Interaktionen zwischen Landökosystemen, Atmosphäre und Klima.
Ziel der Abteilung Biogeochemische Signale ist es, die Wechselwirkungen zwischen Elementkreisläufen der Landoberfläche und der Atmosphäre auf lokaler, regionaler und globaler Ebene besser zu verstehen und so die Auswirkungen des Klimawandels besser vorhersagen zu können. Neben den essentiellen und klimarelevanten Kreisläufen von Kohlenstoff und Wasser liegt der Fokus unserer Forschung auf den Pflanzennährstoffen Stickstoff (N) und Phosphor (P) und deren Bedeutung für das Pflanzenwachstum, den Wasserhaushalt und den Kohlenstoffkreislauf.
Wir analysieren atmosphärische Spurengase, Satellitendaten und atmosphärische Transportmodellierung um regionale Treibhausgasbilanzen besser zu verstehen und zugrunde liegende biosphärische Signale zu identifizieren. Wir kombinieren Wissen über ökophysiologische Prozesse mit Beobachtungen und Modellierungen biogeochemischer Kreisläufe auf unterschiedlichen räumlichen Skalen um die zugrundeliegenden Prozesse dieser Signale zu verstehen.
Um diese Fragen zu beantworten, entwickeln wir komplexe Modelle zur Simulation biogeochemischer Elementkreisläufe und deren Abhängigkeit von Vegetation und Bodeneigenschaften sowie dem lokalen Klima. Basierend auf unserem Expertenwissen über physiologische Prinzipien von Ökosystemprozessen wollen wir diese Modelle verbessern und besser an die Realität anpassen. Anschließend testen wir die verbesserten Modelle mit verschiedenen Arten von Ökosystem- und Atmosphärenbeobachtungen. Unsere neuen Erkenntnisse fließen auch in globale Modelle des Erdsystems ein, um die Auswirkungen des zunehmenden menschlichen Einflusses auf terrestrische Ökosysteme abzuschätzen.
Jüngste Schlüsselergebnisse
Simulierte Reaktion der Bruttoprimärproduktivität (GPP) und der Gesamtatmung des Ökosystems (TER, a), der Netto-Ökosystemproduktion (NEP, b) und der N2O-Emissionen (c) auf andere Klimaeffekte als erhöhte Permafrostnährstoffe und -kohlenstoff (anderes Klima, grün), Permafrost-C, -N und -P (orange) und CO2-Düngung (khaki), gemittelt über alle Standorte.
Simulierte Reaktion der Bruttoprimärproduktivität (GPP) und der Gesamtatmung des Ökosystems (TER, a), der Netto-Ökosystemproduktion (NEP, b) und der N2O-Emissionen (c) auf andere Klimaeffekte als erhöhte Permafrostnährstoffe und -kohlenstoff (anderes Klima, grün), Permafrost-C, -N und -P (orange) und CO2-Düngung (khaki), gemittelt über alle Standorte.
Lacroix, F.; Zaehle, S.; Caldararu, S.; Schaller, J.; Stimmler, P.; Holl, D.; Kutzbach, L.; Göckede, M.: Mismatch of N release from the permafrost and vegetative uptake opens pathways of increasing nitrous oxide emissions in the high Arctic. Global Change Biology 28 (20), S. 5973 - 5990 (2022)
Ma, J.; Remaud, M.; Peylin, P.; Patra, P. K.; Niwa, Y.; Rödenbeck, C.; Cartwright, M.; Harrison, J. J.; Chipperfield, M. P.; Pope, R. J.et al.; Wilson, C.; Belviso, S.; Montzka, S. A.; Vimont, I. J.; Moore, F. L.; Atlas, E. L.; Schwartz, E.; Krol, M. C.: Intercomparison of atmospheric carbonyl sulfide (TransCom-COS; Part Two): Evaluation of optimized fluxes using ground-based and aircraft observations. Journal of Geophysical Research: Atmospheres (angenommen)
Basso, L. S.; Wilson, C.; Chipperfield, M. P.; Tejada, G.; Cassol, H. L. G.; Arai, E.; Williams, M.; Smallman, T. L.; Peters, W.; Naus, S.et al.; Miller, J. B.; Gloor, M.: Atmospheric CO2 inversion reveals the Amazon as a minor carbon source caused by fire emissions, with forest uptake offsetting about half of these emissions. Atmospheric Chemistry and Physics 23 (17), S. 9685 - 9723 (2023)
Caldararu, S.; Rolo, V.; Stocker, B. D.; Gimeno, T. E.; Nair, R.: Ideas and perspectives: Beyond model evaluation – combining experiments and models to advance terrestrial ecosystem science. Biogeosciences 20 (17), S. 3637 - 3649 (2023)
