Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Wasser - der heimliche Treiber des Kohlenstoffkreislaufs?

17.01.2017

Aktuell nimmt die Landoberfläche etwa ein Viertel der anthropogenen Kohlendioxidemissionen aus der Atmosphäre wieder auf. Ob die Aufnahmefähigkeit dieser Kohlenstoffsenke erhalten bleibt und wie sie sich zukünftig weiterentwickeln wird, ist ungewiss. Wie sie reguliert wird, konnte nun eine Forschergruppe unter der Leitung des Max-Planck-Instituts für Biogeochemie näher beleuchten: Global gesehen werden jährliche Schwankungen der Kohlenstoffsenke vornehmlich durch die Temperatur bestimmt. Blickt man aber auf die lokale Ebene, so ist die Wasserverfügbarkeit der dominierende Faktor.

Die neue Studie zeigt auch, wie kompensierende Effekte der Wasserverfügbarkeit zu den Unterschieden zwischen lokalen und globalen Skalen führen.


Charakteristische Trockenperioden im Wechsel mit ausgiebigen Regenzeiten prägen die Savannen, wie hier in Ostafrika.

Bildautor: Ulla Trampert /pixelio.de

Der aktuell fortschreitende Klimawandel ist gekennzeichnet durch steigende Kohlendioxidkonzentrationen in der Atmosphäre, die mit einer globalen Erwärmung einhergehen. Der seit Jahrzehnten gemessene Anstieg von atmosphärischem CO₂ variiert allerdings erheblich von Jahr zu Jahr.

Diese Variationen haben ihre Ursache vor allem in Schwankungen in der Kohlenstoffaufnahme durch die Landökosysteme und weniger in einer veränderter Aufnahme durch die Ozeane oder in Schwankungen der anthropogenen Emissionen.

Wie wird diese Landsenke reguliert? Die Frage, ob eher die Temperatur oder das Wasser das Aufnahmevermögen der Landvegetation bestimmen, wird unter den Wissenschaftlern kontrovers diskutiert. Nach heutigem Wissensstand stehen die jährlichen, globalen Schwankungen des Kohlenstoffhaushalts in statistischem Zusammenhang mit tropischen Temperaturen.

Allerdings zeigen andere Untersuchungen, dass die stärksten Schwankungen in der Kohlenstoffaufnahme in großräumigen Gebieten auftreten, wo Wasserknappheit herrscht.

Dieser scheinbare Widerspruch konnte nun durch ein internationales Expertenteam unter der Leitung des Max-Planck-Instituts für Biogeochemie in Jena erklärt werden. In einem aktuellen Artikel des Wissenschaftsjournals Nature beschreiben Dr. Martin Jung und seine Teamkollegen, wie sie durch Kombination empirischer und prozessbasierter Computermodelle die Wirkung von Temperatur und Wasserverfügbarkeit auf den Kohlenstoffaustausch zwischen der Atmosphäre und der Landoberfläche auf unterschiedlichen Größenskalen analysierten.

Es zeigte sich, dass auf lokaler Ebene die Verfügbarkeit von Wasser entscheidend ist für die Jahr-zu-Jahr-Schwankungen der Kohlenstoffsenke. Die Wasserverfügbarkeit beeinflusst die Photosynthese, bei der Kohlendioxid aufgenommen wird und auch die Atmung der Pflanzen und Mikroorganismen, die wiederum CO₂ in die Atmosphäre abgeben. In der Summe wird der Nettoaustausch von CO₂ zwischen der Atmosphäre und der terrestrischen Biosphäre stark davon bestimmt, wieviel Wasser vorhanden ist. Eigenartigerweise werden auf globaler Ebene die Schwankungen im Nettoaustausch überwiegend durch die Temperatur reguliert.

“Was im ersten Moment als paradox erscheint, lässt sich mit einem Blick auf die verschiedenen räumlichen und zeitlichen Schwankungen im Zusammenspiel der Biosphäre und der Atmosphäre erklären“, erläutert Dr. Martin Jung, Erstautor der Veröffentlichung. „Es gibt zwei sich kompensierende Wasser-Effekte.“ Die stärkste Kompensation entsteht durch ungleichmäßig auftretende Auswirkungen von außergewöhnlichen Wasseranomalien. „Wenn es in einem Gebiet der Erde sehr trocken ist, ist es in anderen Gebieten sehr feucht, so dass sich weltweit wasserbedingte Anomalien im Netto-Austausch des Kohlenstoffs gegenseitig fast aufheben.“ Das Wasser ist also der eigentliche Treiber des Kohlenstoffkreislaufs, auch global gesehen.

