Der Wechsel der Jahreszeiten verrät uns viel über die Funktionsweise der Natur. Jetzt hat eine Forschungsgruppe aus Japan entdeckt, dass die jahreszeitlichen Veränderungen des Blattwachstums und -abwurfs von Bäumen selbst auf kleinen, lokalen Skalen einen großen Einfluss auf das Klima haben können.
Wälder fungieren als Vermittler zwischen der Atmosphäre und dem Land, reduzieren die Windgeschwindigkeiten an der Oberfläche und kontrollieren den Wärmehaushalt der Oberfläche und beeinflussen indirekt die Wolkenbildung und den Energie-Wasser-Kreislauf. Das Walddach schützt den Waldboden vor Sonnenlicht und reduziert die täglichen Schwankungen der Oberflächenlufttemperatur. Diese Effekte können nicht nur die Waldökologie, sondern auch das umgebende Mikroklima verändern. Für Bergwälder wurden die Auswirkungen des globalen Klimawandels auf die Phänologie (periodische biologische Ereignisse, z. B. Blüte, in Bezug auf klimatische Bedingungen) gezeigt, wie beispielsweise eine verlängerte Vegetationsperiode für Laubwälder. Veränderungen in der Waldphänologie könnten auch die lokale Zirkulation und den Wärmehaushalt der unteren Atmosphäre in der Umgebung verändern.
„Frühere Studien haben jedoch den Beitrag der Bergwälder zum nächtlichen lokalen Klima in flussabwärts gelegenen Gebieten nicht vollständig berücksichtigt“, sagt der Hauptautor der Studie, Professor Kenichi Ueno. „Das wollten wir untersuchen.“
Insbesondere versuchten die Forscher, die Auswirkungen der Blattausdehnung (das Stadium in der Laubpflanzenphänologie, in dem sich die Blätter von Knospen zu reifen Blättern ausdehnen) auf die nächtliche Temperaturinversion (NTI) in Gebirgsbecken zu klären. NTI ist ein Schlüsselfaktor, der das lokale Klima in Berggebieten charakterisiert, und ein Großteil der Berghänge in Zentraljapan ist von Laubwäldern bedeckt.
Das Forschungsteam führte eine dreijährige Studie zum Blattflächenindex (LAI) an einem Mischwald-Berghang in einem kleinen Becken durch. Sie beobachteten plötzliche Verschiebungen in der Entwicklung des nächtlichen Kaltluftbeckens über dem Becken, die mit der Blattausdehnung und dem Blattfall zusammenhängen. Insbesondere fanden sie eine Schwächung des NTI im Zusammenhang mit der Blattausdehnung und eine Verstärkung nach dem Laubfall. Auf der Grundlage dieser Beziehungen schlossen die Forscher, dass Änderungen des LAI saisonale Änderungen in der Entwicklung des nächtlichen Kaltluftpools beeinflussten.
„Unsere Ergebnisse zeigten, dass die Veränderlichkeit der Waldwärmespeicherung tagsüber die nächtliche Strahlungsabkühlung durch die Baumkronen ausgleichen kann“, sagt Professor Ueno. „Kurz gesagt, unsere Forschung hat gezeigt, dass der Zyklus von Baumblattwachstum und Blattabwurf in Bergwäldern einen beobachtbaren Einfluss auf das lokale Klima hat.“
Die Ergebnisse dieser Studie werden auf die Erforschung der Auswirkungen von Bergwaldprozessen auf nahe gelegene Gebiete anwendbar sein, z. B. auf windabgewandte Standorte, auf die sich menschliche Aktivitäten konzentrieren, was wichtige Auswirkungen auf die Gestaltung landwirtschaftlicher Gebiete und auf die langfristige Gebirgsmeteorologie hat Aufzeichnungen. Zukünftige Studien sollen die Auswirkungen der Waldphänologie von Berggebieten auf das nächtliche Klima im Landesinneren bewerten.
Kenji Kusunoki et al, Entwicklung einer nächtlichen Temperaturinversion in einem kleinen Becken im Zusammenhang mit Änderungen des Blattflächenverhältnisses an den Berghängen in Zentraljapan, Zeitschrift der Meteorologischen Gesellschaft Japans. Ser. II (2022). DOI: 10.2151/jmsj.2022-047