Projektverbund „Bayerische Landschaften im Klimawandel“
Unterschiedliche Landschaften wie das Voralpenland, das Ammer-Einzugsgebiet oder der Bayerische Wald prägen das Gesicht Bayerns. Diese Landschaftsökosysteme sind einzigartig , auch hinsichtlich ihrer Belastungsfähigkeit durch Klimaveränderungen.
Bodenerosion ist ein wesentlicher Teilprozess des vom Menschen gesteuerten Erdsystems. Böden sind hervorragende Kohlenstoffspeicher und damit auch Senken für das „Klimagas“ Kohlendioxid (CO2). Die Vegetation auf diesen Böden ist der „Motor“ für den Austausch von Kohlenstoff mit der Atmosphäre: von der Atmosphäre zum Ökosystem (Vegetation und Böden) durch Photosynthese; vom Ökosystem zurück zur Atmosphäre durch Abbau- und Veratmungsprozesse. Die Effizienz der Ökosysteme als „Motor“ für diesen Austausch (und somit für die Funktion der Böden als Kohlenstoffspeicher) ist wesentlich gesteuert durch die Verfügbarkeit von Stickstoff, als wichtigster Nährstoffbestandteil. Für die Böden der bayerischen Kultur- und Agrarlandschaft gilt das in besonderem Maße.
Über 8.000 Jahre Landnutzungsgeschichte haben zu einer besonders hohen Anreicherung von Kohlenstoff und Stickstoff in Böden und verlagertem Bodenmaterial geführt. Die Transportpfade und Zwischenspeicher reichen von Bodensedimenten am Fuße eines Abhangs (sog. Hangkolluvien), entstanden durch Bodenerosion im Acker- und Grünland bis zu Bodensedimenten in den Talauen der Flüsse (sog. Alluvien). In allen Flusseinzugsgebieten Bayerns sind solche Alluvien zu finden, die u.a. als Auenlehme teils mehrere Meter mächtig sind. Sie speichern große Mengen an Kohlenstoff und sind leicht erodier- und verlagerbar.
Auenlandschaften spielen zudem eine entscheidende und zukünftig steigende Rolle im Hochwasserschutz. Die Entwicklungsgeschichte der bayerischen Flussauen und der Erhalt ihrer Sedimente und Böden als Kohlenstoffsenke sind auch heute und zukünftig mit dem Kultur- und Agrarlandschaftsmanagement im jeweiligen Einzugsgebiet verbunden. Daher ist die regionale Maßstabsebene zur Ausarbeitung von Anpassungsstrategien an Klima- und Landschaftswandel von besonderer Bedeutung. Diese Anpassungsstrategien werden über das moderne Landschaftsmanagement ausgeführt und berücksichtigen nicht zuletzt auch die Nachhaltigkeitsproblematik als eines der Zukunftsthemen im Rahmen der Global Change-Forschung.
Ziel des Projektverbunds
Die Ermittlung von Kohlenstoff- und Stickstoffmobilität in Landschaften im Umbruch.
Mitglieder des Projektverbund :
- Professor Dr. Jörg Völkel, Professur für Geomorphologie und Bodenkunde, Leitung des Verbundprojekts
- Professor Dr. Ingrid Kögel-Knabner, Lehrstuhl für Bodenkunde
- Professor Dr. Hans Peter Schmid, Lehrstuhl für Atmosphärische Umweltforschung
Teilprojekte:
Der Projektverbund (Laufzeit: 01.01.2015 – 31.12.2017) besteht aus drei Teilprojekten:
- Materialumlagerungen, Landnutzung in Geoarchiven (Prof. Völkel, TUM, (FF)
Anhand von Bodenprofilanalysen (Transsekte und entlang von Catenen) werden an ausgewählten Geoarchiv-Standorten, die alle im „TUM Critical Zone Observatory“ (u.a. Grün- und Ackerland, Flussauen im Voralpenraum und im Bayerischen Wald) liegen, Datenreihen erarbeitet, die übergreifende Aussagen zur Bodengenese, zur Materialumlagerung und zu den Stoffflüssen in Zusammenhang mit der klimarelevanten Speicherung von Kohlenstoff und Stickstoff und der wechselnden Landnutzung ableiten lassen. Zum Einsatz kommen neben Bohrungen nichtinvasive geophysikalische Messmethoden wie Refraktionsseismik, Bodenradar sowie 14C-Datierungen zur Altersbestimmung. - Stickstoff- und Kohlenstoffspeicherung in Humus, in Böden (Prof. Kögel-Knabner, TUM)
In ausgewählten, insbesondere auch tiefgründigen Bodenprofilen (Catenen) aus alluvialen und kollovialen Bereichen wird u.a. anorganischer und organischer Kohlenstoff und Stickstoff sowie Korngröße und Dichte bestimmt (Humusgehalt und -verteilung), um Speicherkapazität und Sättigung der Böden im Hinblick auf klimarelevante Faktoren bestimmen zu können. Daraus sollen Handlungsanweisungen erarbeitet werden, wie beispielhafte Böden auf kristallinem-saurem (Bayerischer Wald) im Vergleich zu carbonatisch-dolomitischem, gut gepuffertem Untergrund (Voralpenraum) behandelt und bewirtschaftet werden sollen, um deren Speicherfähigkeit für klimarelevante THG möglichst hoch und deren Freisetzung möglichst gering zu halten. - THG-Austausch, C- Austausch Vegetation und Atmosphäre (Prof. Schmid, KIT)
Im TERENO-voralpin Gebiet des Ammer Einzugsgebietes wird mithilfe von Eddy-Covariance-Messungen der flächenspezifische und quantitative Austausch von klimarelevanten THG, wie CO2 und CH4, zwischen terrestrischen Ökosystemen und der Atmosphäre gemessen. Ergänzend dazu werden mobile Feldmessungen durch numerische Modellierung der für den Austausch wichtigen biologischen und chemisch-physikalischen Prozess durchgeführt.
Fördersumme
1,2 Millionen Euro