Max Planck Gesellschaft
Max Planck Institut für Biogeochemie



Kohlendioxidmessungen mit Drohnen - neue Möglichkeiten für die Klimaforschung
22. Juli 2016



Oktokopter misst Kohlendioxid (Foto: Martin Kunz)
Während der Messkampagne „ScaleX“, koordiniert vom Institut für Meteorologie und Klimaforschung (IMK-IFU, Garmisch-Partenkirchen), untersuchte ein internationales Team aus rund 60 Forschern, Technikern und Studenten im Juni und Juli dieses Jahres eine Graslandschaft in Peißenberg-Fendt. Das Spektrum der eingesetzten Messsysteme reichte dabei von Bodenkammern über mit Sensoren bestückte unbemannte Fluggeräte bis zur Fernerkundung mit Schall- und Radiowellen sowie Lasern. Die gleichzeitige Erfassung vieler verschiedener Parameter soll es ermöglichen, auch komplexere Fragen zu beantworten: Wie gut stimmen auf verschiedenen Wegen ermittelte Werte für den Stoffaustausch zwischen Ökosystem und Atmosphäre überein? Lassen sich Abweichungen durch meteorologische Einflüsse erklären? Welche Auswirkungen hat das komplexe Terrain mit Erhebungen von 150 m in einem Umkreis von 2 km auf die Messung von Austauschflüssen?

Dr. Jost V. Lavric und Martin Kunz vom Max-Planck-Institut für Biogeochemie in Jena stellten für die Kampagne “COCAP“, ein speziell für unbemannte Fluggeräte entwickeltes Kohlendioxidmessgerät zur Verfügung. Das rund 1 kg leichte Gerät setzten sie in Zusammenarbeit mit Prof. Dr. Richard Grant und Evan Flatt von der Purdue University in West Lafayette (USA) auf einem Oktokopter ein, um die räumliche Verteilung und zeitliche Veränderung der atmosphärischen Kohlendioxidkonzentration zu untersuchen. Unter Einbeziehung meteorologischer Daten errechnen sie daraus den nächtlichen Kohlendioxidausstoß von Boden und Vegetation.

Unbemannte Fluggeräte, ausgerüstet mit leichten und präzisen Messgeräten für Treibhausgase, könnten in Zukunft angesichts ihrer flexiblen Einsetzbarkeit zu einem wertvollen Werkzeug für die Erforschung klimarelevanter Wechselwirkungen zwischen Bio-, Geo- und Atmosphäre werden. Die während ScaleX gewonnenen Daten werden es erlauben, diesen Ansatz voranzutreiben und mit unabhängigen Methoden zu vergleichen.

Hintergrund:
Der Klimawandel bringt neben der Erderwärmung auch eine Veränderung der Niederschlagsverteilung mit sich und hat dadurch maßgeblichen Einfluss auf Ökosysteme. Da Pflanzen, Tiere und Mikroorganismen große Mengen an Treibhausgasen mit ihrer Umwelt austauschen, kann es zu Rückkopplung kommen: wird beispielsweise durch höhere Produktivität der Pflanzen mehr Kohlendioxid gebunden, schwächt das die Erderwärmung ab und man spricht von einer negativen Rückkopplung. Ebenso sind positive, also den Klimawandel verstärkende Rückkopplungen möglich, wenn zum Beispiel Bodenorganismen unter den veränderten klimatischen Bedingungen mehr Treibhausgase produzieren.

Die Rückkopplung von Ökosystemen auf das Klima spielt eine wichtige Rolle bei der Vorhersage des zukünftigen Klimawandels, ist aber bislang nur unzureichend verstanden. Um diese Wissenslücke zu schließen, beobachten Wissenschaftler auf der ganzen Welt den Stoffaustausch zwischen Ökosystemen und der Atmosphäre. Die dabei verwendeten Methoden sind häufig mit Einschränkungen verbunden: Sie decken nur kleine Flächen von wenigen Quadratmetern ab, sind nur über einheitlicher Vegetation anwendbar oder erfordern flaches Terrain. Darüber hinaus ist zum Teil unklar, inwieweit die an einzelnen Stationen beobachteten Veränderungen auf größere Gebiete übertragen werden können. ScaleX wird dabei helfen, diese Einschränkungen zu überwinden.

Kontakt:
Dr. Jost V. Lavric
jost.lavric@bgc-jena.mpg.de
Tel. 3641 57 63 68

Martin Kunz
mkunz@bgc-jena.mpg.de
Tel. 3641 57 63 14








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