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Landpflanzen nutzen jährlich 15 Prozent des gesamten Kohlendio...
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Landpflanzen nutzen jährlich 15 Prozent des gesamten Kohlendioxids in der Atmosphäre
06.07.2010 ‐ Ökosysteme der Landoberfläche nehmen jedes Jahr etwa 123 Milliarden Tonnen Kohlenstoff in Form von
Kohlendioxid (ca. 450 Milliarden Tonnen CO2) aus der Atmosphäre auf. Anhand von weltweiten Messungen und
datenbasierten Modellrechnungen hat ein internationales Forscherteam um Christian Beer vom Max‐Planck‐Institut für
Biogeochemie in Jena nun erstmals beobachtungsbasiert die Größe dieses umfangreichsten Austauschprozesses von
Kohlenstoff zwischen Atmosphäre und Landoberfläche ermittelt und die Einflüsse des Klimas darauf bestimmt. Die
Forscher verglichen ihr Ergebnis darüber hinaus mit den Berechungen verschiedener räumlich aufgelöster
Vegetationsmodelle, darunter das führende Modell LPJmL des PIK. Tropische Ökosysteme wie Regenwälder und
Savannen setzen fast zwei Drittel des CO2 um, berichten sie nun in einem Artikel des Journals „Science“, der am
heutigen Montag auf der Website „Science Express“ erschienen ist.
Kronendach des Ankasa‐Regenwaldes in Ghana, Afrika, aufgenommen von einer “Fluxtower”‐Messstation. Foto:
Carboafrica, www.carboafrica.net
„Die Ergebnisse bestätigen den großen Einfluss, den Niederschlag auf den globalen Kohlenstoffkreislauf hat: Er bestimmt
auf zwei Fünfteln des gesamten bewachsenen Landes, wie viel CO2 die Vegetation aufnimmt“, sagt Alberte Bondeau vom
Potsdam‐Institut für Klimafolgenforschung (PIK), die Computersimulationen der globalen Vegetation zur Studie
beigetragen hat. Die globale Erwärmung werde die zeitlichen und räumlichen Muster des Niederschlags merklich
verändern. „Und das könnte sich wiederum sehr stark auf die Produktivität der Land‐Ökosysteme auswirken“, sagt
Bondeau.
Um zu bestimmen, wie viel CO2 verschiedene Ökosysteme aus der Atmosphäre aufnehmen, nutzten die Forscher
Informationen aus einem globalen Netzwerk von mehr als 250 Messstationen, die fortlaufend Daten liefern. Mit den
Daten wurden Computermodelle gefüttert, um die so genannte Bruttoprimärproduktion zu berechnen, die weltweit von
der Vegetation der Ladoberfläche aufgenommene CO2‐Menge.
Dieser Wert von jährlich etwa 450 Milliarden Tonnen bezeichnet die gesamte Menge des Gases CO2, das durch
Photosynthese auf Land zu Biomasse umgesetzt wird. Er hängt stark von den Umweltbedingungen ab, vor allem den
klimatischen Bedingungen und den Eigenschaften der Vegetation. Das CO2, das der Atmosphäre auf diese Weise
entzogen wird, kehrt unterschiedlich schnell wieder dorthin zurück. Einen großen Teil setzen die Pflanzen schnell durch
ihren Stoffwechsel wieder frei. Ein weiterer Teil des gebundenen CO2 fließt langsamer zurück, wenn Laub oder Holz im
Boden zersetzt werden oder in Feuern verbrennen. Diese Verzögerungen im Rückfluss von Kohlenstoff in die Atmosphäre
sind wichtig für die Geschwindigkeit, mit welcher der Klimawandel aufgrund menschlicher Emissionen des Treibhausgases
voranschreitet.
