Über die Rolle von Advektion für den Nettokohlendioxidaustausch von Ökosystemen

Landökosysteme absorbieren momentan ca. 25% des vom Menschen in die Atmosphäre abgegebenen Kohlendioxid (CO2 ) und wirken dadurch der Globalen Erwärmung entgegen. Um zu verstehen ob die Landökosysteme auch in Zukunft in der Lage sind diese "Ökosystemdienstleistung" zu erbringen, benötigt es präzise Abschätzungen deren Senken/Quellenstärke für CO 2 . Während der vergangenen 20 Jahre hat sich die eddy covariance (EC) Methode zu der bevorzugten Messmethoden zur Quantifizierung des Nettoökosystemkohlendioxidaustausch (NEE), auf zeitlichen Skalen von Stunden bis Dekaden, entwickelt. Die EC Methode, in der Form wie sie zumeist angewandt wird, tendiert aber dazu die wahre NEE in der Nacht zu unterschätzen. Dies deshalb, da in der Nacht, wenn die Turbulenz gering entwickelt und die Atmosphäre stabil geschichtet ist, Advektion von CO 2 zu einem signifikanten Term in der Massenbilanz von CO 2 wird und nicht vernachlässigt werden darf. Frühere Versuche die nächtliche Advektion und damit die komplette Massenbilanz von CO 2 zu quantifizieren, fokussierten sich auf Waldökosysteme und waren in Summe wenig erfolgreich. Im vorliegenden Projekt wollen wir die Advektion und damit die komplette Massenbilanz von CO 2 für eine Reihe von Graslandökosystem in komplexem Gelände quantifizieren. Der Beitrag von Advektion zur Massenbilanz von CO 2 ist für niederwüchsige Pflanzenbestände momentan noch gar nicht erforscht und das beantragte Projekt wäre damit das Erste das diese Fragestellung untersucht und damit zur Reduktion der Unsicherheiten der NEE für diese Ökosysteme beiträgt und damit feststellt ob die Limitierungen früherer Experimente an Waldökosystemen auch für niederwüchsige Pflanzenbestände gelten. Letztere waren durch die Bestandesstruktur von Waldökosystemen im experimentellen Ansatz limitiert und konnten die räumliche Skala auf der Advektion am besten gemessen werden kann nicht systematisch testen, was vermutlich zu den wenig aussagekräftigen Resultaten geführt hat. Das beantragte Projekt wird erstmals die optimale räumliche Skala von Advektionsexperimenten systematisch testen. Früheren Advektionsexperimenten fehlten auch häufig quantitative Referenzmessungen gegen die komplette Massenbilanz verglichen werden konnte. Das beantragte Projekt vermeidet dieses Problem durch Messungen der NEE mittels Ökosystemkammern.

Im Rahmen dieses Projektes wurde der Beitrag der Advektion zum Ökosystem- Atmosphärenaustausch von Kohlendioxid (CO2) über Graslandökosystemen im Alpenraum untersucht. Diese Advektionsterme werden für gewöhnlich in der Literatur aber auch im Rahmen von routinemäßigen Untersuchungen von Messnetzwerken ignoriert, was eine Unterschätzung des wahren Ökosystem-Atmosphärenaustausch von CO2 zur Folge haben kann.Im Rahmen des Projektes wurde eine automatische Messeinrichtung zur Quantifizierung der Advektion entworfen und im Rahmen von fünf Messkampagnen in den alpinen Regionen von Österreich, Italien und Deutschland eingesetzt. Unsere Messungen zeigten einen signifikanten Beitrag der Advektion zum Ökosystem-Atmosphärenaustausch von CO2, sowohl unter Tags wie auch in der Nacht. In der Nacht war der Beitrag der Advektion jedoch auf den meisten Untersuchungsflächen größer als unter Tags und die Advektion oberhalb des Pflanzenbestandes trug, auf Grund der geringen Pflanzenhöhen, mehr zur gesamten Advektion bei als innerhalb des Bestandes.Diese Arbeit trägt zur einer verbesserten Abschätzung des Ökosystem- Atmosphärenaustausch von CO2 und damit des globalen Kohlenstoffkreislaufs bei und liefert wichtige Informationen für die globale Klimawandel Wissenschaftsgemeinde.