Am Ende der Trockenzeit: CO2-Pulse über Australien


 

Der Text basiert auf einer uns freundlicherweise von der Universität Heidelberg zur Verfügung gestellten Pressemitteilung.

Am Ende der Trockenzeit kommt es über dem australischen Kontinent zu jährlich wiederkehrenden CO2-Pulsen in der Atmosphäre. Um die Kohlenstoffflüsse über Australien zu untersuchen, analysierte ein internationales Forschungsteam, darunter Wissenschaftler*innen des MPI-BGC, atmosphärische CO2-Messungen. Die Analysen zeigen, dass besonders viel CO2 freigesetzt wird, wenn starke Regenfälle auf ausgetrocknete Böden treffen und dort Mikroorganismen aktiviert werden. Die daraus gewonnenen Erkenntnisse deuten darauf hin, dass trockene Regionen einen größeren Einfluss auf die Variationen des globalen Kohlenstoffkreislaufs haben als bisher angenommen.

Der australische Kontinent wird von trockenen Ökosystemen und stark schwankenden Niederschlagsverhältnissen dominiert. Zumeist zum Ende der Trockenzeit – nach dem Einsetzen der ersten Regenfälle – kommt es über Australien zu einem sprunghaften Anstieg der CO2-Emissionen. „Auf lokaler Ebene ist dieser Effekt bekannt, er wurde aber noch nie auf kontinentaler Ebene beobachtet“, sagt Eva-Marie Metz, Doktorandin am Institut für Umweltphysik der Universität Heidelberg. Ausgewertet wurden nun Daten zu atmosphärischen CO2-Konzentrationen, die mit dem Greenhouse Gases Observing Satellite (GOSAT) gewonnen wurden. Mithilfe der Satellitendaten aus dem Zeitraum 2009 bis 2018 konnten die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler aufdecken, dass das saisonale Muster der CO2-Konzentrationen über Australien viel dynamischer ist als bisher angenommen.

Welche Mechanismen zu diesen Variationen führen, wurde bislang aufgrund fehlender Bodenmessdaten nicht entschlüsselt. Das Forschungsteam speiste nun die GOSAT- Satellitendaten in ein atmosphärisches Inversionsmodell zur Schätzung von bodennahen CO2- Flüssen ein. Dabei wurde den Forscherinnen und Forschern klar, dass es einen unentdeckten Mechanismus der CO2-Abgabe in australischen Landökosystemen geben muss. Die weiteren Untersuchungen ergaben, dass die Konzentrationen an CO2 immer dann ansteigen, wenn trockene Böden durch starken Regenfall wieder durchfeuchtet werden. Dabei kommt es zum sogenannten „Birch Effect“. Bodenmikroben, die bei Trockenheit inaktiv sind, werden durch die Feuchtigkeit reaktiviert und vermehren sich, wodurch der Boden „atmet“ und CO2 freisetzt. Da die pflanzliche Photosynthese erst später einsetzt und somit am Ende der Trockenzeit kein Kohlendioxid gebunden wird, kommt es zu dem sprunghaften saisonalen CO2-Anstieg, den das internationale Wissenschaftlerteam auf kontinentaler Ebene ausmachen konnte.

Mit ihren Untersuchungen haben die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler eine Erklärung geliefert, wie die Schwankungen in den Kohlenstoffflüssen vom Land in die Atmosphäre zustande kommen. Diese Forschungsergebnisse sind deshalb bedeutsam, weil sie darauf hindeuten, dass trockene Regionen – wie sie in Australien vorherrschen – einen größeren Einfluss auf die Variationen des globalen Kohlenstoffkreislaufs haben als bisher angenommen. „Unsere Erkenntnisse, die sich zum ersten Mal auf einen gesamten Kontinent beziehen, können in Klimamodelle einfließen und so zu einem besseren Verständnis der globalen Klima-Kohlenstoff-Rückkopplungen beitragen“, erklärt der Prof. Butz.

Die Forschungsergebnisse wurden in der Fachzeitschrift „Science“ veröffentlicht. An den Forschungsarbeiten waren auch mehrere Wissenschaftler unterschiedlicher Abteilungen und Gruppen des Max-Planck-Instituts für Biogeochemie in Jena beteiligt. Gefördert wurden die Forschungsarbeiten unter anderem von der Deutschen Forschungsgemeinschaft.

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