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)
Dechant, B.; Kattge, J.; Pavlick, R.; Schneider, F. D.; Sabatini, F. M.; Moreno-Martínez, A.; Butler, E. E.; van Bodegom, P. M.; Vallicrosa, H.; Kattenborn, T.et al.; Boonman, C. C. F.; Madani, N.; Wright, I. J.; Dong, N.; Feilhauer, H.; Penuelas, J.; Sardans, J.; Aguirre-Gutierrez, J.; Reich, P. B.; Leitao, P. J.; Cavender-Bares, J.; Myers-Smith, I. H.; Duran, S. M.; Croft, H.; Prentice, I. C.; Huth, A.; Rebel, K.; Zaehle, S.; Símov, I.; Díaz, S.; Reichstein, M.; Schiller, C.; Bruelheide, H.; Mahecha, M.; Wirth, C.; Malhi, Y.; Townsend, P. A.: Intercomparison of global foliar trait maps reveals fundamental differences and limitations of upscaling approaches. Remote Sensing of Environment 311, 114276 (2024)
Mu, M.; Sabot, M. E. B.; Ukkola, A. M.; Rifai, S. W.; De Kauwe, M. G.; Hobeichi, S.; Pitman, A. J.: Examining the role of biophysical feedbacks on simulated temperature extremes during the Tinderbox Drought and Black Summer bushfires in southeast Australia. Weather and Climate Extremes 45, 100703 (2024)
Dong, Y.; Bakker, D. C. E.; Bell, T. G.; Yang, M.; Landschützer, P.; Hauck, J.; Rödenbeck, C.; Kitidis, V.; Bushinsky, S. M.; Liss, P. S.: Direct observational evidence of strong CO2 uptake in the Southern Ocean. Science Advances 10 (30), eadn5781 (2024)
