RegistrierterBenutzer
5.551
Bearbeitungen
Zeile 11: | Zeile 11: | ||
Jährlich wird etwa ein Drittel des durch die Netto-Primärproduktion in der borealen Zone gebundenen Kohlenstoffs in Folge von Brandereignissen als CO<sub>2</sub> wieder freigesetzt.<ref name="Black (pyrogenic) carbon" /> In Abhängigkeit der Schwere des Brandereignisses und des betroffenen Bodentyps verursachen Waldbrände den Verlust des Auflagehorizonts beziehungsweise das Auftauen des Permafrost-Horizonts.<ref name="Terrestrial and inland water systems">Settele, J.; Scholes, R.; Betts, R.; Bunn, S.; Leadley, P.; Nepstad, D.; Overpeck, J.; Taboada, M. (2014): Terrestrial and inland water systems. In: Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) (Hrsg.): Climate Change 2014 - Impacts, Adaptation, and Vulnerability. Part A: Global and Sectoral Aspects. Contribution of Working Group II to the Fifth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change. New York, 272-359.</ref> Zusätzlich wird durch die Temperaturerhöhung sowie der Vergrößerung des Schmelzhorizonts die mikrobielle Aktivität und somit die Respiration erhöht.<ref name="Boreal forest soil CO 2 and CH 4" /> Neben diesen Formen der Freisetzung im borealen Ökosystem gebundener Kohlenstoffvorkommen werden im Verlauf des Brandereignisses 1-3% der Biomasse in Form von pyrogenem Kohlenstoff wieder im Boden gespeichert.<ref name="Black (pyrogenic) carbon" /> Dazu zählen Graphit- und Rußpartikel sowie Holzkohle. Letzteres wird überwiegend im Auflagehorizont der Böden akkumuliert und trägt durch seine hohe Verweildauer zu einer langfristigen Speicherung des Kohlenstoffs bei. Außerdem fördert der Eintrag von pyrogenem Kohlenstoff in den Boden die Kationenaustauschkapazität und verbessert die Bodenfruchtbarkeit durch eine höhere Nährstoffverfügbarkeit.<ref name="Black (pyrogenic) carbon" /><ref name="Postfire Soil N Cycling">Smithwick, E. A. H.; Turner, M.G.; Mack, M. C.; Chapin III, F. S. (2005): Postfire Soil N Cycling in Northern Conifer Forests Affected by Severe, Stand-Replacing Wildfires. In: Ecosystems (2005) 8, 163–181 </ref> | Jährlich wird etwa ein Drittel des durch die Netto-Primärproduktion in der borealen Zone gebundenen Kohlenstoffs in Folge von Brandereignissen als CO<sub>2</sub> wieder freigesetzt.<ref name="Black (pyrogenic) carbon" /> In Abhängigkeit der Schwere des Brandereignisses und des betroffenen Bodentyps verursachen Waldbrände den Verlust des Auflagehorizonts beziehungsweise das Auftauen des Permafrost-Horizonts.<ref name="Terrestrial and inland water systems">Settele, J.; Scholes, R.; Betts, R.; Bunn, S.; Leadley, P.; Nepstad, D.; Overpeck, J.; Taboada, M. (2014): Terrestrial and inland water systems. In: Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) (Hrsg.): Climate Change 2014 - Impacts, Adaptation, and Vulnerability. Part A: Global and Sectoral Aspects. Contribution of Working Group II to the Fifth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change. New York, 272-359.</ref> Zusätzlich wird durch die Temperaturerhöhung sowie der Vergrößerung des Schmelzhorizonts die mikrobielle Aktivität und somit die Respiration erhöht.<ref name="Boreal forest soil CO 2 and CH 4" /> Neben diesen Formen der Freisetzung im borealen Ökosystem gebundener Kohlenstoffvorkommen werden im Verlauf des Brandereignisses 1-3% der Biomasse in Form von pyrogenem Kohlenstoff wieder im Boden gespeichert.<ref name="Black (pyrogenic) carbon" /> Dazu zählen Graphit- und Rußpartikel sowie Holzkohle. Letzteres wird überwiegend im Auflagehorizont der Böden akkumuliert und trägt durch seine hohe Verweildauer zu einer langfristigen Speicherung des Kohlenstoffs bei. Außerdem fördert der Eintrag von pyrogenem Kohlenstoff in den Boden die Kationenaustauschkapazität und verbessert die Bodenfruchtbarkeit durch eine höhere Nährstoffverfügbarkeit.<ref name="Black (pyrogenic) carbon" /><ref name="Postfire Soil N Cycling">Smithwick, E. A. H.; Turner, M.G.; Mack, M. C.; Chapin III, F. S. (2005): Postfire Soil N Cycling in Northern Conifer Forests Affected by Severe, Stand-Replacing Wildfires. In: Ecosystems (2005) 8, 163–181 </ref> | ||