Obwohl die globale CO2‐Aufnahme durch die Landvegetation prägend für den Kohlenstoffkreislauf der Erde ist, konnte
ihr Wert erst in der nun veröffentlichten Studie zuverlässig eingegrenzt werden. Die Ergebnisse bestätigen den großen
Beitrag der tropischen Vegetation zum Gesamtumsatz und sie belegen den engen Zusammenhang von CO2‐Aufnahme
und Niederschlag in weiten Teilen der Erde.
Das Forscherteam hat das Ergebnis der beobachtungsbasierten Berechnung zudem mit Projektionen von
Computermodellen der globalen Ökosysteme verglichen. Mit diesen Modellen wird auch die künftige Bilanz des
Kohlenstoffaustauschs zwischen Land und Atmosphäre bei fortschreitendem Klimawandel berechnet. In der Studie
wurden zwei am PIK entwickelte Versionen eines solchen Modells verwendet: eine für die globale potentielle natürliche
Vegetation (LPJ) und eine, die die weltweite landwirtschaftliche Landnutzung mit berücksichtigt.
Der Vergleich zeigt, dass die derzeit verfügbaren Modelle in der Lage sind, Unterschiede in der Kohlenstoffaufnahme in
verschiedenen geographischen Breiten darzustellen. Sie weichen jedoch bezüglich der Größe und bei regionalen Details
noch deutlich voneinander ab. Zudem wird der Einfluss des Niederschlags auf die CO2‐Aufnahme generell überschätzt.
Wahrscheinlich mindern bislang nicht berücksichtigte Mechanismen wie etwa biologische Anpassung den Einfluss des
Klimas auf die Vegetation. Das PIK‐Modell LPJmL, das Auswirkungen der Landwirtschaft, speziell auch der Bewässerung,
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mitberücksichtigt, zeigt jedoch zutreffend einen reduzierten Einfluss des Niederschlags auf die Kohlenstoffaufnahme,
obwohl er ein wichtiger Klimaeinfluss bleibt. Die genauen Details der beteiligten Faktoren sind ein Thema für künftige
Forschungen.
„Die Ergebnisse der Studie sind enorm bedeutsam“, sagt Wolfgang Lucht, Co‐Chair des PIK‐Forschungsbereichs
Klimawirkung und Vulnerabilität. „Sie ist ein großer Schritt in unserem Verständnis der klimaregulierenden Wirkung der
Landoberfläche durch CO2‐Austausch und bezüglich der weltweiten Biomasseproduktion.“ Die Fähigkeit, diese Prozesse
zu modellieren, habe nun eine solidere Grundlage erhalten. Die veröffentlichten Zahlen zeigten, dass alle sieben Jahre
die gesamte Menge des CO2 in der Atmosphäre einmal durch die Blätter der globalen Vegetation fließe. „Dies ist einer
der wichtigsten Prozesse im Erdsystem – und nun können wir ihn zuverlässig quantifizieren“, sagt Lucht.
Artikel: Beer, C., M. Reichstein, E. Tomelleri, P. Ciais, M. Jung, N. Carvalhais, C. Rödenbeck, M. Altaf Arain, D. Baldocchi, G.
B. Bonan, A. Bondeau, A. Cescatti, G. Lasslop, A. Lindroth, M. Lomas, S. Luyssaert, H. Margolis, K. W. Oleson, O. Roupsard,
E. Veenendaal, N. Viovy, C. Williams, I. Woodward, and D. Papale, 2010: Terrestrial Gross Carbon Dioxide Uptake: Global
Distribution and Co‐variation with Climate. Veröffentlicht auf der „Science Express“ Website: http://www.sciencemag.org
/sciencexpress/recent.dtl
Weitere Information:
Fluxnet Datenbank
http://www.fluxdata.org
Carboafrica: Quantification, understanding and prediction of carbon cycle and other GHG gases in Sub‐Saharan Africa
http://www.carboafrica.net/index_en.asp
Verweise
Verbesserte Wassernutzung kann Ernährungskrisen eindämmen
PIK‐Forscher zeigen Grenzen des Bioenergie‐Potenzials auf
16.11.2010 16:55