ETH Life - wissen was laeuft

Die tägliche Web-Zeitung der ETH Zürich - in English

ETH Life - wissen was laeuft ETH Life - wissen was laeuft
ETH Life - wissen was laeuft
Home

ETH - Eidgenoessische Technische Hochschule Zuerich - Swiss Federal Institute of Technology Zurich
Rubrik: Science Life
English Version English Version
Print-Version Drucken
Publiziert: 19.09.2006 06:00

ETH-Studie zur Rolle der Bodenfeuchte
Unbeständige Sommer

Die Bodenfeuchte spielt für die künftige Klimaentwicklung Europas eine entscheidende Rolle. Forschende der ETH Zürich konnten nachweisen, dass der Austausch zwischen Boden und Atmosphäre ein wichtiger Grund ist, warum das Klima im Sommer künftig variabler wird. Das hat auch Konsequenzen für die Land- und Forstwirtschaft.

Felix Würsten

Das Sommerklima Europas wird sich in den nächsten Jahrzehnten markant verändern: Die durchschnittlichen Temperaturen werden ansteigen, gleichzeitig wird das Klima in diesen Monaten auch variabler. Zu diesem Schluss kamen Forschende der ETH Zürich (1) bereits vor zwei Jahren, als sie den Extremsommer 2003 genauer untersuchten. Dabei zeigte sich, dass gegen Ende dieses Jahrhunderts extreme Hitzewellen nichts Ungewöhnliches mehr sein werden.

Warum genau das europäische Sommerklima variabler sein wird, ist allerdings nach wie vor umstritten. So deutete eine in der Fachzeitschrift "Science" erschienene Studie darauf hin, dass Verschiebungen im globalen Zirkulationsmuster für die Zunahme der Variabilität verantwortlich sein könnten. Andere Studien wiederum kamen zum Schluss, dass Prozesse an der Landoberfläche eine prominente Rolle spielen. Diese Hypothese war bisher jedoch umstritten, da das Global Land-Atmosphere Coupling Experiment (GLACE) (2) darauf hindeutete, dass solche Prozesse für das heutige Klima Europas eher zweitrangig sind.

Bestätigung der These

Sonia Seneviratne und weitere Forscher vom Institut für Atmosphäre und Klima (IAC) der ETH Zürich konnten diese These nun aber bestätigen. Wie die Wissenschaftler letzte Woche in der Zeitschrift "Nature" (3) berichtet haben, wird das künftige Sommerklima massgeblich durch die Wechselwirkungen zwischen der Landoberfläche und der Atmosphäre geprägt: Ohne diesen Faktor kann die Zunahme der Variabilität nicht erklärt werden.

"Je stärker die Temperaturen im Sommer ansteigen, desto mehr Wasser verdunstet aus dem Boden", erklärt Seneviratne den Zusammenhang. "Genau dies wiederum wirkt der Erwärmung entgegen, weil durch die Verdunstung ein Teil der einfallenden Sonnenstrahlung aufgefangen wird." Die Feuchte des Bodens hat also einen direkten Einfluss auf die Lufttemperatur. Ist nun der Boden in regenarmen Perioden ausgetrocknet, kann sich die Luft stark erhitzen, weil der dämpfende Effekt der Verdunstung entfällt. In feuchten Jahren wiederum verhindert die Verdunstung ein übermässiges Ansteigen der Temperaturen.

Entgegen den Resultaten der GLACE-Studie konnten die Wissenschaftler auch zeigen, dass im Mittelmeergebiet die Wechselwirkung zwischen Atmosphäre und Boden bereits heute ein wichtiger Klimafaktor ist. Unter den künftigen klimatischen Bedingungen wird dieser Mechanismus noch in weit grösserem Umfang zum Tragen kommen. Vor allem in Zentral- und Osteuropa ist mit einer markanten Zunahme der Variabilität zu rechnen.

Weitreichende Folgen

Die Resultate der Studie haben weitreichende Konsequenzen. Nimmt die Variabilität des Klimas im Sommer zu, stellt dies insbesondere die Landwirtschaft vor grosse Herausforderungen. "Die Reaktion der Pflanzen auf die Bodenfeuchte ist nicht linear", erklärt Jürg Fuhrer von der Forschungsanstalt Agroscope Reckenholz-Tänikon. "Wenn das Klima variabler wird und Extremereignisse häufiger werden, wird es auch mehr Jahre geben, in denen Staunässe oder vor allem Trockenheit die Ernteerträge reduzieren."

