Die Rolle der Flüsse beim Export von Kohlenstoff aus terrestrischen Ökosystemen
Erdsystemmodelle (ESM) simulieren die Wechselwirkungen zwischen dem Kohlenstoffkreislauf und dem Klimasystem der Erde. Mit ihnen lässt sich vorhersagen, wie stark vom Menschen verursachte Kohlendioxidemissionen (CO2-Emissionen) die CO2-Konzentration in der Atmosphäre erhöhen und wie sich das auf den Klimawandel auswirkt. ESM enthalten verschiedene Komponenten für Atmosphäre, Ozeane und terrestrische Ökosysteme. Die Landkomponente der ESM simuliert den Austausch von Kohlenstoff, Wasser und Energie zwischen der Atmosphäre und terrestrischen Ökosystemen, aber keine lateralen Exporte von Kohlenstoff über das Flussnetz vom Land ins Meer. Dieser Kohlenstoffaustausch ist wichtig, wenn Wissenschaftler die Auswirkungen von CO2-Emissionen durch menschliche Tätigkeiten auf die CO2-Konzentration in der Atmosphäre und damit auf die Klimaerwärmung vollständig verstehen wollen. Verbesserte Modelle Im Rahmen von Marie Skłodowska-Curie-Einzelstipendien hat sich das EU-finanzierte Horizont 2020-Projekt C-LEAK dieses Themas angenommen. Die Forscher haben ausgehend von einem mechanistischen Ansatz die Auswirkung von lateralen Kohlenstoffströmen auf die vom Menschen verursachte CO2-Bilanz untersucht. Grundlegend geht es zunächst um die geschätzten lateralen Kohlenstoffexporte aus terrestrischen Ökosystemen, da sie etwa dieselbe Größenordnung wie die Kohlenstoffsenke auf dem Festland aufweisen und damit einen wichtigen Prozess innerhalb der terrestrischen Kohlenstoffbilanz darstellen. „Wir müssen laterale Kohlenstoffexporte berücksichtigen, wenn wir die zukünftige Stärke der terrestrischen Kohlenstoffsenke abbilden wollen. Denn sie bestimmt welcher Teil der vom Menschen verursachten CO2-Emissionen sich tatsächlich in der Atmosphäre sammelt und zur Erderwärmung beiträgt“, erklärt der wissenschaftliche Mitarbeiter Dr. Ronny Lauerwald. Die Kohlenstoffbilanz ist die Differenz zwischen aufgenommenem und ausgestoßenem Kohlenstoff eines spezifischen Systems. Die terrestrische Kohlenstoffbilanz unterliegt verschiedenen Faktoren, die Aufnahme und Ausstoß von Kohlenstoff beeinflussen. Dazu gehören zum Beispiel die Nettoaufnahme von CO2 der terrestrischen Vegetation, der CO2-Ausstoß aus dem Abbau organischer Kohlenstoffe, laterale Kohlenstoffexporte über das Flussnetz und die Beseitigung von Kohlenstoff durch die Ernte von Nutzpflanzen oder Holz aus dem Wald. Bessere Klimavorhersagen Die Forscher haben zwei bestehende Modelle der Erdoberfläche erweitert, damit sie explizit die lateralen Exporte von Kohlenstoff aus terrestrischen Ökosystemen über die Binnengewässer darstellen können. „Aus dieser Modellentwicklung sind ORCHILEAK, eine neue Version des französischen Erdoberflächenmodells ORCHIDEE, und JULES-DOCM, eine neue Version des britischen Erdoberflächenmodells JULES, hervorgegangen“, betont Dr. Ronny Lauerwald. Die Wissenschaftler haben anhand dieser Modelle die Auswirkungen lateraler Kohlenstoffexporte auf die Kohlenstoffbilanz terrestrischer Ökosysteme analysiert. „Die zwei Modelle wurden zusätzlich genutzt, um die Effekte direkter (d. h. Veränderungen in der Landnutzung) und indirekter Faktoren (d. h. Klimawandel und steigende CO2-Konzentration in der Atmosphäre) auf diese lateralen Kohlenstoffexporte zu analysieren. Dazu wurden Simulationen im regionalen (Amazonasbecken) und globalen Maßstab durchgeführt“, erklärt Dr. Lauerwald. C-LEAK hat die Abbildung terrestrischer Kohlenstoffbilanzen optimiert und wird auch zukünftige Prognosen der Ansammlung vom Menschen verursachter CO2-Emissionen in Biomasse und Boden sowie in der Atmosphäre verbessern. Dr. Lauerwald fasst zusammen: „Langfristig werden dank dieser Arbeiten die Klimaprognosen besser werden.“
Schlüsselbegriffe
C-LEAK, Kohlenstoff (C), Kohlendioxid (CO2), Modell, lateraler Kohlenstoffexport, Senke, Erdsystemmodelle (ESM), Klimawandel
