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Vegetation und Hitzewellen – Erkenntnisse aus Beobachtungen

07.09.2010 von

Gerade wurde in Nature Geoscience eine neue Studie veröffentlicht von Teuling et al., bei der ich mitgearbeitet habe. Unsere Studie zeigt eine ambivalente Rolle von Wäldern bei Hitzewellen (siehe auch ETH Life Artikel hier). Die Studie beruht auf Daten eines neuen Beobachtungsmessnetzes und zeigt, wie wichtig Beobachtungen für das Verständnis von Klimaprozessen und die weitere Verbesserung von Klimamodellen sind.

Unsicherheitsfaktoren in Klimaprojektionen: Landprozesse

Dass das Klima sich global erwärmt hat, und dies auch in den kommenden Jahrzehnten der Fall sein wird, ist unbestreitbar. Wir dürfen den Abschätzungen der Klimamodelle trauen, die sie zu globalen Tendenzen liefern, die bei weiteren Treibhausgasemissionen zu erwarten sind. Trotzdem gibt es Bereiche, wo die Modelle nochmals stark verbessert werden können. Dies ist insbesondere der Fall bei Landprozessen. Der Hauptgrund dafür ist die starke Heterogenität der Landeigenschaften (Vegetationsarten, Bodentypen, Topographie) und die Komplexität der dazugehörigen Prozesse (z.B. Vegetationsaktivität und Photosynthese). Weil wir Menschen auf dem Land wohnen, sind diese Prozesse und ihre Auswirkungen auf lokale und regionale Extremereignisse (Hitzewellen, Starkniederschläge, Trockenheitsperioden) besonders bedeutend für uns.

Neue Beobachtungsnetze zum Verständnis des Klimas

Seit Jahrzehnten gibt es ausgedehnte Messnetze zur Beobachtung von Temperatur, Niederschlag, Druck und Wind. Im Gegensatz dazu sind Beobachtungen von Schlüsselvariabeln an der Landoberfläche noch extrem dünn verteilt, insbesondere was Bodenfeuchte und Landverdunstung angeht. Eine Ausnahme bildet das FLUXNET-Netzwerk. Dieses Netzwerk besteht aus Stationen, die seit 5-10 Jahren an zahlreichen Standorten den Austausch von Energie, Wasser und Kohlenstoffdioxid messen. Diese Initiative, die auf der Arbeit von hunderten von Wissenschaftern beruht, ist ein beeindruckender Beitrag zur Klimawissenschaft. Zahlreiche kürzlich erschienene wissenschaftliche Artikel zeigen, wie bedeutend solche Messungen sind für das bessere Verständnis des Klimas und die entsprechende Verbesserung von Klimamodellen.

Vegetation und Hitzewellen

Studien mit Klimamodellen deuten darauf hin, dass Landprozesse die Temperaturvariabilität und Hitzewellen in gewissen Regionen beeinflussen können. Aber es herrscht noch starke Unsicherheit bezüglich der Feinheiten dieser Rückkopplung. Die erwähnte Studie untersucht die Einflüsse von Wald und Grasland auf die Lufterwärmung während Hitzetagen. Die Ergebnisse sind zum Teil unerwartet: Während Hitzewellen führt der Wald anfangs zu einer massiven Erhöhung der Lufterwärmung im Vergleich zu Graslandschaften, weil er weniger Wasser verdunstet. Wegen dieses weniger verschwenderischen Umgangs mit Wasser und Dank den tieferen Wurzeln von Bäumen, wirkt der Wald aber langfristig stabilisierend für die Lufttemperatur. Dieser doppelte Effekt des Waldes wurde bisher nicht erkannt und ist nur teilweise bei Klimamodellen berücksichtigt. Dies mag auch erklären, warum jetzige Klimamodelle noch stark voneinander abweichen bezüglich der Auswirkungen von Ab- und Aufforstung.

