ETH-Klimablog - Klimaforschung - Vegetation als wichtige Wasserpumpe für die Atmosphäre

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Vegetation als wichtige Wasserpumpe für die Atmosphäre

28.05.2013 von

Ein grosser Teil des Niederschlags über Landoberflächen wird durch die Pflanzen wieder in die Atmosphäre gebracht. Dies zeigt eine kürzlich in «Nature» erschienene Studie1 anhand von Wasserisotopenmessungen im Niederschlag und in Seen und Flüssen aus verschiedenen Regionen der Welt. Die Vegetation spielt somit eine Schlüsselrolle für den Wasserkreislauf über den Kontinenten.

Viele Leute verknüpfen Wasserisotope mit der Untersuchung von Eisbohrkernen und der Rekonstruktion vergangener Klimabedingungen. Klimarekonstruktionen sind in der Tat ein wichtiges Anwendungsgebiet der Wasserisotope in der Atmosphären- und Klimaforschung. Die Anzahl schwerer Wasserisotope (z.B. H₂18O) in der Luft kann neuerdings mit hoher Genauigkeit auch auf kurzen Zeitskalen (ein paar Sekunden) bestimmt werden.

In meinem letzten Blogbeitrag habe ich beschrieben, wie solche Wasserisotopenmessungen für die Untersuchung wichtiger Prozesse wie Verdunstung und Niederschlagsbildung genutzt werden können. Wasserisotopenmessungen haben damit ein grosses Potential für die Verbesserung der Modellierung des atmosphärischen Wasserkreislaufs.

Eindeutiger «Fingerabdruck» der Pflanzenverdunstung

Für viele Prozesse, wie beispielsweise die Rolle der Pflanzen für die Landoberflächenverdunstung, gibt es keine einfache direkte Messmethode, mit welcher die Prozessbeschreibungen in den Wetter- und Klimamodellen überprüft werden können. Isotopenmessungen können dabei behilflich sein. Die direkte Verdunstung von Wasser aus dem Boden oder von Gewässern hinterlässt im Isotopengehalt des Wasserdampfs in der Atmosphäre einen messbaren Fingerabdruck. Dieser Fingerabdruck ist eindeutig unterscheidbar von jenem der Pflanzenverdunstung (Transpiration).

Bei dem für das Pflanzenwachstum unerlässlichen Prozess der Photosynthese nehmen die Pflanzen über kleine Spaltöffnungen in ihren Blättern CO₂ auf. Dabei verdunstet ein Teil des Blattwassers. Dieser Prozess der Pflanzentranspiration läuft völlig anders ab als die Bodenwasserverdunstung. So wirkt sich die Pflanzenverdunstung auf die schweren Wasserisotope anders aus als die Boden-, Fluss- oder Seewasserverdunstung.

Gute Modellierung der Verdunstung hilft uns, Süsswasserreserven effizient zu bewirtschaften

Die Verdunstung des Wassers an der Erdoberfläche ist ein Schlüsselprozess im Klimasystem. Über die Verdunstung von Oberflächenwasser, den atmosphärischen Transport von Wasserdampf und die Niederschlagbildung über dem Land werden unsere Süsswasserreserven erneuert. Eine möglichst gute Darstellung des Verdunstungsprozesses in den Klimamodellen ist zentral, damit wir Veränderungen der Niederschlags- und Verdunstungsmuster voraussehen und unsere Süsswasserressourcen effizient bewirtschaften können.

 

1 Jasechko, S., Sharp, Z. D., Gibson, J. J., Birks, S. J., Yi, Y. and Fawcett, P. J., Terrestrial water fluxes dominated by transpiration, Nature, 496, 347-350, 10.1038/nature11983.

Zur Autorin

Mit diesem Artikel verabschiedet sich Franziska Aemisegger als Autorin des ETH-Klimablogs. Franziska hat diesen April ihre Doktorarbeit am Institut für Atmosphäre und Klima der ETH Zürich abgeschlossen. Zurzeit arbeitet sie an einem PostDoc-Projekt am Institut für Atmosphäre und Klima. Persönliches Zitat und Biografie

 





Kommentare (2) >Alle Kommentare aufklappen>Alle Kommentare zuklappen

Dies ist nicht die einzige Rolle, welche die Biosphäre spielt. Mindestens so wichtig wie die von Herrn Martin Holzherr erwähnten Geoengineering Möglichkeiten ist die Tatsache, dass die Biopshäre zurzeit grosse Mengen an Kohlenstoff speichert, die aus Sicht des Klimaschutzes in erster Linie mal dort bleiben sollten. Im letzten IPCC Bericht schätzten wir diese Menge auf 3449 PgC (Fischlin et al, 2007, Fig. 4.1), wobei zu beachten ist, dass hier zum ersten Mal der Bodenkohlenstoff bis zu 1 m Tiefe weltweit mitberücksichtigt worden ist. Dies bedeutet grob fast das 4.5-fache der Menge, die zur Zeit in der Atmosphäre ist. Der Schutz dieser bestehenden Vorräte erachte ich als vorrangig und muss m.E. unbedingt mitbeachtet werden, wenn Geoengineering Verfahren wie Biochar in Erwägung gezogen werden.

Ich bin gleicher bzw. anderer Meinung: Daumen hoch 2 Daumen runter 0

Wirklich interessante Ergebnisse. Wer hätte erwartet, dass 80 bis 90% des über den Landmassen verdunsteten Oberflächenwassers durch Pflanzen in die Luft gebracht, also transpiriert, wird. Die Physik der Erdoberfläche und Erdatmosphäre scheint sehr stark durch die Biosphäre geprägt zu werden, noch stärker als man bis anhin annahm.
Nicht nur beim Wasserkreislauf, auch beim CO2-Kreislauf spielen Pflanzen an Land und im Wasser eine entscheidene Rolle. Eine so wichtige Rolle, dass man durch Sequestrierung einer grossen Menge von Pflanzen (wenn sie absterben), den CO2-Gehalt der Atmosphäre deutlich verändern könnte. Die Studie Irrigated afforestation of the Sahara and Australian Outback to end global warming kommt beispielsweise zum Schluss, dass eine über künstliche Bewässerung ermöglichte Bewaldung der Sahara und des australischen Outbacks die anthropogenen CO2-Emissionen ohne weiteres kompensieren könnte, wenn die Bäume (z.B. schnellwachsender Eukalyptus) am Ende ihres Lebens im Boden sequestriert würden.
Auch die Idee Biomasse zu verkohlen und damit Erde zu „düngen“, bekannt als Terra preta (BioChar) könnte einen ähnlichen Geoengineering-Effekt haben und wird auch im Zusammenhang mit ViertGeneration-Biotreibstoffen erwähnt .
Allerdings sind all diese Projekte von so ungeheuerem Ausmass, dass ihre Realisierungschancen gering erscheinen.
Doch solche „gutartigen“ Geoengineering-Methoden sollte man nicht zum Vornherein ausschliessen, zumal sie nur solange angewendet werden müssen bis die atmosphärischen CO2-Werte genügend gesunken sind. Sinnvoll wären sie allerdings wohl nur, wenn der Mensch bereits beschlossen hätte, die technischen CO2-Emissionen einzustellen.

Ich bin gleicher bzw. anderer Meinung: Daumen hoch 1 Daumen runter 1

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