Globale Variationen kritischer Dürreschwellen, die sich auf die Vegetation auswirken

In einer neuen Studie stellt eine Gruppe der Universität Peking, China, eine völlig neuartige datengestützte Methode vor, die an allen Standorten den Beginn und das Ausmaß der Vegetationsunterdrückung bei zunehmender Dürre identifiziert.

Die Dürreschwelle, bei der Schäden auftreten, wird aus gleichzeitigen Datenströmen sowohl des Bodenfeuchtigkeitsgehalts als auch aus Satellitenmessungen der „Grünheit“ von Pflanzen und Bäumen identifiziert. Insbesondere basiert die Üppigkeit der Vegetation während der Wachstumsperiode auf dem normalisierten Differenz-Vegetationsindex (NDVI), dem Kernel-NDVI, der Nahinfrarotreflexion der Vegetation (NIRv) und der solarinduzierten Chlorophyllfluoreszenz (SIF), die die Maße der Vegetation sind Grün und Produktivität.

Die Forscher fanden heraus, dass sich die Vegetation nichtlinear verhält, wenn der Feuchtigkeitsstress im Boden zunimmt. Es wird ein Wendepunkt entdeckt, der zwei unterschiedliche Phasen der Reaktion des Vegetationswachstums auf zunehmenden Trockenstress klar voneinander abgrenzt. Die erste Phase ist dadurch gekennzeichnet, dass die Vegetation stabil und aufgrund reichlicher Bodenfeuchtigkeit widerstandsfähig gegenüber Schwankungen der Bodenfeuchtigkeit ist. In der zweiten Phase nimmt das Vegetationswachstum mit zunehmender Dürre rapide ab.

„Mit unserem Framework erkennen wir genau definierte Schwellenwerte der Bodenfeuchtigkeit, jenseits derer sich die Vegetation von sehr widerstandsfähig zu sehr anfällig ändert, wenn der Bodenwasserstress zunimmt“, sagt Dr. Xiangyi Li, Erstautor dieser Arbeit.

Das Team zeigt, dass die Dürreschwellen geografisch variieren, wobei mehr bewaldete Gebiete niedrigere Schwellenwerte haben, was sie weniger anfällig für eine aufkommende Dürre macht als weniger bewaldete Regionen. Die rein auf Daten basierende Schwellwertdarstellung zeigt, dass selbst modernste Vegetationsmodelle oft nicht beschreiben können, inwieweit Trockenheit die Vegetationsgesundheit beeinträchtigen kann.

Umgekehrt reagieren aktuelle Modelle für einige feuchte Gebiete mit hoher Waldbedeckung übermäßig empfindlich auf auferlegte Dürrebedingungen. „Unsere datengesteuerte, parameterarme Darstellung von Dürreauswirkungen ist ein dringend benötigter Weg, um ökologische Modelle zu vergleichen“, fügt Xiangyi hinzu.

Die physikalischen Komponenten von Klimamodellen wurden wohl über einen längeren Zeitraum entwickelt und sind zuverlässiger. Daher führen die Forscher Schätzungen zukünftiger meteorologischer Veränderungen, einschließlich Dürren, mit ihren beobachtungsbedingten Beschreibungen der Reaktion der Vegetation auf Wasserstress zusammen.

Diese Kombination von Beweislinien enthüllt Hotspots in Ostasien, Europa, Amazonas, Südaustralien, Ost- und Südafrika, wo das Risiko von durch Dürre verursachten Vegetationsschäden bis zum Ende des 21 „Emissionsszenario.

Die Arbeit wird in der Zeitschrift veröffentlicht National Science Review.