Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

"Kühlende" Wälder können auch heizen

25.01.2010
Wissenschaftler des Weizmann Instituts zeigen, dass es eine Art Wald über große Hitze-Speicher verfügt

Die einfache Formel, die wir in den letzten Jahren gelernt haben, dass Wälder das Treibhausgas CO-2 aus der Atmosphäre binden und daher die globale Erwärmung verhindern, stellt sich als doch gar nicht einfach heraus, wie zuerst angenommen.

Wälder können Hitze direkt absorbieren und speichern und zumindest in einer Art Wald können diese Wirkungen sogar so stark sein, dass sie die Vorteile von vermindertem CO-2 fast wieder aufheben. Dies ist die Schlussfolgerung einer Forschungsarbeit, die heute von Wissenschaftlern aus dem Fachbereich für Chemie am Weizmann Instituts in Science veröffentlicht wird.

Seit 10 Jahren hat das Weizmann Institut eine Forschungsstation in dem semiariden Yatir-Wald, einem Kiefernwald am Rande der Negevwüste. Diese Station ist Teil eines weltweiten Projekts, dass aus über 400 Stationen, die sich FLUXNET nennen, besteht und die Verbindung zwischen den Wäldern, der Atmosphäre und dem Klima rund um die Erdkugel untersucht. Der Beitrag der Yatir-Station, sagt Prof. Dan Yakir aus dem Fachbereich Umweltwissenschaften und Energieforschung, ist einzigartig, weil sie "eine der wenigen Stationen in der semiariden Klimazone ist, die ja immerhin mehr als 17% der Erdoberfläche ausmacht, und außerdem verfügt sie über die längste Datenaufzeichnung von Prozessen, die sich in semiariden Wäldern ereignen".

Wälder wirken dem "Treibhauseffekt" entgegen, in dem sie das hitzespeichernde CO-2 aus der Atmosphäre entfernen und in lebenden Bäumen speichern. Nach jahrelangen Messungen hat die Yakir-Forschungsgruppe herausgefunden, dass der semiaride Wald, obwohl er nicht so üppig wie Wälder in gemäßigteren Klimazonen weiter im Norden ist, überraschenderweise sehr gut als Kohlenstoffbecken dient - weitaus besser als die meisten europäischen Kiefernwälder und etwa gleichwertig mit dem globalen Durchschnitt. Das waren unerwartete Neuigkeiten für einen Wald am Rande einer Wüste, welche zeigten, dass es wahrhaftig Hoffnung für Wälder in gemäßigteren Klimazonen gibt, falls sich in zukünftigen Szenarien globaler Veränderungen alles aufheizen sollte.

Aber Wälder tun mehr als nur CO-2 zu lagern, und Yakir beschloss, sich das "gesamte Energiebudget" eines semiariden Waldes gemeinsam mit Dr. Eyal Rotenberg einmal genauer zu untersuchen. Der erste Hinweis, dass möglicherweise andere Abläufe der kühlenden Wirkung der CO-2-Aufnahme entgegenarbeiten, kam, als sie das Albedo des Waldes (das Rückstrahlvermögen, d.h. wie viel Sonnenlicht von seiner Oberfläche zurück ins Weltall reflektiert wird) mit dem der naheliegenden kahlen, nur mit Sträuchern bewachsenen Landflächen verglichen. Sie fanden heraus, dass der dunkelfarbige Baldachin des Waldes ein niedrigeres Rückstrahlvermögen hat und weit mehr Sonnenenergie absorbiert als die blasse, reflektierende Oberfläche der umliegenden kahlen Landflächen. In einem wolkenlosen Umfeld mit hochgradiger Solarstrahlung wird das Albedo zu einem wichtigen Faktor in der Oberflächenerhitzung.