Allerdings, so konnten Fuhrer und seine Mitarbeiter zeigen, kann sich die Landwirtschaft bis zu einem gewissen Grad an die neuen Verhältnisse anpassen. So hat eine Studie zum Anbau von Mais in der Ostschweiz gezeigt, dass mit der Vorverlegung der Anbauzeit und der Wahl wärmeliebender Sorten die durchschnittlichen Erträge vorerst aufrechterhalten werden können. Auch bei anderen Kulturen etwa Kartoffeln oder Grünland könnte sich die Klimaerwärmung in den nächsten 20 bis 30 Jahren durchaus positiv auswirken. "Etwas trockener und etwas wärmer ist nicht schlecht", bringt es Fuhrer auf den Punkt. "Doch irgendwann wird es kippen." Die Simulationen zum künftigen Maisanbau hätten zudem gezeigt, dass die Anpassungsfähigkeit ihre Grenzen habe. "Egal was man macht, die Erträge werden wesentlich stärker schwanken als bisher." Das könnte die Bauern vor ökonomische Probleme stellen.


weitermehr

Weitreichende Verschiebung: Die beiden Karten zeigen, wie wichtig der Austausch zwischen Land und Atmosphäre für die Variabilität der Sommertemperaturen in Europa ist (in Prozent ausgedrückt). Unter den heutigen Bedingungen (oben) spielt die Bodenfeuchte vor allem in Südeuropa (Südfrankreich, Italien, Balkan) eine grosse Rolle. Gegen Ende des Jahrhunderts (unten) wird sie vor allem in Zentral- und Osteuropa ein dominierender Faktor sein. gross

Die neue Studie der ETH-Klimaforscher wirft aber auch in umgekehrter Richtung neue Fragen auf. "Wenn die Bodenfeuchte das Klima derart stark beeinflusst, dann müsste man genauer untersuchen, inwieweit die Landwirtschaft das Klima verändern kann", erläutert Fuhrer. Bereits gebe es erste Hinweise, dass zum Beispiel die grossflächige Bewässerung im mittleren Westen der USA und in Asien einen Einfluss auf das Klima haben könnte.

Veränderte Landschaft

Wird das Klima unbeständiger, hat das auch für die Wälder Konsequenzen. Je nach Waldtyp wirkt sich eine Zunahme der Variabiliät ähnlich stark auf die Artenzusammensetzung aus wie ein Anstieg der durchschnittlichen Temperatur, erklärt Harald Bugmann, Professor am Institut für Terrestrische Ökosysteme der ETH Zürich.

Mit Hilfe des Landschaftsmodells LandClim haben Bugmann und seine Mitarbeiter untersucht, wie sich die prognostizierte Klimaänderung auf die Gebirgswälder in der Schweiz auswirken wird. (4) "Unsere Studie zeigt, dass beispielsweise im Gantertal im Kanton Wallis in den nächsten Jahrzehnten ein ganz anderes Landschaftsbild entstehen dürfte." Die Baumgrenze wird markant ansteigen, und der heute dominierende Fichtenwald wird sich in höhere Lagen ausbreiten.

Auf der Höhenstufe 1100 bis 1900 Meter also dort, wo sich im Wallis und andernorts viele Siedlungen befinden werden hingegen vor allem Mischbestände aus Laubbäumen und Waldföhren wachsen. Bemerkenswert ist der Einfluss auf die Dichte des Waldes: Heute findet man auf dieser Höhenstufe knapp 250 Tonnen Biomasse pro Hektare; gegen Ende des Jahrhunderts dürften es gerade noch 70 Tonnen sein. "Wir werden dort also eine offene, 'savannenähnliche' Vegetation antreffen", interpretiert Bugmann die Zahlen. Hauptgrund für die Ausdünnung sind die Waldbrände, die auf Grund der stärkeren Klimavariabilität und besonders wegen der geringeren Niederschläge im Sommer wesentlich häufiger vorkommen werden. "Alle paar Jahrzehnte wird die Landschaft einmal abbrennen", hat Bugmann berechnet. Für ihn ist klar, dass derart ausgedünnte Wälder die heutige Schutzfunktion nicht mehr erfüllen können.


Fussnoten:
(1) Siehe dazu auch "ETH Life"-Artikel "Ein Vorbote der Klimazukunft": www.ethlife.ethz.ch/articles/tages/Hitzesommer.html
(2) Siehe dazu: http://glace.gsfc.nasa.gov/
(3) Seneviratne et al.: Land-atmosphere coupling and climate change in Europe. Nature, Volume 443, pp. 205209 (2006).
(4) Schumacher und Bugmann: The relative importance of climatic effects, wildfires and management for future landscape dynamics in the Swiss Alps. Global Change Biology 12, 1435-50 (2006).



Sie können zu diesem Artikel ein Feedback schreiben oder die bisherigen lesen.




!!! Dieses Dokument stammt aus dem ETH Web-Archiv und wird nicht mehr gepflegt !!!
!!! This document is stored in the ETH Web archive and is no longer maintained !!!