Klimawandel

Werbung
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)
UV-C
Treibhausgase
Infrarot
UV-B UV-A
Sichtbarer Bereich
nahes IR
Ozon
mittleres IR (Wärme)
CH4, N2O
O3
Wasserdampf
0,1
0,4
0,8
CO2
CO2
2,5
Wasserdampf
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
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
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
• Verringerte Entwicklungs- und Überlebensraten für
Insektenarten, wenn die Temperaturoptima
überschritten werden
• Erhöhte Mortalität durch biotische Störungen (z.B. an
der Fichte durch Borkenkäfer)
• Erhöhte Waldbrandgefahr
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
•
•
•
•
•
•
Ausweitung der Waldfläche durch Neuaufforstungen;
Aufforstung mit besser angepassten Baumarten
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
Vorwegnahme der künftigen Entwicklung
• Aufforstung mit besser wärmeangpassten 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)
Herunterladen