FOR 1695: Agricultural Landscapes under Global Climate Change - Processes and Feedbacks on a Regional Scale
Biology
Geosciences
Mathematics
Final Report Abstract
In der Forschungsgruppe 1695 wurde in zwei klimatisch und naturräumlich unterschiedlichen Landschaften Südwestdeutschlands, dem Kraichgau und der Mittleren Schwäbischen Alb, untersucht, wie sich Agrarlandschaften hinsichtlich ihrer Struktur und Funktionen unter dem Klimawandel in der Zukunft entwickeln könnten. Der Schwerpunkt wurde auf methodische Neuentwicklungen gelegt, die ermöglichen, bisher ungenügend in Modellen abgebildete Rückkopplungen im Landsystem zu berücksichtigen, insbesondere zwischen Atmosphäre und Boden-Pflanze, Klima und Landnutzung sowie kurz- und langfristiger Anpassung von heterogenen landwirtschaftlichen Betrieben. Um die Vegetationsentwicklung in Abhängigkeit von der sich mit dem Klimawandel ändernden Jahreswitterung dynamisch berechnen zu können, wurde das Landoberflächenmodell NOAHMP mit dem Pflanzenwachstumsmodell GECROS gekoppelt. Das gekoppelte Modell wurde in das weltweit verwendete Klimamodell WRF 4.0 integriert. Weiterhin wurde das Hohenheimer bioökonomische Multiagenten-Modellsystem MPMAS_XN für die Verwendung auf Höchstleistungsrechnern weiterentwickelt. Durch Kombination mit dem Klimamodell wurde ein weltweit einzigartiges, integriertes Landsystemmodell geschaffen, das in der Lage ist, die genannten Rückkopplungen quantitativ zu berücksichtigen. Zur Untersuchung von realen Prozessen in der Landschaft wurden umfangreiche gemeinschaftliche Messungen an Intensivstandorten und auf weiteren, über die beiden Landschaften verteilten Flächen durchgeführt. Die Messdaten wurden auf vielfältige Weise genutzt, um Prozesse und Rückkopplungen im System Boden-Pflanze-Atmosphäre und ihre Abhängigkeit von Umweltbedingungen zu quantifizieren, Mess- und Auswertungsmethoden zu verbessern sowie die Modelle zu testen. Hinzu kamen umfangreiche sozioökonomische Datenerhebungen mit neuer Methodik. Mit den Daten aus dem Vorgängerprojekt PAK 346 steht nun ein umfangreicher Datensatz zur Verfügung, anhand dessen integrierte Modelle parametrisiert, überprüft und weiterentwickelt werden können. Die Arbeiten zur Rückkopplung zwischen Atmosphäre und Boden-Pflanze-System sind abgeschlossen. Bis zum Ende der Projektlaufzeit (Ende 2019) werden noch Impact-Studien zur Quantifizierung von Rückkopplungen zwischen Klima und Landnutzung sowie Klimaanpassung und Agrarstrukturwandel folgen. Die Forschungsgruppe 1695 hat die interdisziplinäre Zusammenarbeit der beteiligten Fachgebiete in Hohenheim sehr erfolgreich vorangebracht, sowohl im Bereich der Messtechnik als auch im Bereich der Modellentwicklung und Nutzung von Höchstleistungsrechnern. Die Ergebnisse wurden in bisher 67 referierten wissenschaftlichen Artikeln veröffentlicht, darunter 24 Gemeinschaftspublikationen. Mit dem in FOR 1695 realisierten Bioökonomischen Modellsystem liegt ein Werkzeug vor, das auf weitere komplexe agrar- und umweltwissenschaftliche Fragestellungen, z.B. zur Quantifizierung der Folgen von Handlungsoptionen und Politikinterventionen in der Landwirtschaft, angewendet werden kann.