==Auswirkungen des Klimawandels auf die borealen Waldbrände== | ==Auswirkungen des Klimawandels auf die borealen Waldbrände== | ||
In den hohen Breiten der Erde sind die Temperaturen in den letzten 30 Jahren mit 0,6 °C pro Jahrzehnt doppelt so schnell wie der globale Durchschnitt gestiegen.<ref name="Black (pyrogenic) carbon" /><ref name="Stocker, T.F., D. Qin, G.-K.">IPCC (2013): Climate Change 2013: The Physical Science Basis. Contribution of Working Group I to the Fifth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change [Stocker, T.F., D. Qin, G.-K. Plattner, M. Tignor, S.K. Allen, J. Boschung, A. Nauels, Y. Xia, V. Bex and P.M. Midgley (eds.)]. Cambridge University Press, Cambridge, United Kingdom and New York, NY, USA, 1535 pp.</ref> In Kombination mit den folglich höheren Verdunstungsraten und längeren Trockenperioden führt dies zu einer erheblichen Steigerung der Waldbrandgefahr in der borealen Ökozone. Der bereits sehr hohe Kohlenstoffverlust durch Brandereignisse könnte sich bei fortschreitendem Klimawandel bis zum Ende des Jahrhunderts somit vervierfachen.<ref name="Black (pyrogenic) carbon" /><ref name="Effects of topography and fire on soil">Song, X.; Wang, G.; Ran, F.; Chang, R.; Song, C.; Xiao, Y. (2017): Effects of topography and fire on soil CO2and CH4flux in boreal forest underlain by permafrost in northeast China. In: Ecological Engineering 106 (2017), 35-43.</ref> Neben dem reinen Vegetationsverlust spielen dabei besonders die positiven Rückkopplungsprozesse eine entscheidende Rolle | In den hohen Breiten der Erde sind die Temperaturen in den letzten 30 Jahren mit 0,6 °C pro Jahrzehnt doppelt so schnell wie der globale Durchschnitt gestiegen.<ref name="Black (pyrogenic) carbon" /><ref name="Stocker, T.F., D. Qin, G.-K.">IPCC (2013): Climate Change 2013: The Physical Science Basis. Contribution of Working Group I to the Fifth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change [Stocker, T.F., D. Qin, G.-K. Plattner, M. Tignor, S.K. Allen, J. Boschung, A. Nauels, Y. Xia, V. Bex and P.M. Midgley (eds.)]. Cambridge University Press, Cambridge, United Kingdom and New York, NY, USA, 1535 pp.</ref> In Kombination mit den folglich höheren Verdunstungsraten und längeren Trockenperioden führt dies zu einer erheblichen Steigerung der Waldbrandgefahr in der borealen Ökozone. Der bereits sehr hohe Kohlenstoffverlust durch Brandereignisse könnte sich bei fortschreitendem Klimawandel bis zum Ende des Jahrhunderts somit vervierfachen.<ref name="Black (pyrogenic) carbon" /><ref name="Effects of topography and fire on soil">Song, X.; Wang, G.; Ran, F.; Chang, R.; Song, C.; Xiao, Y. (2017): Effects of topography and fire on soil CO2and CH4flux in boreal forest underlain by permafrost in northeast China. In: Ecological Engineering 106 (2017), 35-43.</ref> Neben dem reinen Vegetationsverlust spielen dabei besonders die positiven Rückkopplungsprozesse eine entscheidende Rolle. Ein sich erwärmendes Klima führt zum häufigeren Auftreten von Vegetationsbränden, die wiederum durch ihre Emissionswirkung das Klima weiter erhitzen.<ref name="Stocker, T.F., D. Qin, G.-K." /> Aufgrund der Heterogenität der Bodentypen sowie der klimatischen Verhältnisse kann jedoch keine genaue Aussage über die gesamte Ökozone getroffen werden. | ||