Bessere Modelle für kurzzeitige Prognosen und langzeitige Projektionen

Weitere Studien sind nötig um die Effekte von Vegetation auf Hitzewellen und andere Extremereignisse vollumfänglich zu charakterisieren. Ein erhöhtes Verständnis in diesem Bereich würde nicht nur bei langzeitigen Klimaprognosen helfen, sondern ist auch für kurzzeitige Wettervorhersagen und sogar monatliche Vorhersagen relevant.

Es ist unerlässlich, dass kritische Beobachtungsnetze wie FLUXNET erweitert werden, insbesondere zur Messung der Bodenfeuchte und in Gegenden mit mangelnder Datenbasis wie Afrika, Südamerika und Asien. Ausserdem sollten neu erworbene Messungen vertieft zur Evaluierung und Weiterentwicklung von Klimamodellen verwendet werden. Nur so können präzisere regionale Vorhersagen und Projektionen erzielt werden.

Literaturhinweise
  • ETH Life-Artikel «Das Wald-Paradoxon bei Hitzewellen» zur Studie von Teuling et al. >hier.
  • Teuling AJ et al.: Contrasting response of European forest and grassland energy exchange to heatwaves. Nature Geoscience, Advance online Publication 5. September 2010, DOI:10.1038/NGEO950 >hier
Weiterführende Literatur
  • Pitman, A.J., et al., 2009. Uncertainties in climate responses to past land cover change: first results from the LUCID intercomparison study. Geophys. Res. Lett, 36, L14814, doi:10.1029/2009GL039076
  • Koster, R.D., et al., 2010. The contribution of land initialization to subseasonal forecast skill: First results from the GLACE-2 Project. Geophys. Res. Lett, 37, L02402, doi:10.1029/2009GL041677
  • Website der Gruppe von Prof. Sonia Seneviratne www.iac.ethz.ch
Zur Autorin

Sonia Isabelle Seneviratne ist Professorin für Land-Klima-Wechselwirkung an der ETH Zürich.

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Kommentare (10) >Alle Kommentare aufklappen>Alle Kommentare zuklappen

Hier eine wichtige Nachricht an Frau Prof. Seneviratne:

„Doubt is a very unpleasant state of mind, but certainty is absurd“ Voltaire (Franois Marie Arouet), 1694-1778

Denken Sie doch mal darüber nach.

Ich bin gleicher bzw. anderer Meinung: Daumen hoch 0 Daumen runter 0

Hallo Martin,
jetzt muss ich mal schnell die Meteorologen in Schutz nehmen! Sie koennen nichts dafuer wenn sie von Journalisten falsch interpretiert werden oder wenn sich gezwungen werden auch laengere Prognosen zu machen.

Wenn sie Zahlen mit Fehlerangaben liefern werden diese Fehler von den Medien ignoriert oder manchmal sogar scheinbar verfaelscht (extreme Beispiele wie es sie so nicht in der Schweiz gibt (hoffentlich) gab es in Frankreich zu Zeiten der Chernobyl Wolke also der Wind an der franz. Grenze gestoppt wurde etc..)

Also was die Leute inzwischen auf recht erfolgreich versuchen sind 2-3 Tage Vorhersagen

Ein deutlicher Unterschied zu Oekonomen!

„Tatsächlich sind die Prognosen von Meteorologen von ähnlicher Qualität wie die Prognosen von Ökonomen für die zukünftige Konjunkturentwicklung.“

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@Kommentar von Roger Meier. 08.09.2010, 18:10

Zitat:Es wurde wärmer in den letzten 30-40 Jahren und die Klimatologen haben eine Erwärmung postuliert. Offenbar reicht das als Beweis aus, somit unterscheiden Klimatologen nicht zwischen Korrelation und Kausalität.

Nein, es ist teilweise genau umgekehrt. Wally Broecker sagte 1975 – mitten in einer Phase leichter globaler Abkühlung – eine globale Erwärmung aufgrund steigender CO2-Spiegel voraus und schrieb den Artikel “Climate Change: Are we on the Brink of a Pronounced Global Warming?”

