Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Stroh-Albedo mildert Hitzeextreme

24.06.2014

Felder, die nach der Ernte nicht umgepflügt werden, reflektieren mehr Strahlung als gepflügte. Dieser Effekt vermag Temperaturextreme bei Hitzewellen um bis zu zwei Grad zu dämpfen, zeigen ETH-Forschende in einer neuen Studie auf.

Weizenfelder werden oft gleich nach der Ernte umgepflügt. Dadurch verschwinden die hellen Stoppeln und Erntereste von der Oberfläche, nackte dunkle Erde gelangt nach oben. In Europa ist Umpflügen nach der Ernte eine weit verbreitete und übliche Bewirtschaftungsmethode.

So bearbeitete Felder können sich aber während Hitzewellen nachteilig auf das lokale Klima auswirken. Das zeigen Forscher der ETH Zürich um Edouard Davin, Oberassistent am Institut für Atmosphäre und Klima, und Sonia Seneviratne, Professorin für Land-Klima-Dynamik, in einer neuen Studie in der Fachzeitschrift PNAS.

Ungepflügte Stoppelfelder sind heller und reflektieren mehr Strahlung als beackerte: Messungen zeigen, dass etwa 30 Prozent der Sonneneinstrahlung dank des sogenannten Albedo-Effektes zurückgeworfen wird. Die Albedo ist ein Mass für das Rückstrahlungsvermögen von reflektierenden Oberflächen.

Bearbeitete Äcker hingegen reflektieren nur 20 Prozent der solaren Einstrahlung. Modellsimulationen zeigen, dass dieser gering erscheinende Unterschied die Rückstrahlung von ungepflügten Feldern um 50 Prozent vergrössert und sich auf Extremtemperaturen markant auswirkt: Bei extremer Hitze, wie sie 2003 Europa heimsuchte, senkten unbearbeitete Felder die lokale Temperatur um bis zu zwei Grad.

Regionaler Effekt

Je heisser es wird, desto kräftiger wirkt der Albedo-Effekt und desto stärker ist die Kühlung. «Der Effekt ist deshalb während Hitzewellen stärker, weil in solchen Phasen kaum Wolken vorhanden sind, sodass mehr Strahlung ins All zurückgeworfen wird», sagt Erstautor Davin. Der Kühleffekt wirkt allerdings nur kurzfristig und lokal, allenfalls regional, nicht aber überregional.

«Würden sämtliche französischen Bauern ihre Felder im Sommer nicht mehr umpflügen, würde dies in Deutschland wenig Auswirkung haben», ergänzt Seneviratne. Auch langfristig dürfte dieser Mechanismus den Trend zum wärmeren Klima und damit häufigeren Hitzewellen nicht merklich beeinflussen. Dennoch sei der lokale Beitrag bemerkenswert, findet die ETH-Professorin. Insbesondere könne dies dazu beitragen, Temperaturspitzen zu brechen.

Die Forscherin räumt allerdings ein, dass der Effekt von nicht beackerten Feldern nur in Regionen spielt, in denen es im Sommer sehr heiss wird, etwa im Mittelmeergebiet, weil die Sonneneinstrahlung dort besonders hoch ist. Für die Studie, eine Zusammenarbeit der ETH-Forscher mit französischen Kollegen, mass Davin die Strahlung von Ackerland in der nähe der südfranzösischen Stadt Avignon. Ausserdem haben die Forscher Modellsimulationen für Europa durchgeführt, in denen sie die Effekte von nicht gepflügten Böden einbauten.

Die kühlende Wirkung eines unbearbeiteten Feldes führen die Forscher aber nicht nur auf den Albedo-Effekt zurück. Die Ernteresten wirken auch als Isolationsschicht, welche die Feuchtigkeit in den tieferen Bodenschichten zurückbehält und nur langsam entlässt. Diese langanhaltende Verdunstung trägt ebenfalls dazu bei, die Lufttemperatur während einer Hitzewelle zu senken. In einem gepflügten Feld hingegen verdunstet das Bodenwasser rascher und bei Hitzewellen fast vollständig. Dadurch entfällt der kühlende Effekt der langsamen Verdunstung.

In Amerika ist das Nicht-Pflügen üblich

Die Forscher halten das Nicht-Pflügen für eine brauchbare Variante, um lokal die Folgen des Klimawandels – wie vermehrt extrem heisse Sommertage – zu mildern. «Es wird zunehmend wichtiger, dass wir die Ackerland-Albedo ausnutzen, um Hitzewellen zu dämpfen. Obwohl solche Ereignisse selten auftreten, haben sie massive ökologische und gesundheitliche Folgen», sagt Davin. Die Forscher befürchten, dass mit dem Klimawandel Hitzewellen häufiger auftreten. Obschon der mittlere globale Temperaturanstieg in den vergangenen Jahren stagnierte, nahm die Zahl an Hitzeextremen über Landgebieten weiter zu.

Insbesondere in Europa besteht genügend Potenzial, um mithilfe nicht bearbeiteter Felder die hohen Temperaturen an Hitzetagen zu dämpfen. Bis anhin verzichten die Bauern nur bei einem verschwindend kleinen Anteil der Felder auf das Pflügen nach der Ernte. Der europäische Anteil an weltweit nicht gepflügten Anbauflächen beträgt nur zwei Prozent. In den USA und Südamerika ist es anders: Dort liegen 85 Prozent der weltweiten nicht gepflügten Ackerflächen.