Danach untersuchten die Wissenschaftler die Kühlungsmechanismen im Wald selbst. Zur Abkühlung benutzen Bäume in feuchteren Gegenden der Erdkugel Wasserkühlungssysteme: Sie öffnen die Poren in ihren Blättern und lassen einfach etwas Wasser verdunsten, wodurch Hitze abgegeben wird. Aber ein semiarider Kiefernwald mit seinem spärlichen Wasservorrat eignet sich nicht für Wasserverdunstung. Die Wissenschaftler entdeckten, dass stattdessen ein alternatives, wirkungsvolles Luftkühlungssystem zum Einsatz kommt. Da semiaride Wälder nicht so dicht wie Wälder in gemäßigten Klimazonen sind, kommt die Luft in den Freiflächen zwischen den Bäumen mit großen Flächen in Kontakt und die Hitze kann so sehr leicht von den Blättern in die Luftzirkulation übertragen werden. Dieses semiaride Luftkühlungssystem ist für die Kühlung der Baumspitzen sehr wirkungsvoll und die Abkühlung wiederum führt zu einer Reduzierung der infraroten (thermalen) Strahlung ins All. In anderen Worten: Während sich die semiariden Wälder zu ihrem Überleben selbst gut genug abkühlen und Kohlenstoff aufnehmen können, absorbieren sie dabei - über die Albedo-Wirkung - mehr solare Strahlungsenergie und bewahren mehr von dieser Energie auf (indem die Abgabe infraroter Strahlung unterdrückt wird). Diese beiden Wirkungen sind letztlich stärker als die Wissenschaftler erwartet hatten. "Obwohl die Zahlen mit Ort und lokalen Bedingungen variieren," sagt Yakir, "wissen wir jetzt, dass es Jahrzehnte dauern wird bis ausreichende Wälder nachgewachsen sind, damit die "kühlende" Kohlenstoffbindung die entgegenwirkenden "wärmenden" Prozesse einholen kann."

Yakir und Rosenberg stellten sich danach noch eine weitere Frage: Ob die Anpflanzung semiarider Wälder tatsächlich zu einer Erwärmung führt und was passiert, wenn der gegensätzliche Prozess, die Verwüstung, eintritt: Unter Anwendung ihrer neuen Erkenntnisse auf die existierenden Daten in Gegenden, die sich in Wüsten verwandelt haben, stellten sie fest, dass die Wüstenbildung die globale Erwärmung nicht - wie bisher allgemein angenommen - beschleunigt, sondern sie sogar vermindert, zumindest kurzfristig. Durch die Reflektierung von Sonnenlicht und die Abgabe infraroter Strahlung hat die Verwüstung semiariden Landes während der letzten 35 Jahre die globale Erwärmung um etwa 20% verlangsamt, verglichen mit der zu erwartenden Wirkung des CO-2-Anstiegs im gleichen Zeitraum. Und in einer Welt, in der die Verwüstung mit einer Geschwindigkeit von etwa 6 Millionen Hektar pro Jahr voranschreitet, könnte sich diese Neuigkeit auf bedeutende Weise auf unsere Einschätzung der Geschwindigkeit und des Ausmaßes des Klimawandels auswirken. Yakir: "Insgesamt betrachtet bleiben Wälder sehr wichtige Klimastabilisatoren (abgesehen von ihren anderen ökologischen Auswirkungen), aber es gibt durchaus Abstriche, wie etwa der Tausch zwischen Kohlenstoffbindungen und Oberflächenstrahlungsbudgets. Und dies werden wir bei etwaigen Zukunfts-Vorhersagen berücksichtigen müssen."

Prof. Dan Yakirs Forschungsarbeit wird finanziert von dem Avron-Wilstaetter Minerva-Center for Research in Photosynthesis, dem Sussman Family Center for the Study of Environmental Sciences, der Angel Faivovich Foundation for Ecological Research und dem Cathy Wills and Robert Lewis Program in Environmental Science.

Das Weizmann Institut in Rehovot, Israel, gehört weltweit zu den führenden multidisziplinären Forschungseinrichtungen. Seine 2600 Wissenschaftler, Studenten, Techniker und anderen Mitarbeiter sind in einem breiten Spektrum naturwissenschaftlicher Forschung tätig. Zu den Forschungszielen des Instituts gehören neue Möglichkeiten im Kampf gegen Krankheit und Hunger, die Untersuchung wichtiger Fragestellungen in Mathematik und Informatik, die Erforschung der Physik der Materie und des Universums und die Entwicklung neuer Werkstoffe und neuer Strategien für den Umweltschutz.