Die Ergebnisse der Studie klären nicht nur die scheinbar widersprüchlichen Ergebnisse zur Frage, ob das Wasser oder die Temperatur die Stärke der Landsenke bestimmen. Sie zeigen auch, wie wichtig es ist, das Augenmerk auf die Abweichungen von Klimavariablen in unterschiedlichen Untersuchungsräumen zu richten. „Die schlichte Beziehung zwischen der Temperatur und der globalen Kohlenstoffsenke an Land sollte man mit Vorsicht betrachten“, resümiert Professor Markus Reichstein, Koautor der Untersuchungen und Direktor am Max-Planck-Institut für Biogeochemie, „sie sollte nicht für Rückschlüsse auf ökologische Prozesse oder gar Langzeitprognosen dienen.“

Originalveröffentlichung:
Jung, M. et al. (2017).Compensatory water effects link yearly global land CO₂ sink changes to tem-perature. doi: 10.1038/nature20780

Kontakt:
Dr. Martin Jung
Email: mjung@bgc-jena.mpg.de
Tel: +49 (0)3641- 57 6261

Prof. Dr. Markus Reichstein
Email: mreichstein@bgc-jena.mpg.de
Tel: +49 (0)3641- 57 6200

Susanne Héjja | Max-Planck-Institut für Biogeochemie
Weitere Informationen:
http://www.bgc-jena.mpg.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Geowissenschaften:

nachricht Wie viel Schutt liegt auf Gletschern?
09.11.2018 | Helmholtz-Zentrum Potsdam - Deutsches GeoForschungsZentrum GFZ

nachricht CO₂-Uhr des MCC auf neusten Stand gebracht
09.11.2018 | Mercator Research Institute on Global Commons and Climate Change (MCC) gGmbH

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Geowissenschaften >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Graphen auf dem Weg zur Supraleitung

Doppelschichten aus Graphen haben eine Eigenschaft, die ihnen erlauben könnte, Strom völlig widerstandslos zu leiten. Dies zeigt nun eine Arbeit an BESSY II. Ein Team hat dafür die Bandstruktur dieser Proben mit extrem hoher Präzision ausgemessen und an einer überraschenden Stelle einen flachen Bereich entdeckt. Möglich wurde dies durch die extrem hohe Auflösung des ARPES-Instruments an BESSY II.

Aus reinem Kohlenstoff bestehen so unterschiedliche Materialien wie Diamant, Graphit oder Graphen. In Graphen bilden die Kohlenstoffatome ein zweidimensionales...

Im Focus: Datensicherheit: Aufbruch in die Quantentechnologie

Den Datenverkehr noch schneller und abhörsicher machen: Darauf zielt ein neues Verbundprojekt ab, an dem Physiker der Uni Würzburg beteiligt sind. Das Bundesforschungsministerium fördert das Projekt mit 14,8 Millionen Euro.

Je stärker die Digitalisierung voranschreitet, umso mehr gewinnen Datensicherheit und sichere Kommunikation an Bedeutung. Für diese Ziele ist die...

Im Focus: A Leap Into Quantum Technology

Faster and secure data communication: This is the goal of a new joint project involving physicists from the University of Würzburg. The German Federal Ministry of Education and Research funds the project with 14.8 million euro.

In our digital world data security and secure communication are becoming more and more important. Quantum communication is a promising approach to achieve...

Im Focus: Research icebreaker Polarstern begins the Antarctic season

What does it look like below the ice shelf of the calved massive iceberg A68?

On Saturday, 10 November 2018, the research icebreaker Polarstern will leave its homeport of Bremerhaven, bound for Cape Town, South Africa.

Im Focus: Forschungsschiff Polarstern startet Antarktissaison

Wie sieht es unter dem Schelfeis des abgebrochenen Riesen-Eisbergs A68 aus?

Am Samstag, den 10. November 2018 verlässt das Forschungsschiff Polarstern seinen Heimathafen Bremerhaven Richtung Kapstadt, Südafrika.

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Wer rechnet schneller? Algorithmen und ihre gesellschaftliche Überwachung

12.11.2018 | Veranstaltungen

Profilierte Ausblicke auf die Mobilität von morgen

12.11.2018 | Veranstaltungen

Mehrwegbecher-System für Darmstadt: Prototyp-Präsentation am Freitag, 16. November, 11 Uhr

09.11.2018 | Veranstaltungen

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

Ein magnetisches Gedächtnis für den Computer

12.11.2018 | Energie und Elektrotechnik

Autonomes Parken wird erprobt

12.11.2018 | Informationstechnologie

Multicopter und Satelliten für den Rettungseinsatz

12.11.2018 | Informationstechnologie

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