Literaturhinweis

Davin EL, Seneviratne SI, Ciais P, Olioso A, Wang T. Preferential cooling of hot extremes from cropland albedo management. PNAS Early Edition, published online 23th June 2014. DOI: 10.1073/pnas.1317323111

Peter Rüegg | ETH Zürich
Weitere Informationen:
http://www.ethz.ch

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Agrar- Forstwissenschaften:

nachricht Wurmmittel für Weidetiere können die Keimung von Pflanzensamen beeinflussen
27.04.2017 | Universität Trier

nachricht Erstmals Studie zu Hai- und Rochenarten in deutschen Meeren
19.04.2017 | Bundesamt für Naturschutz

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Agrar- Forstwissenschaften >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: TU Chemnitz präsentiert weltweit einzigartige Pilotanlage für nachhaltigen Leichtbau

Wickelprinzip umgekehrt: Orbitalwickeltechnologie soll neue Maßstäbe in der großserientauglichen Fertigung komplexer Strukturbauteile setzen

Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter des Bundesexzellenzclusters „Technologiefusion für multifunktionale Leichtbaustrukturen" (MERGE) und des Instituts für...

Im Focus: Smart Wireless Solutions: EU-Großprojekt „DEWI“ liefert Innovationen für eine drahtlose Zukunft

58 europäische Industrie- und Forschungspartner aus 11 Ländern forschten unter der Leitung des VIRTUAL VEHICLE drei Jahre lang, um Europas führende Position im Bereich Embedded Systems und dem Internet of Things zu stärken. Die Ergebnisse von DEWI (Dependable Embedded Wireless Infrastructure) wurden heute in Graz präsentiert. Zu sehen war eine Fülle verschiedenster Anwendungen drahtloser Sensornetzwerke und drahtloser Kommunikation – von einer Forschungsrakete über Demonstratoren zur Gebäude-, Fahrzeug- oder Eisenbahntechnik bis hin zu einem voll vernetzten LKW.

Was vor wenigen Jahren noch nach Science-Fiction geklungen hätte, ist in seinem Ansatz bereits Wirklichkeit und wird in Zukunft selbstverständlicher Teil...

Im Focus: Weltweit einzigartiger Windkanal im Leipziger Wolkenlabor hat Betrieb aufgenommen

Am Leibniz-Institut für Troposphärenforschung (TROPOS) ist am Dienstag eine weltweit einzigartige Anlage in Betrieb genommen worden, mit der die Einflüsse von Turbulenzen auf Wolkenprozesse unter präzise einstellbaren Versuchsbedingungen untersucht werden können. Der neue Windkanal ist Teil des Leipziger Wolkenlabors, in dem seit 2006 verschiedenste Wolkenprozesse simuliert werden. Unter Laborbedingungen wurden z.B. das Entstehen und Gefrieren von Wolken nachgestellt. Wie stark Luftverwirbelungen diese Prozesse beeinflussen, konnte bisher noch nicht untersucht werden. Deshalb entstand in den letzten Jahren eine ergänzende Anlage für rund eine Million Euro.

Die von dieser Anlage zu erwarteten neuen Erkenntnisse sind wichtig für das Verständnis von Wetter und Klima, wie etwa die Bildung von Niederschlag und die...

Im Focus: Nanoskopie auf dem Chip: Mikroskopie in HD-Qualität

Neue Erfindung der Universitäten Bielefeld und Tromsø (Norwegen)

Physiker der Universität Bielefeld und der norwegischen Universität Tromsø haben einen Chip entwickelt, der super-auflösende Lichtmikroskopie, auch...

Im Focus: Löschbare Tinte für den 3-D-Druck

Im 3-D-Druckverfahren durch Direktes Laserschreiben können Mikrometer-große Strukturen mit genau definierten Eigenschaften geschrieben werden. Forscher des Karlsruher Institus für Technologie (KIT) haben ein Verfahren entwickelt, durch das sich die 3-D-Tinte für die Drucker wieder ‚wegwischen‘ lässt. Die bis zu hundert Nanometer kleinen Strukturen lassen sich dadurch wiederholt auflösen und neu schreiben - ein Nanometer entspricht einem millionstel Millimeter. Die Entwicklung eröffnet der 3-D-Fertigungstechnik vielfältige neue Anwendungen, zum Beispiel in der Biologie oder Materialentwicklung.

Beim Direkten Laserschreiben erzeugt ein computergesteuerter, fokussierter Laserstrahl in einem Fotolack wie ein Stift die Struktur. „Eine Tinte zu entwickeln,...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Internationaler Tag der Immunologie - 29. April 2017

28.04.2017 | Veranstaltungen

Kampf gegen multiresistente Tuberkulose – InfectoGnostics trifft MYCO-NET²-Partner in Peru

28.04.2017 | Veranstaltungen

123. Internistenkongress: Traumata, Sprachbarrieren, Infektionen und Bürokratie – Herausforderungen

27.04.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Über zwei Millionen für bessere Bordnetze

28.04.2017 | Förderungen Preise

Symbiose-Bakterien: Vom blinden Passagier zum Leibwächter des Wollkäfers

28.04.2017 | Biowissenschaften Chemie

Wie Pflanzen ihre Zucker leitenden Gewebe bilden

28.04.2017 | Biowissenschaften Chemie