Die kurz- und mittelfristige Dynamik des volatilen C-Vorrats in Böden

Kurzzusammenfassung:

Die Gasumsätze und -transporte in terrestrischen Böden nehmen in den Stoffkreisläufen, die den globalen Klimawandel betreffen, eine herausragende Rolle ein. Das gilt im besonderen Maße für die Bodenrespiration, also der Produktion von CO2 durch Mikroorganismen und Wurzeln im Boden. Dabei sind diese Flüsse zu ganz überwiegendem Teil natürlich und ein Ausdruck des Stoff- und Energieumsatzes der Biosphäre. Allerdings lässt der bekannte negative Zusammenhang zwischen Jahresdurchschnittstemperatur und Kohlenstoffspeicherung in Böden jedoch befürchten, dass im Falle einer Klimaerwärmung terrestrische Ökosysteme über einen längeren Zeitraum erhebliche Kohlenstoffvorräte aus dem Bodenvorrat mobilisieren und somit den CO2-Gehalt der Atmosphäre weiter erhöhen. Somit spielen Bodenrespirationsmodelle, die den Einfluss von Umwelteinflüssen möglichst präzise wiedergeben, eine wichtige Rolle bei der Vorhersage der atmosphärischen CO2 Konzentration. Bei Bodenrespirationsmessungen wird angenommen, dass die gemessene CO2 Emission des Bodens der aktuellen Respiration entspricht. Das heißt, die Änderung des im Bodenporenvolumen gespeicherten Vorrats an CO2 wird vernachlässigt. Wir wollen nun überprüfen, ob sich durch die Integration der Dynamik des CO2 Vorrats des Bodens die Qualität von Bodenrespirationsmodellen, und somit auch die Qualität der Vorhersage verbessern lässt. Hierzu lässt sich das Projekt in folgende Schwerpunkte gliedern: Zur Erfassung der CO2 Emission des Bodens werden automatische Messkammern eingesetzt, um lange ununterbrochene Messreihen zu erhalten. Zur Erfassung der CO2 Vorratsdynamik werden Profile von bodenphysikalischen Parametern (Bodenfeuchte, Wasserspannung, Luftporenvolumen, CO2-Konzentration, Bodentemperatur) zeitlich hochaufgelöst aufgezeichnet. Da in kalkhaltigen Böden das Lösungsgleichgewicht von CO2 in Bodenwasser durch die Anwesenheit von CaCO3 sehr stark beeinflusst wird, soll diesem Faktor besondere Aufmerksamkeit geschenkt werden. Die Entwicklung eines Bodengastransportmodells, wobei neben der Diffusion als Transportmechanismus insbesondere die Integration und Parametrisierung von Konvektion eine Herausforderung darstellt. Mit den forstmeteorologischen Messstationen Hartheim (mit Kiefern bestandener gut belüfteter kalkhaltigen Boden) und Hesse, Frankreich (mit Buchen bestandener zeitweilig unter Stauwassereinfluss stehender kalkfreier Boden) wurden 2 Standorte ausgewählt, die hinsichtlich wichtiger Parameter wie der Belüftungssituation und der Anwesenheit von CaCO3 in der Bodenlösung als gegensätzlich anzusehen sind.

Laufzeit:  01.01.2009 - 31.12.2011