[[Datei:WGII AR5 Fig4-10.jpg| Übersicht der potentiellen Einflüsse und Rückkopplungsmechanismen durch eine nach Norden gerichtete Verschiebung der borealen Ökozone, angetrieben durch den Klimawandel. Die von Erdsystemmodellen projizierte Verschiebung der arktischen Vegetation nach Norden wird durch aktuelle Beobachtungen gestützt wird. Die mit der Verlagerung des Bioms einhergehende Veränderung der Vegetation, befördert durch eine Intensivierung des Feuerregimes, wird die Oberflächenenergiebudgets, die Netto-Kohlenstoffbilanz des Ökosystems, das Auftauen des Permafrosts und die Methanemissionen verändert und durch eine Netto-Rückkopplung zu einer zusätzlichen Klimaveränderungen führen. |mini|500x500px]] | [[Datei:WGII AR5 Fig4-10.jpg| Abb. 1: Übersicht der potentiellen Einflüsse und Rückkopplungsmechanismen durch eine nach Norden gerichtete Verschiebung der borealen Ökozone, angetrieben durch den Klimawandel. Die von Erdsystemmodellen projizierte Verschiebung der arktischen Vegetation nach Norden wird durch aktuelle Beobachtungen gestützt wird. Die mit der Verlagerung des Bioms einhergehende Veränderung der Vegetation, befördert durch eine Intensivierung des Feuerregimes, wird die Oberflächenenergiebudgets, die Netto-Kohlenstoffbilanz des Ökosystems, das Auftauen des Permafrosts und die Methanemissionen verändert und durch eine Netto-Rückkopplung zu einer zusätzlichen Klimaveränderungen führen. |mini|500x500px]] | ||
Daher werden die genaue Prozessabläufe am Beispiel eines durch Permafrost beeinflussten Gebiets im Nord-Osten Chinas dargestellt.<ref name="Boreal forest soil CO 2 and CH 4" /> Messungen dieser Studie ergaben, dass sich neben dem kurzfristigen Verlust der Vegetation auch langfristig Änderungen im Kohlenstofffluss des Bodens ergeben.<ref name="Boreal forest soil CO 2 and CH 4" /> Dabei müssen der CO<sub>2</sub>-Fluss und der CH<sub>4</sub>-Fluss gesondert betrachtet werden. Ersteres wird einerseits durch die gesteigerte Aktivität der Mikroorganismen aufgrund höherer Nährstoffverfügbarkeit und andererseits durch die Vergrößerung des aktiven Bodenhorizonts beeinflusst. Insgesamt steht so mehr Bodenkohlenstoff zur mikrobiellen Zersetzung zur Verfügung. Unter experimentellen Bedingungen einer implizierten Klimaerwärmung um 1°C konnte in dem Untersuchungsgebiet eine weitere Steigerung der Emissionen beobachtet werden. Das lässt darauf schließen, dass die Respirationsvorgänge im Boden weiter beschleunigt wurden.<ref name="Boreal forest soil CO 2 and CH 4" /> | Daher werden die genaue Prozessabläufe am Beispiel eines durch Permafrost beeinflussten Gebiets im Nord-Osten Chinas dargestellt.<ref name="Boreal forest soil CO 2 and CH 4" /> Messungen dieser Studie ergaben, dass sich neben dem kurzfristigen Verlust der Vegetation auch langfristig Änderungen im Kohlenstofffluss des Bodens ergeben.<ref name="Boreal forest soil CO 2 and CH 4" /> Dabei müssen der CO<sub>2</sub>-Fluss und der CH<sub>4</sub>-Fluss gesondert betrachtet werden. Ersteres wird einerseits durch die gesteigerte Aktivität der Mikroorganismen aufgrund höherer Nährstoffverfügbarkeit und andererseits durch die Vergrößerung des aktiven Bodenhorizonts beeinflusst. Insgesamt steht so mehr Bodenkohlenstoff zur mikrobiellen Zersetzung zur Verfügung. Unter experimentellen Bedingungen einer implizierten Klimaerwärmung um 1°C konnte in dem Untersuchungsgebiet eine weitere Steigerung der Emissionen beobachtet werden. Das lässt darauf schließen, dass die Respirationsvorgänge im Boden weiter beschleunigt wurden.<ref name="Boreal forest soil CO 2 and CH 4" /> |