Verbesserte Abschätzung der Bruttoprimärproduktion

• Antragsteller: Dr. Tarek El-Madany, seit 9/2021
• Fachliche Zuordnung: Ökologie und Biodiversität der Pflanzen und Ökosysteme ; Biochemie und Biophysik der Pflanzen ; Geodäsie, Photogrammetrie, Fernerkundung, Geoinformatik, Kartographie ; Pflanzenphysiologie
• Förderung: Förderung von 2018 bis 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 404943228

Die Größe der terrestrischen Kohlenstoffsenke hängt vom Verhältnis der Bruttoprimärproduktion (GPP), das ist die primäre Kohlenstoffaufnahme durch Pflanzen aus der Atmosphäre, und der Ökosystematmung (ER), das ist die Summe der Atmungsprozesse aller Lebewesen eines Ökosystems, ab. Momentan sorgt die terrestrische Kohlenstoffsenke dafür dass ca. ein Viertel des vom Menschen emittierten Kohlendioxids aus der Atmosphäre entfernt wird, was die vom Menschen verursachte globale Erwärmung signifikant reduziert. Leider ist es nicht möglich die GPP direkt zu messen, diese wird stattdessen mittels einer Kombination aus Messungen und Modelrechnungen abgeschätzt. Der populärste Ansatz verwendet dazu Messungen des Nettokohlendioxidaustausch, welcher dann die GPP- und ER-Komponenten aufgetrennt wird, was aber mit einer Reihe von bekannten Problemen behaftet ist. Die daraus resultierenden Unsicherheiten von GPP und ER erschweren es belastbare Aussagen über die Größenordnung der terrestrischen Senke unter wahrscheinlichen zukünftigen Klima- und Landnutzungsszenarien zu machen. Die Zielsetzung dieses Projektes ist es die Unsicherheit der aktuellen GPP, und in weiterer Folge, ER-Abschätzungen durch die gleichzeitige Anwendung zweier neuartiger Ansätze, Messungen des Carbonylsulfidaustausch und der sonneninduzierten Fluoreszenz, zu reduzieren. Der Vorteil von Carbonylsulfid gegenüber Kohlendioxid liegt darin dass ersteres in ähnlicher Weise von Blättern aufgenommen wird, es im Gegensatz zu Kohlendioxid aber zu keiner Abgabe kommt, auf Basis dessen eben die GPP abgeschätzt werden kann. Sonneninduzierte Fluoreszenz meint Sonnenlicht das vom Blattchlorophyll absorbiert, dann aber als Licht längerer Wellenlänge wiederum abgegeben wird. Da die Photosynthese und Fluoreszenz miteinander in Konkurrenz um die gleiche absorbierte Energie stehen, besteht eine Beziehung zwischen den beiden. Die dem Projekt zu Grunde liegende Hypothese ist dass die Kombination dieser beiden neuartigen Ansätze, weil sie komplementäre Informationen über die GPP liefern, zu einer Reduktion der Unsicherheit von GPP gegenüber Schätzungen die auf Kohlendioxidflüssen basieren führt. Bislang, wurden diese beiden Ansätze nur einzeln angewendet – durch die im beantragten Projekt geplante gleichzeitige Anwendung wird erwartet dass deren Stärken besser ausgenützt werden können. Zur Erreichung dieser Zielsetzung wird im beantragten Projekt ein Ansatz verfolgt im Rahmen dessen gleichzeitige Messungen von Kohlendioxid- und Carbonylsulfidflüssen und sonneninduzierter Fluoreszenz während zweier Feldkampagnen in zwei unterschiedlichen Ökosystemen und in einem Mesokosmen-Experiment, mit Modellsimulationen mit einem prozess-orientiertem Model kombiniert werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Österreich
• Kooperationspartner: Professor Dr. Georg Wohlfahrt, Ph.D.
• Ehemaliger Antragsteller: Dr. Mirco Migliavacca, Ph.D., bis 8/2021