer Forstverein 1997: Klimaänderung. Mögliche Einflüsse auf den Wald und waldbauliche Anpassungsstrategien. Zentrum für Umweltschutz, Universität für Bodenkultur, Wien. Schmidt R. 1994: Die Bedeutung der Wälder und der Waldwirtschaft für die globale Klimapolitik. In: Waldökosysteme im globalen Klimawandel. Hintergründe und Handlungsbedarf, 19-40. Economica Bonn. Weiss P., Schieler K., Schadauer K., Radunsky K., Englisch M. 2000: Die C-Bilanz des österreichischen Waldes und Betrachtungen zum Kyoto-Protokoll. Umweltbundesamt Monographien Bd. 106. Weitere Informationen siehe http://luftschadstoffe.at (Tabellen)
