Wetter
Almwiesen auf Zeitreise Auf der Suche nach dem Klima von übermorgen
Klimamodelle sind keine Wettervorhersage für morgen, sondern zeigen langfristige Veränderungen von Temperatur, Niederschlag und Kohlendioxid-Gehalt auf der Erde. Viele der alten Klimamodelle sind jedoch ungenau, denn sie berücksichtigen wichtige Prozesse nicht.
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Fakten der Woche
Wer weiß, was kommt, kann sich besser darauf einstellen. Uns Erdbewohnern sollen dass beim Thema Klima Klimamodelle ermöglichen. Die heißen heutzutage aber eigentlich eher Erdsystemmodelle, sagt Markus Reichstein vom Max-Planck-Institut für Biogeochemie in Jena. In Beziehung gesetzt werden dabei viele verschiedene Bereiche der Erde, zum Beispiel die Atmosphäre, die Landoberfläche, Ozeane und Eis.
Da das Erdklima von vielen Subsystemen bestimmt wird, sind Klimaprognosen eine extrem komplizierte Angelegenheit: Die Wechselwirkungen zwischen den Systemen sei schwer zu verstehen und zu beschreiben, erklärt Biogeochemiker Reichstein.
Das Klima ist ein Puzzle
Daten der Vergangenheit eingeben und den Computer rechnen lassen? So leicht sind Klimasimulationen nicht zu erstellen - und häufig sind sogar komplexere Modelle ungenau:
"Ich denke, sämtliche Modelle beruhen darauf, dass man Experimente macht und Daten sammelt, die als Grundlage dafür dienen können, künftige Szenarien zu erstellen. Generell werden viele von diesen Modellen aber von sehr vereinfachten Annahmen getragen: Zum Beispiel werden häufig Experimente in kleinen Töpfen gemacht, die sich leicht manipulieren lassen und dann versucht, hochzurechnen auf Ökosysteme oder vielleicht den ganzen Globus."
Prof. Dr. Michael Bahn, Universität Innsbruck
Auf reine Laborstudien wollen sich viele Wissenschaftler daher nicht mehr verlassen. Sie setzen zusätzlich auf Freilandversuche. Die sind zwar extrem aufwendig und teuer, doch ein gutes Korrektiv zu Laboruntersuchungen - und ein weiteres Stück im globalen Klima-Puzzle, das sich sogar für Wissenschaftler nicht so leicht zusammenstückeln lässt. Ein paar Beispiele:
Ökosysteme im Praxistest
Bergwiesen 1
Versuch:
Im Matschertal bei Bozen in den Südtiroler Alpen bekommen die Bergwiesen zu spüren, wie sich ein Leben im Jahr 2100 anfühlen könnte. Für einen Freilandversuch werden Bergwiesen ausgegraben und in tiefere Lagen umgesiedelt, das heißt von 2.000 Meter Höhe auf 1.500 und 1.000 Meter. Mit dieser Umsiedlungsaktion wird eine Temperaturerhöhung von drei Grad simuliert. Temperatur, Niederschlag und Windgeschwindigkeit werden von den umliegenden Wetterstationen ganztägig überwacht.
Ergebnis:
Die umgepflanzten Wiesenstücke fühlten sich auf 1.500 Meter so wohl, dass sie die Grashalmproduktion ankurbelten. Auf 1.000 Meter dagegen ging es den Wiesenstücken nicht mehr gut: Es war ihnen zu warm und sie drosselten den Wachstum. Zudem verbrauchten die Wiesenstücke mehr Wasser. Das ist eine besonders ungünstige Entdeckung, da es im Matschertal jetzt schon zu trocken ist.
Bergwiesen 2
Versuch:
Auch im Stubaital geht es den Bergwiesen an den Kragen. Bei diesem Freilandversuch wird untersucht, wie die Wiesen und die Wiesenbewohner auf Trockenheit reagieren und was dabei mit dem Kohlendioxid im Boden passiert. Ein Zusammenhang, der noch kaum erforscht ist. Dazu werden Zelte über Teile der Bergwiesen gespannt, die Regen abhalten. Das simuliert Trockenheit. Zum Vergleich untersuchen die Forscher, wie viel Kohlendioxid ein gewöhnliches Stück Bergwiese aufnimmt und wieder abgibt.
Ergebnis:
Das gewöhnliche Stück Bergwiese "veratmet" eingeleitetes Kohlendioxid rasend schnell, innerhalb von nur zwei Stunden. Der ausgetrocknete Bergwiesenbereich nimmt Kohlendioxid dagegen langsamer auf. Wird das Klima trockener, könnte dadurch der Treibhauseffekt noch verstärkt werden. Bei den Wiesenbewohnern zeigte sich, dass die Bergwiesen auf extreme Klima-Ereignisse mit einer Anpassung der Grasarten reagieren: Während einige Arten zunahmen, reduzierten sich andere Arten in der Pflanzendecke.
Buchen
Versuch:
In einem Waldstück in der Nähe von Bayreuth, Oberfranken, werden Buchenbestände getestet. Sie sollen besonders robust gegenüber Trockenheit reagieren. Doch gilt das auch für junge Buchen? Getestet werden die Bäume auf drei Flächen: mit natürlicher Regen-Bewässerung, mit idealer künstlicher Bewässerung und unter einer wasserdichten Plexiglashaube. Getestet wird auch wie viel Kohlendioxid der Waldboden aufnimmt und wieder in die Atmosphäre abgibt. Diese Rolle des Bodens wird in vielen Klimamodellen bisher noch nicht beachtet.
Ergebnis:
Die Buchen zeigen sich als wahre Anpassungsmeister. Sie kommen selbst mit extremer Trockenheit zurecht und können ihren Wasserbedarf reduzieren. Um an mehr Wasser heranzukommen, können sie zudem ihre Wurzelmasse vergrößern.
Kalkalgen
Versuch:
Im norwegischen Raune-Fjord testet ein 36-köpfiges Team mit deutschen, britischen und norwegischen Forschern, wie Algen auf "saures Wasser" reagieren, das heißt Wasser mit einem hohen Kohlenstoffdioxid-Gehalt. Untersucht wird das an einer ganz speziellen Kalkalge namens "Emiliania Huxley-i". Sie spielt eine wichtige Rolle im Klimahaushalt des Meeres, weil sie die Fähigkeit des Meeres erhöht, Kohlendioxid zu speichern und ein Klimagas produziert, das den Treibhauseffekt vermindert.
Ergebnis:
Das Resultat des Freilandversuchs ist noch erschreckender als das des Labortests: In Bereichen, in denen der Kohlendioxid-Gehalt des Wassers besonders hoch war, kam die Alge nicht mehr vor. Die Kalkalge reagiert damit empfindlicher auf "saures Wasser" als gedacht. Die Folgen, die das für die Nahrungskette im Meer hat, und damit für größere Planktonarten und Fische, lässt sich bisher nur ahnen: "Es ist momentan unheimlich schwer, vorherzusagen, in welche Richtung das ganze System geht", sagt Professor Ulf Riebesell vom Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung in Kiel.
Voraussagen, testen, überprüfen
Forscher kombinieren Daten verschiedener Quellen in ihren Erdsystemmodellen, um herauszufinden, wie unser Klima funktioniert und um die Wechselwirkungen der Natur besser zu verstehen. So fließen in die Berechnungen eigene und fremde Ergebnisse aus Freiland-Experimenten und Laborstudien mit ein sowie Daten von Mess-Stationen weltweit. Damit sollen die Modelle immer weiter verbessert werden.
"Das Spannende ist, dass wir die Natur immer wieder befragen: Wir generieren Hypothesen mit Modellen, wir machen Voraussagen und dann können wir das anhand von den Daten überprüfen, sehen, ob wir richtig lagen oder ob wir weitere Puzzleteile hinzufügen müssen."
Dr. Markus Reichstein, Max-Planck-Institut für Biogeochemie, Jena
Wissen umwandeln
Und was haben wir Erdbewohner von diesen Klima-Puzzeln? Die Bergbauern im Matschertal zum Beispiel, die ihre Wiesen für die Experimente zur Verfügung gestellt haben, bekommen an ihre Region angepasste Tipps, wie sie ihre Betriebe auf den Klimawandel vorbereiten können. Das gilt auch für die Forstbetriebe in Bayern, für die eine Übersicht erstellt werden soll, in welchen Regionen schon heute Buchen angepflanzt werden sollten. Die Kalkalge-Freilandversuche könnte zudem einmal für die Fischerei bedeutsam werden. Doch wie sich das Öko-System Meer künftig wandeln wird, ist noch gar nicht erforscht.
