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Abb.1: Messturm der
Forschungsstation ZOTTO: Max-Planck-Forscher untersuchen in der
sibirischen Taiga die Wechselwirkungen zwischen Erderwärmung und
Treibhausgasen. Der 300 Meter hohe Turm ermöglicht Messungen in
der "Mixed Layer", einer homogenen Luftschicht, welche die
variierenden Treibhausgas-Aktivitäten der Bodenvegetation
ausblendet und damit unverzerrte Messungen in der Atmosphäre
erlaubt.
Bild: Max-Planck-Institut für
Biogeochemie, Jena |
Die Ursache des Klimawandels ist umstritten -
doch der Mensch dürfte wesentlich für die Erderwärmung verantwortlich
sein. Er setzt durch Nutzung fossiler Energieträger und durch
intensive Landwirtschaft große Mengen der Treibhausgase Kohlendioxid,
Methan und Lachgas frei. Doch bislang fehlen zuverlässige
Untersuchungen über die langfristige Entwicklung der Treibhausgase in
großflächigen Gebieten. Wie sich die steigenden Temperaturen etwa auf
den globalen Kohlenstoffkreislauf auswirken und damit den Klimawandel
verstärken, ist deshalb heute noch nicht abzusehen.
Genau diese Wechselwirkungen untersuchen zukünftig
die Wissenschaftler aus den Max-Planck-Instituten für Biogeochemie und
Chemie sowie des russischen Sukachev Forstinstituts mit der "Zotino
Tall Tower Observation Facility" (ZOTTO). Die Forschungsstation liegt
abgeschieden in der sibirischen Taiga nahe dem Ort Zotino - in einer
Region, die der Mensch zunehmend beeinflusst, etwa durch Waldrodungen.
Angrenzende Städte, deren Treibhausgas-Emissionen die Messungen
verzerren könnten, gibt es dort aber nicht.
Die borealen und arktischen Landmassen Sibiriens
gelten als "Hotspot" im globalen Kohlenstoffkreislauf: In den
sibirischen Nadelwäldern binden etwa zehn Prozent des weltweiten
Kohlenstoffs. Allerdings stiegen in den vergangenen Jahrzehnten die
durchschnittlichen Sommertemperaturen großer Gebiete Sibiriens um bis
zu zwei Grad Celsius - und Klimasimulationen prognostizieren eine
weitere Zunahme. Meteorologen rechnen damit, dass diese Erderwärmung
den sibirischen Kohlenstoffkreislauf allmählich verändert. Zotino
eignet sich deshalb besonders gut, um Wechselwirkungen zwischen
Treibhausgasen und Erderwärmung zu untersuchen.
Mit dem 300 Meter hohen Messturm - dies entspricht
der Höhe des Eiffelturms ohne Antenne - stoßen die
Max-Planck-Wissenschaftler dabei in eine neue Sphäre der Erdatmosphäre
vor: die "Mixed Layer", eine Luftschicht in etwa 200 bis 2000 Metern
Höhe. "Dort können wir großräumige Änderungen von Treibhausgasen
erfassen und ihren Austausch nahe der Erdoberfläche beobachten", sagt
Ernst-Detlef Schulze, Direktor am Max-Planck-Institut für Biogeochemie,
der den Bau von ZOTTO in den vergangenen Jahren geleitet hat.
Die Höhe des Turmes ermöglicht es den Forschern,
verlässlichere Klimadaten zu erheben. Denn die relativ homogene
Luftschicht der Mixed Layer blendet das Hintergrundrauschen der
Bodenvegetation aus: Dort variiert die Kohlendioxid-Konzentration
wegen stark ausgeprägter Tag-Nacht-Zyklen der pflanzlichen
Photosynthese. Die verschiedenen Prozesse sind dann nur relativ schwer
voneinander trennen. Ein weiterer Vorteil hoher Türme: Sie erlauben
Messungen im vertikalen Profil über die Turmhöhe.
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Abb.2: Geographische Lage
von ZOTTO: Die Messstation in der sibirischen Taiga liegt etwa 500
km nordwestlich von Krasnoyarsk, der nächstgelegenen größeren
Stadt.
Bild: Max-Planck-Institut
für Biogeochemie, Jena |
Mit ZOTTO können die Wissenschaftler also sowohl
weiträumige als auch lokale Austauschprozesse zwischen dem Ökosystem
Sibiriens und der Atmosphäre erforschen. Damit schließt die Station
eine Skalierungslücke im kontinentalen Messsystem. Bislang basierten
Untersuchungen allein auf lokal eng begrenzten Prozessstudien oder
Fernerkundungen mit Weltraumsatelliten.
Neben meteorologischen Parametern, etwa Wind und
Feuchtigkeit, misst ZOTTO vor allem die Konzentrationen und
Mischungsverhältnisse der verschiedenen Treibhausgase. Mit
kurzfristigen Ergebnissen rechnen die Wissenschaftler allerdings
nicht. Denn das kontinentale Klima Sibiriens unterliegt starken
Temperaturschwankungen. Um die langfristigen Wechselwirkungen zwischen
Erderwärmung und Treibhausgasen zuverlässig darzustellen, müssen die
Forscher deshalb Daten über viele Jahre hinweg erheben.
Bereits seit 1993 arbeitet der
Max-Planck-Wissenschaftler Schulze in Sibirien - mit den Planungen für
den Bau einer festen Forschungsstation haben er und seine Kollegen
1999 begonnen. Die abgeschiedene Lage von ZOTTO stellte die Forscher
vor besondere logistische Herausforderungen. Dabei profitierten sie
von der engen Zusammenarbeit mit dem Institut für Forstwissenschaften
der Russischen Akademie der Wissenschaften. Die
Max-Planck-Gesellschaft hat die Errichtung der Station, die der
Wissenschaft in den kommenden 30 Jahren als Langzeit-Observatorium
dient, mit etwa 1,7 Millionen Euro finanziert.
[MAY] |
