Kohlenmonoxidaustausch zwischen Biosphäre und Atmosphäre

Kohlenmonoxid (CO), ein Spurengas mit einer mittleren atmosphärischen Konzentration von ca. 100 ppb, spielt in der Atmosphären-Chemie eine wesentliche Rolle und hat damit zum einen ein indirektes globales Treibhauspotential und beeinflusst zum anderen die Luftqualität auf regionaler Ebene. Aus diesen Gründen sind die Emissionen in und die Aufnahme von CO aus der Atmosphäre relevant für das globale Klimasystem und die regionale Luftqualität. Trotz dieser Tatsachen sind die Abschätzungen für das globale atmosphärische CO-Budget und im Speziellen die terrestrischen Quellen und Senken für CO nach wie vor mit sehr hohen Unsicherheiten behaftet. Dies liegt vor allem daran, dass es weltweit nur wenige empirische Daten zu diesen Größen gibt. Die wenigen Daten, die bislang dazu erhoben wurden, datieren noch dazu bereits auf die 80er und 90er Jahre des vergangenen Jahrhunderts zurück. Außerdem beschränken sich diese empirischen Daten auf einzelne Ökosystemkomponenten, wie z. B. Blätter, Pflanzen oder den Boden, und nicht auf das gesamte Ökosystem, welches die relevante Skala für die Fragestellung der Quellen- oder Senkenstärke für terrestrische Ökosysteme darstellt. Es gibt daher zwei Hauptziele im vorliegenden Projekt: Erstens die Reduzierung der Unsicherheiten bei der Abschätzung des Anteils terrestrischer Ökosysteme an der gesamten CO-Bilanz. Dies geschieht durch (wahrscheinlich) erstmalige CO-Fluss-Messungen auf Ökosystemebene mittels der Eddy-Covariance-Methode über verschiedenen repräsentativen Ökosystemen in Europa (Grasland, Nadel- und Laubwäldern). Diese Messungen liefern die ersten direkt gemessenen Daten zum CO- Austausch auf der Ökosystemskala und eine empirische Beschreibung der zugrunde liegenden Prozesse. Zweitens werden die Anteile der ober- und unterirdischen Ökosystemkomponenten am Gesamtaustausch untersucht. Kammermessungen an der Bodenoberfläche, simultan zu den Messungen auf Ökosystemebene, erlauben, diese Anteile zu differenzieren. Zusätzlich zu diesen beiden Hauptzielen werden Laboruntersuchungen zum mikrobiellen CO- Austausch an Bodenproben durchgeführt, um standardisierte Labormethoden zu finden/zu entwickeln, sodass die gefundenen Unterschiede zwischen den verschiedenen Ökosystemen bestimmt werden können. Die Laufzeit des Projekts beträgt drei Jahre, es wird in Kooperation mit vier internationalen Partnern und drei Partnern an der Universität Innsbruck durchgeführt.

Kohlenmonoxid (CO) ist ein Spurengas mit einer mittleren atmosphärischen Konzentration von ca. 100 ppb. Es spielt in der Atmosphären-Chemie eine wesentliche Rolle und hat damit zum einen ein indirektes globales Treibhauspotential und beeinflusst zum anderen die Luftqualität auf regionaler Ebene. Aus diesen Gründen sind die Emissionen in und die Aufnahme von CO aus der Atmosphäre relevant für das globale Klimasystem und die regionale Luftqualität. Trotz dieser Tatsachen sind die Abschätzungen für das globale atmosphärische CO-Budget und im Speziellen die terrestrischen Quellen und Senken für CO nach wie vor mit sehr hohen Unsicherheiten behaftet. Dies liegt vor allem daran, dass es weltweit nur wenige empirische Daten zu diesen Größen gibt. Die wenigen Daten, die bislang dazu erhoben wurden, datieren noch dazu aus den 80er und 90er Jahren des vorigen Jahrhunderts. Außerdem beschränken sich diese empirischen Daten auf einzelne Ökosystemkomponenten, wie z. B. Blätter, Pflanzen oder den Boden, und nicht auf das gesamte Ökosystem, welches die relevante Skala für die Fragestellung der Quellen- oder Senkenstärke für terrestrische Ökosysteme darstellt. Die gewonnen Erkenntnisse aus zahlreichen Messkampagnen in Europa und Asien zeigen, dass die untersuchten Ökosysteme vor allem während Tageslichtstunden eine Quelle für CO darstellen. Während der Nachtstunden bewegte sich der CO-Austausch nahe oder um Null. Der entscheidende Faktor für die Menge des freigesetzten CO ist die kurzwellige Strahlung die auf die Ökosysteme auftrifft. In diesem Zusammenhang spielt der Boden eine entscheidende Rolle. Sowohl Messungen im Freiland, als auch unter Laborbedingungen zeigten, dass Böden unter Einfluss von Licht CO abgeben bzw. die Aufnahme von CO verringern. Insbesondere dann, wenn zusätzlich organische Streu vorhanden ist. Dies deutet auf eine Entscheidende Rolle der Photodegradation organischen Materials als Quelle für CO hin. Dies machte Ökosysteme mit relativ offenem Bestand und viel Licht, welches auf die Boden- und/oder Streuschicht trifft zu den höchsten untersuchten CO-Emittenten. Im Vergleich zu Modellannahmen konnte im vorliegenden Projekt eine deutliche Unterschätzung der natürlichen CO Emissionen von Ökosystemen in dem Modell (MEGAN) festgestellt werden und der angenommene Einfluss der vorhandenen Blattfläche in diesem Modell nicht bestätigt werden.