Die Nachrichten des Weizmann-Instituts sind im World Wide Web unter http://www.wis-wander.weizmann.ac.il hinterlegt und ebenfalls unter http://www.eurekalert.org abrufbar

Yivsam Azgad | idw
Weitere Informationen:
http://www.wis-wander.weizmann.ac.il
http://wis-wander.weizmann.ac.il/site/en/weizman.asp?pi=371&doc_id=6081

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Geowissenschaften:

nachricht Der flüssige Fingerabdruck von Wirbelstürmen
20.09.2019 | Humboldt-Universität zu Berlin

nachricht Land unter: Steigende Hochwassergefahr durch gleichzeitige Sturmfluten und Starkniederschläge in Nordeuropa
19.09.2019 | Karl-Franzens-Universität Graz

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Geowissenschaften >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: 'Nanochains' could increase battery capacity, cut charging time

How long the battery of your phone or computer lasts depends on how many lithium ions can be stored in the battery's negative electrode material. If the battery runs out of these ions, it can't generate an electrical current to run a device and ultimately fails.

Materials with a higher lithium ion storage capacity are either too heavy or the wrong shape to replace graphite, the electrode material currently used in...

Im Focus: Nervenzellen feuern Hirntumorzellen zum Wachstum an

Heidelberger Wissenschaftler und Ärzte beschreiben aktuell im Fachjournal „Nature“, wie Nervenzellen des Gehirns mit aggressiven Glioblastomen in Verbindung treten und so das Tumorwachstum fördern / Mechanismus der Tumor-Aktivierung liefert Ansatzpunkte für klinische Studien

Nervenzellen geben ihre Signale über Synapsen – feine Zellausläufer mit Kontaktknöpfchen, die der nächsten Nervenzelle aufliegen – untereinander weiter....

Im Focus: Stevens team closes in on 'holy grail' of room temperature quantum computing chips

Photons interact on chip-based system with unprecedented efficiency

To process information, photons must interact. However, these tiny packets of light want nothing to do with each other, each passing by without altering the...

Im Focus: Happy hour für die zeitaufgelöste Kristallographie

Ein Forschungsteam vom Max-Planck-Institut für Struktur und Dynamik der Materie (MPSD), der Universität Hamburg und dem European Molecular Biology Laboratory (EMBL) hat eine neue Methode entwickelt, um Biomoleküle bei der Arbeit zu beobachten. Sie macht es bedeutend einfacher, enzymatische Reaktionen auszulösen, da hierzu ein Cocktail aus kleinen Flüssigkeitsmengen und Proteinkristallen angewandt wird. Ab dem Zeitpunkt des Mischens werden die Proteinstrukturen in definierten Abständen bestimmt. Mit der dadurch entstehenden Zeitraffersequenz können nun die Bewegungen der biologischen Moleküle abgebildet werden.

Die Funktionen von Biomolekülen werden nicht nur durch ihre molekularen Strukturen, sondern auch durch deren Veränderungen bestimmt. Mittels der...

Im Focus: Happy hour for time-resolved crystallography

Researchers from the Department of Atomically Resolved Dynamics of the Max Planck Institute for the Structure and Dynamics of Matter (MPSD) at the Center for Free-Electron Laser Science in Hamburg, the University of Hamburg and the European Molecular Biology Laboratory (EMBL) outstation in the city have developed a new method to watch biomolecules at work. This method dramatically simplifies starting enzymatic reactions by mixing a cocktail of small amounts of liquids with protein crystals. Determination of the protein structures at different times after mixing can be assembled into a time-lapse sequence that shows the molecular foundations of biology.

The functions of biomolecules are determined by their motions and structural changes. Yet it is a formidable challenge to understand these dynamic motions.

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

92. Neurologie-Kongress: Mehr als 6500 Neurologen in Stuttgart erwartet

20.09.2019 | Veranstaltungen

Frische Ideen zur Mobilität von morgen

20.09.2019 | Veranstaltungen

Thermodynamik – Energien der Zukunft

19.09.2019 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Ferroelektrizität verbessert Perowskit-Solarzellen

20.09.2019 | Energie und Elektrotechnik

HD-Mikroskopie in Millisekunden

20.09.2019 | Biowissenschaften Chemie

Kinobilder aus lebenden Zellen: Forscherteam aus Jena und Bielefeld 
verbessert superauflösende Mikroskopie

20.09.2019 | Medizintechnik

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics