Enschlüsseln des Kohlenstoffkreislaufs in tropischen Mooren

Integrierter Forschungsansatz

Dieses Forschungsprojekt vereint drei sich ergänzende Ansätze, um unser Verständnis der Kohlenstoffdynamik in Torfmooren auf der Insel Borneo zu verbessern. Zu diesen Ansätzen gehören fortschrittliche In-situ-Messverfahren wie Eddy-Kovarianz-Beobachtungen, fernerkundungsbasierte Modellierung sowie die Integration in Erdsystemmodelle (ECMs), darunter CLM5 und LPJmL.

• Moderne In-situ-Messmethoden, insbesondere die Eddy-Kovarianz-Methode (EC), ermöglichen hochpräzise Beobachtungen des Kohlenstoff- und Energieaustauschs zwischen Ökosystemen und der Atmosphäre. Diese Messungen sind jedoch in der Regel auf relativ kleine räumliche Bereiche beschränkt, die meist eine Fläche von etwa 1–5 km² abdecken. Obwohl die grundlegenden Konzepte der EC-Methode erstmals in den späten 1950er und frühen 1960er Jahren eingeführt wurden, kam es erst in den späten 1980er und frühen 1990er Jahren zu einer breiteren experimentellen Anwendung und Validierung. Seitdem hat sich die Technik erheblich weiterentwickelt und ist zu einem zunehmend fortschrittlichen und zuverlässigen Ansatz für die Untersuchung von Wärme- und Spurengasflüssen im Rahmen der Wechselwirkungen zwischen Ökosystemen und der Atmosphäre geworden (siehe Montgomery 1948; Swinbank 1951; Obukhov 1951; Baldocchi 2003; Foken et al., 2011).
• Fernerkundungsbasierte Modelle, wie das weit verbreitete Vegetation Photosynthesis Model (VPM), bieten wertvolle Möglichkeiten zur Abschätzung der Kohlenstoffaufnahme durch die Vegetation mittels Photosynthese (unter Verwendung von Satellitendaten wie MODIS LAI und FAPAR), die gemeinhin als Bruttoprimärproduktion (GPP) bezeichnet wird. Diese Ansätze sind unerlässlich für ein besseres Verständnis der Kohlenstoffdynamik über größere räumliche Skalen hinweg, da sie entscheidende Informationen über die räumliche und zeitliche Variabilität der Ökosystemproduktivität liefern.
• Die Bewertung von Strategien zur Torfmoorbewirtschaftung erfordert fundierte Untersuchungen der Ökosystemprozesse. Punktuelle Messungen, wie beispielsweise Beobachtungen von CO₂- und CH₄-Flüssen, erfassen jedoch häufig die erheblichen räumlichen Schwankungen innerhalb von Torfmoorlandschaften nicht ausreichend, was bei der Hochrechnung auf größere Regionen zu erheblichen Unsicherheiten führt. Daher ist die Integration dieser Beobachtungen in Erdsystemmodelle (ESMs) unerlässlich. Als fortschrittliche Klimamodellierungswerkzeuge sind ESMs in der Lage, biogeochemische Prozesse und deren Wechselwirkungen mit dem physikalischen Klimasystem explizit darzustellen. Dies ermöglicht die Simulation nicht nur der physikalischen Klimadynamik, sondern auch der biologischen und chemischen Rückkopplungsmechanismen, die mit Ökosystemprozessen verbunden sind, einschließlich der Auswirkungen anthropogener Aktivitäten auf das Erdsystem (Flato 2011).