Vergessen Sie nicht die Feuchtigkeit in den Reaktionen des Klima-Kohlenstoff-Kreislaufs

Die Landkohlenstoffumsatzzeiten prägen die Reaktion der Landoberfläche auf Klimaveränderungen. Daher ist das Verständnis und die Quantifizierung der Temperatursensitivität des Kohlenstoffumsatzes im Zusammenhang mit dem Klimawandel von entscheidender Bedeutung.

Eine Studie veröffentlicht in Natur Geowissenschaften zeigt nun, dass Feuchtigkeitsbedingungen die scheinbare Temperaturempfindlichkeit der Kohlenstoffumsatzzeiten stark verändern. Das Studienteam wurde von Nuno Carvalhais und Naixin Fan vom Max-Planck-Institut für Biogeochemie, Deutschland, geleitet. Ihre Ergebnisse verdeutlichen den Einfluss hydrometeorologischer Faktoren zusätzlich zu dem der Temperatur auf die Reaktion der Kohlenstoffumsatzzeiten auf langfristige Klimaschwankungen.

Das Verständnis und die Quantifizierung der Empfindlichkeit des Kohlenstoffkreislaufs gegenüber dem langfristigen Klimawandel ist von größter Bedeutung, um besser vorhersagen zu können, wie sich die Funktionsweise des terrestrischen Ökosystems im Zusammenhang mit der globalen Erwärmung verändern wird. Die Reaktion des Kohlenstoffkreislaufs auf die Temperatur ist jedoch mit erheblichen Unsicherheiten behaftet. Diese Studie befasste sich mit der Rolle von Störfaktoren bei der Bestimmung der Größe der Rückkopplungsdynamik des Temperatur-Kohlenstoffkreislaufs in den Erdsystemwissenschaften.

In einer neuen Studie veröffentlicht in Natur Geowissenschaftenuntersuchte das Forschungsteam die Rolle hydrometeorologischer Faktoren (H-Faktoren) bei der Gestaltung der räumlichen Variabilität der Kohlenstoffumsatzzeiten von globalen zu Breitengraden. Das Team verwendete ein beobachtungsbasiertes Ensemble von Schätzungen des globalen Kohlenstoffumsatzes in großem Maßstab sowie Schätzungen, die aus In-situ-Messungen an mehr als 200 geografischen Standorten abgeleitet wurden. Sie bieten eine vollständige Untersuchung der Reaktionen des Kohlenstoffumsatzes auf den räumlichen Temperaturgradienten sowie H-Faktoren auf verschiedenen Skalen.

„Es ist überraschend, dass die Hydrometeorologie bei der Gestaltung des räumlichen Musters des Kohlenstoffumsatzes von Ökosystemen fast ebenso wichtig ist wie die Temperatur“, sagt Naixin Fan, Erstautor der Studie, Doktorand am Max-Planck-Institut für Biogeochemie und jetzt Forscher in der Abteilung für Biogeochemie Photogrammetrie und Fernerkundung an der Technischen Universität Dresden. Unter früheren Studien besteht ein allgemeiner Konsens darüber, dass die Temperatur der Haupttreiber des terrestrischen Kohlenstoffumsatzes ist. Die neue Studie zeigt jedoch, dass H-Faktoren 40 % der globalen Variabilität erklären können, im Gegensatz zu den 60 %, die allein durch die Temperatur erklärt werden können.

Dies ist ein starker Beweis dafür, dass auch hydrometeorologische und hydrologische Prozesse wichtig sind. „Es ist bekannt, dass die Prozesse, die den Kohlenstoffumsatz an Land formen, gleichzeitig von mehreren Umweltfaktoren beeinflusst werden. Diese Forschung bietet eine Perspektive, wie ausgewogen die Rolle der Temperatur gegenüber der Feuchtigkeit ist, und plädiert für umfassende und multivariate Ansätze bei der Bestimmung die Empfindlichkeit des Kohlenstoffkreislaufs gegenüber dem Klimawandel“, sagt Dr. Carvalhais.

Die Reaktion des terrestrischen Kohlenstoffumsatzes auf das Klima ist einer der unsichersten Prozesse, der in aktuellen Erdsystemmodellen (ESMs) simuliert wird. Die projizierten Änderungen der Kohlenstoffumsatzzeiten zwischen verschiedenen ESMs sind durch eine große Streuung in der Größenordnung gekennzeichnet, manchmal sogar mit entgegengesetztem Vorzeichen. Diese Studie legt nahe, dass der Kohlenstoffumsatzprozess stark von Änderungen im hydrometeorologischen oder hydrologischen Zyklus abhängen kann. Die geschätzten Werte der Temperatursensitivität des Kohlenstoffumsatzes unter dem Einfluss verschiedener Klimavariablen können ebenfalls Erkenntnisse liefern und sogar die Simulation von Rückkopplungen zwischen dem Kohlenstoffkreislauf und dem Klima verbessern.