Does wind-induced pressure-pumping facilitate methane oxidation in upland soils?

• Applicants: Professor Dr. Martin Maier; Dr. Dirk Schindler
• Subject Area: Soil Sciences ; Atmospheric Science
• Term: from 2013 to 2023
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 235273584

Die Konzentration von Methan (CH4) in der Atmosphäre hat sich in den letzten 200 Jahren mehr als verdoppelt, womit CH4 im Kontext des Global Change das zweitwichtigste Treibhausgas darstellt. Böden können sowohl Quelle als auch Senke für CH4 sein, wobei gut belüftete Waldböden generell CH4 aufnehmen. Dabei hängt die CH4-Oxidationsrate von klimatisch beeinflussten Faktoren wie der Bodentemperatur und -feuchte ab, aber auch von Bodeneigenschaften wie Gefügestruktur, Textur und chemischen Eigenschaften. Viele dieser Parameter haben direkten Einfluss auf die Bodenbelüftung. Die CH4-Oxidation in Böden scheint durch die Versorgung mit atmosphärischem CH4 limitiert zu sein, was der Bodenbelüftung eine Schlüsselfunktion zukommen lässt.Unser Ziel ist es, die Wichtigkeit von Gastransportprozessen in der Bodenluft für die CH4 Oxidation in Waldböden auf verschiedenen Skalen-Ebenen zu untersuchen. Durch den Einsatz innovativer Feldmethoden wollen wir die Variabilität der Methan-Konsumption von der kleinräumigen Skala (0.1 m) bis zur Standortebene untersuchen. Zusätzlich zu den räumlichen Ebenen wollen wir den Einfluss von Umweltfaktoren auf den zeitlichen Verlauf der CH4-Konsumption im Jahresverlauf untersuchen. Basierend auf aktuellen Ergebnissen stellen wir die Hypothese auf, dass Turbulenz-induzierte Druckfluktuationen den Gastransport in Böden beschleunigen, und damit auch die CH4-Oxidationsrate des Bodens.Um horizontale Muster der CH4-Oxidationsraten besser zu verstehen, wollen wir die vertikale Verteilung der CH4-Oxidation berücksichtigen, indem eine weiterentwickelte Gradienten-Methode angewendet wird. Analog zur geophysikalischen Technik der Electrical Resistivity Tomography wollen wir eine Gas Diffusivity Tomography entwickeln. Durch den Einsatz von Tracer-Gasen und Finite-Elemente Modellierung wollen wir die räumliche Verteilung des Gasdiffusionskoeffizienten im Bodens in situ bestimmen, und damit auch die räumliche Verteilung der Methankonsumption im Boden ableiten.

• DFG Programme: Research Grants