Mit diesem Artikel hat er den Terminus global warming ins Leben gerufen und siehe da, diese globale Erwärmung liess nicht lange auf sich warten und hält immer noch an.

Die Geschichte des Begriffs global warming (siehe http://www.realclimate.org/index.php/archives/2010/07/happy-35th-birthday-global-warming/) beweist also aufs deutlichste, dass die Klimatologie eine Wissenschaft ist, die in der Physik begründet ist und dass sie nicht etwa eine phänomenologische Wissenschaft, also eine ambitiöse Form der Meteorolgie ist. Es ist wohl kein Zufall, dass viele der Klimaskeptiker mit „wissenschaftlichem“ Hintergrund Meteorologen sind. Tatsächlich sind die Prognosen von Meteorologen von ähnlicher Qualität wie die Prognosen von Ökonomen für die zukünftige Konjunkturentwicklung.

Auch die IPCC-Berichte basieren ihre Projektionen nicht etwa auf der Verlängerung von beobachteten Trends, sondern unter anderem auf der Analyse der Strahlungsantriebe, die die die Energiebilanz unserer Atmosphäre, Kryosphäre und Hydrosphäre bestimmen.

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„und die meisten Klimatologen sind davon überzeugt, die Kräfte hinter der Klimaentwicklung verstanden zu haben“

ja, die meisten. Aber was ist mit den anderen? Die können dann nicht mit der Mehrheit streiten, da der weitere Klimaverlauf „unbestreitbar“ ist. Also ist Klimatologie offenbar eher eine Glaubensrichtung und keine Wissenschaft.

Es wurde wärmer in den letzten 30-40 Jahren und die Klimatologen haben eine Erwärmung postuliert. Offenbar reicht das als Beweis aus, somit unterscheiden Klimatologen nicht zwischen Korrelation und Kausalität. Was mir wiederum sagt, das Klimatologie eher eine Glaubensrichtung ist.

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@Kommentar von Roger Meier. 07.09.2010, 18:47

Zitat Prof. Sonia Isabelle Seneviratne:Dass das Klima sich global erwärmt hat, und dies auch in den kommenden Jahrzehnten der Fall sein wird, ist unbestreitbar.

Reaktion von Roger Meier: Das ist ja der Hammer. Das hat nichts mehr mit Klimatologie oder Wissenschaft zu tun, sondern mit Lebenserfahrung. Wer solche Prognosen abgibt, dem fehlt die Erfahrung mit Prognosen.

Herr Meier, ihre Aussage, Prognosen seien ein Glücksspiel trifft auf Prognosen für Gebiete ohne naturwissenschaftlich begründete Basis häufig zu. Man denke nur an die Konjunkturprognosen der Ökonomen. Ganz anders steht es aber in den Wissenschaften, die physikalisch begründet sind. Jede naturwissenschaftliche Theorie muss sich gerade daran messen lassen, ob sie zuverlässige Aussagen über den Ausgang von Versuchen oder Ereignissen machen kann. Die Klimatologie ist in der Physik begründet und die meisten Klimatologen sind davon überzeugt, die Kräfte hinter der Klimaentwicklung verstanden zu haben.

Der Verlauf der Klimaentwicklung der letzten 10 Dezennien gibt den IPCC-Klimatologen recht und der Verlauf des nächsten Jahrzehnts wird sie weiter bestätigen.

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„und dies auch in den kommenden Jahrzehnten der Fall sein wird, ist unbestreitbar“

Das ist ja der Hammer. Das hat nichts mehr mit Klimatologie oder Wissenschaft zu tun, sondern mit Lebenserfahrung. Wer solche Prognosen abgibt, dem fehlt die Erfahrung mit Prognosen. Denn die sind schwierig, besonders wenn sie die Zukunft betreffen. Man muss im Leben halt 2-3 mal mit Prognosen danebenhauen, selbst wenn man „ganz ganz sicher ist“. Dann lernt man solche Aussagen zu vermeiden.

