Gastransportprozesse als Schlüsselfaktor der Methan-Konsumption in Böden

Projektverantwortlich

• Dr. Martin Maier

Projektbeschreibung:

Die Konzentration von Methan (CH4) in der Atmosphäre hat
sich in den letzten 200 Jahren mehr als verdoppelt, womit
CH4 im Kontext des Global Change das zweitwichtigste
Treibhausgas darstellt. Böden können sowohl Quelle als auch
Senke für CH4 sein, wobei gut belüftete Waldböden generell
CH4 aufnehmen.Dabei hängt die CH4-Oxidationsrate von
klimatisch beeinflussten Faktoren wie der Bodentemperatur
und -feuchte ab, aber auch von Bodeneigenschaften wie
Gefügestruktur, Textur und chemischen Eigenschaften. Viele
dieser Parameter haben direkten Einfluss auf die
Bodenbelüftung. Die CH4-Oxidation in Böden scheint durch
die Versorgung mit atmosphärischem CH4 limitiert zu sein,
was der Bodenbelüftung eine Schlüsselfunktion zukommen
lässt.
Unser Ziel ist es, die Wichtigkeit von
Gastransportprozessen in der Bodenluft für die CH4
Oxidation in Waldböden auf verschiedenen Skalen-Ebenen zu
untersuchen. Durch den Einsatz innovativer Feldmethoden
wollen wir die Variabilität der Methan-Konsumption von der
kleinräumigen Skala (0.1 m) bis zur  Standortoebene
untersuchen. Zusätzlich zu den räumlichen Ebenen wollen wir
den Einfluss von Umweltfaktoren auf den zeitlichen Verlauf
der CH4-Konsumption im Jahresverlauf untersuchen. Basierend
auf aktuellen Ergebnissen stellen wir die Hypothese auf,
dass Turbulenz-induzierte Druckfluktuationen den
Gastransport in Böden beschleunigen, und damit auch die
CH4-Oxidationsrate des Bodens.
Um horizontale Muster der CH4-Oxidationsraten besser zu
verstehen, wollen wir die vertikale Verteilung der
CH4-Oxidation berücksichtigen, indem eine weiterentwickelte
Gradienten-Methode angewendet wird. Analog zur
geophysikalischen Technik der Electrical Resistivity
Tomography wollen wir eine Gas Diffusivity Tomography
entwickeln. Durch den Einsatz von Tracer-Gasen und
Finite-Elemente Modellierung wollen wir die räumliche
Verteilung des Gasdiffusionskoeffizienten im Bodens in situ
bestimmen, und damit auch die räumliche Verteilung der
Methankonsumption im Boden ableiten.