Biosphäre und regionaler Klimawandel Valeri Goldberg und Barbara Köstner Atmosphäre Biosphäre Menschlicher Einfluss Vielfältige menschliche Eingriffe in die natürliche Biosphäre wie Land- und Forstwirtschaft, Brandrodung, Urbani- sierung, Be- und Entwässerung, Bergbau und Immission führen zu unterschiedlicher Landnutzung. Landnutzung Menschlicher Einfluss Durch Verbrennung von Kohle, Öl und Gas sowie Massentierhaltung und Düngung werden sogenannte Treibhausgase (v.a. Kohlendioxid, Methan und Lachgas) in die Atmosphäre emittiert. Dies führt zu einer Verstärkung des natürlichen Treibhauseffektes der Erde. Globale Klimaänderung Natürlicher Einfluss Vulkanausbrüche (kurzfristig) und Schwankungen der Sonnenaktivität (kurz- und langfristig) sind natürliche Ursachen einer Klimaänderung im Zeitmaßstab von Jahrzehnten und Jahrhunderten. Natürlicher Einfluss Die Biosphäre wird natürlicherweise z.B. durch Wald- und Steppenbrände, Sturm, Dürre und Überschwemmung verändert. Regionaler Klimawandel Landnutzungsänderung Rückkopplungen mehr Winterstürme häufigere Hitze- und Dürreperioden im Sommer häufigere Starkniederschläge Abnahme der Schneemengen Reduzierung der Frostperioden Arten-, Sortenwahl Wasserversorgung Gentechnik Kohlenstoffspeicher Mögliche Folgen für Mitteleuropa Gegenmaßnahmen Anpassungsstrategien Auf der regionalen Ebene wird der globale Klimatrend durch Topographie und Landnutzung überprägt So zeigen sich räumliche Unterschied z.B. in der Temperatur (Abb. links), Niederschlag (Abb. Mitte) und der klimatischen Wasserbilanz z.T. deutlich stärker. Eingriffe des Menschen in den Energie- und Stoffhaushalt führen zu z.T. dramatischen Landnutzungsänderungen, die wiederum auf das regionale Klima rückwirken. Diese sich teilweise verstärkenden Rück- koppelungen führen u.a. zu irreversiblen Änderungen im regionalen Wasserhaushalt, wie z.B. im Gebiet des Aralsees. In den letzten 160 Jahren ist es unter Schwankungen global um ca. 0,8 °C wärmer geworden (linke Abbildung). Bei gleichbleibendem Kohlendioxid-Ausstoß werden bis zum Jahr 2100 deutlich größere Erwärmungsraten erwartet. In Mitteleuropa wird die Mitteltemperatur wahrscheinlich um 2-4 °C ansteigen (rechte Abbildung) Räumliche Verteilung der Temperatur (°C) in Thüringen (links) , und des korrigierten Niederschlags (mm) sowie der klimatischen Wasserbilanz in Sachsen in den Normalperioden 1971-2000 und 2071-2000. Ergebnisse des statistischen Modells WETTREG2010 (rekis.org) Landnutzungs- verteilung im Oberen Elbtal Quelle: Satellitenbildatlas Deutschland Weltbild Verlag, 1996 Klima und Vegetationsverteilung Europas (aus: Atlas der Erdkunde, Haack, Gotha, 1978) Wechselwirkung Mit zunehmender Temperatur und Trockenheit steigt die Waldbrandgefahr. Bereits heute werden im Mittelmeerraum große Waldflächen durch Brand vernichtet. Naturnahe offene Bestände von Stein- und Korkeichen können Feuer relativ gut überstehen. Sie sind jedoch zunehmend von anhaltender Dürre bedroht. Mit häufigeren Ertragseinbußen in der Landwirtschaft ist zu rechnen. Im trockenen Sommer 2003 erreichten die Ernteausfälle bis zu 80%. Die Verluste beim Getreide werden bundesweit auf eine Milliarde Euro beziffert (Quelle: Deutscher Bauernverband) Um der fortschreitenden Er- wärmung rechtzeitig zu begegnen, werden bereits heute südländische Sorten von Obst- und Weinbauern getestet. (Quelle: BR) Spezielle Züchtungen und gentechnisch veränderte Pflanzen, die an Trockenheit angepasst sind, werden gefragt sein. In den USA angebaute Pappel-Hybriden wachsen auch unter sehr trockenen Bedingungen. Wälder speichern Kohlen- dioxid und wirken somit dem Treibhauseffekt entgegen. Diese Kohlenstoffsenken müssen daher erhalten und gefördert werden. Um Hitzeschäden und Ertrags-einbußen zu vermeiden, werden besonders bei Obst und Gemüse Bewässerungssysteme eingesetzt werden müssen. Sturmschäden Tharandter Wald nach dem Orkan „Kyrill“ im Januar 2007 (Foto: privat) Hochwasser (Juni 2013) und Niedrigwasser (August 2015) der Elbe bei Dresden (Beide Bilder: eigene Fotos) Typisch für die Landnutzung Mitteleuropas ist der rasche Wechsel zwischen land- bzw. forstwirtschaftlicher Nutzung und Siedlungsflächen. Die linke Abb. zeigt die Landnutzung im Oberen Elbtal bei Dresden. Gut erkennbar sind die größeren Waldgebiete des Tharandter Waldes (Südwesten) und der Dresdner Heide (Nordosten). Die rechte Abb. zeigt als Vergleich zur Karte der natürlichen Vegetationsverteilung den prozentualen Anteil landwirtschaftlicher Nutzflächen in Europa. Aralsee Foto: GEO – Die Erde von oben Gruner & Jahr Hamburg 2002 Daten: Hadley Centre NOAA/CMIP5 Technische Universität Dresden, Institut für Hydrologie und Meteorologie, Professur für Meteorologie Pienner Str. 23, D-01737 Tharandt, www.tu-dresden.de/meteorologie, e-mail: [email protected]