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hm..
von welchem Radius reden wir? und wo ist der dritte Ring (der fuer die Ernaehrung hin? 0.2 ha/person?)

michael
ps.. was machen wir gegen die Muecken und wie kommen wir in den Wald um uns zu erholen?

Kommentar von Martin Holzherr. 07.09.2010, 14:36
@Kommentar von Ben Palmer. 07.09.2010, 14:23
Bei der Option Wald oder Grasland geht es wohl mehr um das lokale oder regionale Klima. Will eine Stadt sich gegen Hitzewellen wappnen, scheint folgende Strategie angezeigt: Einen ersten Ring von feuchtem Grasland/Moor um die Stadt dämpft die frühe Phase der Hitzewelle und ein zweiter Ring aus Wald dämpft die langanhalten Hitzewellen.

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@Kommentar von Ben Palmer. 07.09.2010, 14:23

Bei der Option Wald oder Grasland geht es wohl mehr um das lokale oder regionale Klima. Will eine Stadt sich gegen Hitzewellen wappnen, scheint folgende Strategie angezeigt: Einen ersten Ring von feuchtem Grasland/Moor um die Stadt dämpft die frühe Phase der Hitzewelle und ein zweiter Ring aus Wald dämpft die langanhalten Hitzewellen. Diese Anordnung hat noch einen weiteren Vorteil: Sollte es zu Waldbränden kommen, grenzt der Wald nicht unmittelbar an die Stadt.

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Landprozesse? Über 70% der Erdoberfläche bestehen aus Wasser; hat sich schon jemand mit den ausführliche mit den Trends der Temperaturen der Meeresoberflächen beschäftigt und sich die Datenreihen genauer angesehen?
Dass Wald auf Hitzewellen einen dämpfenden Einfluss haben sollen, mag so sein, aber welchen Anteil an der Erdoberfläche haben diese Wàlder und wie weit trägt diese dämpfende Wirkung über die von den Wàldern besetzten Flächen hinaus? Globale oder lokale Hitzewellen?

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Langdauernde Hitzewellen werden durch Wald stärker gedämpft als durch Grasland. Das ist eine interessante Beobachtung. Es fragt sich aber, welche Relevanz sie hat. Denn das Beispiel Russland 2010 zeigt ja, dass eine lange Phase von Hitze und Trockenheit schliesslich zu Waldbränden führt. Brennen aber einmal grosse Waldflächen ist wohl die hitzewellendämpfende Wirkung des Waldes irrelevant.
Wenn sie dann schreiben, Zitat

Wegen dieses weniger verschwenderischen Umgangs mit Wasser und Dank den tieferen Wurzeln von Bäumen, wirkt der Wald aber langfristig stabilisierend für die Lufttemperatur. Dieser doppelte Effekt des Waldes wurde bisher nicht erkannt und ist nur teilweise bei Klimamodellen berücksichtigt. Dies mag auch erklären, warum jetzige Klimamodelle noch stark voneinander abweichen bezüglich der Auswirkungen von Ab- und Aufforstung..

dann kann man also positiv vermerken, dass Klimamodelle jetzt verbessert werden können. Sie sollen die langfristig stabilisierende Wirkung des Waldes auf die Lufttemperatur berücksichtigen. Der nächste Schritt wäre dann, dass die Klimamodelle auch die Wahrscheinlichkeit von Waldbränden in Abhängigkeit vom Temperatur-/Niederschlagsverlauf einberechnen.
…und so weiter, denn es gibt sicher noch viele Faktoren, die man in den heutigen Klimamodellen noch nicht berücksichtigt hat. Aber trotzdem eine interessante Langfristaussicht: irgendwann wird sich eine Kunsterde, simuliert in Software, ebenso real verhalten wie die wirkliche Erde.

Post Skriptum: Sollten sich die Lebensbedingungen auf der realen Erde dramatisch verschlechtern, wäre es vielleicht eine Option als Kunstmensch (Brain upgeloaded) auf einer simulierten Paradies-Erde geistig weiter zu existieren.

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