Interaktionen zwischen Feuer, Vegetation und Klima

• Antragstellerin: Dr. Gitta Lasslop
• Fachliche Zuordnung: Ökologie und Biodiversität der Pflanzen und Ökosysteme
• Förderung: Förderung von 2016 bis 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 338130981

Dieses Projekt zielt darauf ab das Verständnis der Interaktionen zwischen Feuer, Vegetation und Klima zu verbessern. Insbesondere werde ich die Frage bearbeiten wann und wo diese Interaktionen multiple Gleichgewichte der Vegetation hervorrufen. Multiple Gleichgewichte haben Auswirkungen auf die Wiederstandsfähigkeit von Ökosystemen, einschließlich der Möglichkeit abrupter Zustandsänderungen. Aufgrund von theoretischen Analysen, Satellitendaten, Feldstudien und Simulationsstudien werden multiple Gleichgewichte der Vegetation aufgrund von Feuer-Vegetations-Interaktionen erwartet. Graslandschften fördern durch das feine Brennmaterial und ihr trockenes Mikroklima ein häufiges Auftreten von Vegetationsfeuern. Dies reduziert die Baumbedeckung. Auf der anderen Seite kann ein geschlossener Wald mit grobem Brennmaterial und feuchtem Mikroklima die Feuerwahrscheinlichkeit reduzieren. Dieses Feedback zwischen Feuer und Vegetation stabilisiert Ökosysteme mit hoher oder niederiger Baumbedeckung.Das Feedback zwischen Feuer und Vegetation wurde bisher nur durch regionale oder konzeptionelle Modelle erfasst. Die Implementierung eines komplexen Feuermodels in das Landoberflächenmodell JSBACH führte zum ersten Mal zu einem globalen Bild multipler Vegetationsgleichgewichte durch ein Feuer-Vegetations-Feedback.JSBACH hat den Vorteil ein globales Modell zu sein und die Möglichkeit an das MPI Erdsystemmodell gekoppelt zu werden. Regionale und offline Modelle (keine Kopplung zur Atmosphere) profitieren jedoch von einer besseren Evaluierung mit Beobachtungsdaten und einer detailierteren Beschreibung der Prozesse. Ich beabsichtige in diesem Projekt einen Vergleich zwischen Modellen unterschiedlicher Komplexität (JSBACH, LPJ-GUESS, aDGVM, aDGVM2) durchzuführen um die Robustheit der Modellsensitivität gegenüber dem Klima einzuschätzen und die Frage zu beantworten wie die Komplexität das Feedback zwischen Feuer und Vegetation beeinflusst. Die Landoberfläche hat durch Änderungen in Albedo, Evapotranspiration und die Oberflächenrauhigkeit einen starken Einfluss auf das Klima. Lokale Feuer-Vegetations-Prozesse, die den Zustand der Oberfläche ändern, könnten daher eine Veränderung des größerskaligen Klimas hervorrufen. Mit Hilfe des MPI Erdsystemmodells werde ich diese Skaleninteraktionen untersuchen und potentielle Effekte auf das Klima abschätzen.Zusätzlich zu den modellbasierten Analysen strebe ich einen Test der Modelle mit Beobachtungsdaten an. Neue hochaufgelöste Satellitendaten erlauben eine Abschätzung der Reaktion des Feuerregimes auf Änderungen in der Vegetationszusammensetzung. Die Analyse dieser Fernerkundungsdaten wird benutzt um die modellierte Sensitivität von Feuer gegenüber Vegetationsänderungen zu evaluieren. Die Ergebisse der Studien dieses Projektes werden zusammengefasst um zu beantworten wann und wo Interaktionen zwischen Feuer, Vegetation und Klima von Bedeutung sind und was die verbleibenden Wissenslücken im Verständnis der Interaktionen sind.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Mitverantwortliche: Matthew Forrest, Ph.D.; Dr. Simon Scheiter