Environmental responses of phenology to recent climate change and urbanisation
Final Report Abstract
Innerhalb dieses DFG-Projekts konnten aufgrund einer breiten Basis an Datensätzen (lange Zeitreihen des DWD, neu erhobene Daten wie meteorologische, phänologische, lufthygienische Daten, Daten zu Allergenen, Nährstoffen), mit einer Vielzahl von z.T. neuartiger Methoden ((Geo-) Statistik, Diskriminanzanalyse, Bayes’sche Statistik) in verschiedenen Untersuchungsgebieten (München, Ingolstadt, Frankfurt, Köln, Südbayern, Gesamtdeutschland, Campinas in Brasilien, Zugspitzregion) detaillierte Resultate über die Umweltreaktionen von Phänologie und von allergenen Pollen auf die rezente Klimaerwärmung und Urbanisierung erzielt werden. Da Städte sozusagen einen Blick in die Klimazukunft zulassen, war es uns möglich, den Frühling der Zukunft zu simulieren. Wir konnten zeigen, dass bereits eine Temperaturerhöhung von 1 °C eine Verfrühung der Birkenblüte um 3 Tage bewirkt. Erstmals wurde gezeigt, dass Hitzeperioden im Frühling, die im Rahmen der Klimaänderung ebenfalls zunehmen werden, jedoch zu einer eher zeitgleichen Blüte zwischen Stadt und Land führen. Dieses Ergebnis ist von fundamentaler Bedeutung für Pollenallergikern und beantwortet zum Teil die Frage, ob die künftige Klimaveränderung den Stadteffekt in der Phänologie eher maskieren oder verstärken wird. Neben der Temperatur, die mit Abstand die Phänologie am meisten beeinflusst, konnte auch erstmalig der bedeutende Einfluss der Nährstoffversorgung der Pflanzen aufgezeigt werden. Vor allem der Nährstoffgehalt von Kalium, Bor, Zink und Kalzium stand dabei im Vordergrund. Diese Elemente verbessern phänologische Modelle maßgeblich in ihrer Güte. Weitere wichtige Faktoren, welche die Phänologie beeinflussen, waren Standorthöhe, Exposition sowie weitere Landnutzungsvariablen. Dabei hat sich besonders der urban index als wertvoller Proxy für lokale Temperaturbedingungen erwiesen. Der Einbezug dieser kontinuierlichen Variablen wirkte den Einschränkungen entgegen, die bei einem herkömmlichen Stadt-Land-Vergleich auftraten. Hervorzuheben sind auch die neuen Erkenntnisse in der tropischen Stadtphänologie, welche im Detail nie zuvor untersucht worden sind. Für die analysierten tropische Baumarten standen Feuchtevariablen als Einflussfaktor in der Phänologie im Vordergrund. Nur die Phänologie von Tipuana tipu erwies sich als temperatursensitiv, wodurch diese Baumart sich für weitere stadtphänologische und - klimatische Untersuchungen in tropischen Städten Südamerikas besonders eignet. Die Urbanisierung / Klimaänderung wirkt sich zudem auf den Allergengehalt der Birkenpollen aus. Unsere interdisziplinär gewonnenen Ergebnisse deuten möglicherweise darauf hin, dass die Sensibilisierungsraten in der Stadt höher sind, wohingegen die Symptomatik auf dem Land stärker ausgeprägt ist – ein überraschendes Ergebnis, welches jedoch nicht auf die Lufttemperatur, sondern auf die troposphärische Ozonkonzentration zurückzuführen ist, welche durch den fortschreitenden Klimawandel sowie durch weitere Urbanisierung künftig weiter ansteigen wird. Es zeigte sich, dass die Ergebnisse des Projekts nicht nur der Wissenschaft dienen (z.B. durch die Entwicklung neuer Methoden, neue Erkenntnisse), sondern vor allem im Hinblick auf die menschliche Gesundheit von zentraler Bedeutung sind. Besonders hervorzuheben ist auch das Medieninteresse am Projekt. Berichte erschienen bereits in: Frankfurter Neue Presse, Donaukurier, Süddeutsche Zeitung, Münchner Merkur, ZDF.umwelt sowie INTV (teleschau).
Publications
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- (2011). The integration of plant phenology and land use data to create a GIS-assisted bioclimatic characterisation of Bavaria, Germany. Plant Ecology and Diversity, 4, 91-101
Jochner S, Heckmann T, Becht M, Menzel A
- (2012) Spatio-temporal investigation of flowering dates and pollen counts in the topographically complex Zugspitze area on the German-Austrian border. Aerobiology, 28, 541-556
Jochner S, Ziello C, Böck A, Estrella N, Buters J, Weichenmeier I, Behrendt H, Menzel A
(See online at https://doi.org/10.1007/s10453-012-9255-1) - (2012) The influence of altitude and urbanisation on trends and mean dates in phenology (1980-2009). International Journal of Biometeorology, 56, 387-394
Jochner S, Sparks TH, Estrella N, Menzel A
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Jochner S, Höfler J, Beck I, Göttlein A, Ankerst DP, Traidl-Hoffmann C, Menzel A
(See online at https://doi.org/10.1093/jxb/ert061) - (2013) Urban heat islands in tropical and temperate regions assessed by phenology. International Journal of Climatology
Jochner S, Alves-Eigenheer M, Menzel A, Morellato LPC
(See online at https://doi.org/10.1002/joc.3651)
