Hannover 2003 – scientific programme

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SYKL: Ursachen und Folgen von Klimaänderungen

SYKL II: HV II

SYKL II.1: Invited Talk

Thursday, March 27, 2003, 11:45–12:30, M 11

Der Kohlenstoffkreislauf: Eine interaktive Komponente des globalen Klimasystems — •Martin Heimann — Max-Planck-Institut für Biogeochemie, Winzerlaer Str. 10, D-07745 Jena

Nur etwa 40% des durch den Menschen emittierten CO₂ akkumulieren zurzeit in der Atmosphäre, der Rest wird durch Ozean und Landbiosphäre aufgenommen. Es ist jedoch zu erwarten, dass bei zukünftigen zunehmenden Emissionen die heute beobachtete CO₂ Senkenkapazität sich verringern wird. Eine wichtige Rolle spielen dabei Rückkopplungseffekte eines sich ändernden Klimas auf die ozeanischen und terrestrischen Kohlenstoffspeicher und deren Umsatzraten. Quantitativ lassen sich diese Effekte abschätzen mit Hilfe von Klimamodellen welche den globalen Kohlenstoffkreislauf als interaktive Komponente enthalten. Hierzu müssen im Ozean die anorganische Karbonatchemie, die marine Biologie und die Kreisläufe der wichtigsten Nährstoffe berücksichtigt werden. Auf dem Lande bedarf es eines Vegetationsmodells, welches alle wesentlichen Prozesse von sehr kurzen Zeitskalen (z.B. Photosynthese) bis zu langfristigen Verschiebungen der Vegetation durch Wettbewerb unter den Pflanzen, sowie die Wechselwirkungen mit dem hydrologischen Zyklus realistisch darstellen.

Die Entwicklung derartiger Erdsystemmodelle war bis vor kurzem nur mit Klimamodellen reduzierter Komplexität möglich. Inzwischen existieren weltweit jedoch zwei globale, 3-dimensionale Zirkulationsmodelle des gekoppelten Atmosphären-Ozeansystems mit interaktivem globalem Kohlenstoffkreislauf. Erste Simulationsrechnungen des globalen Wandels zeigen sehr unterschiedliche Ergebnisse: Unter einem vergleichbaren CO₂ Emissionsszenarium führt die Simulation einer englischen Arbeitsgruppe im Jahre 2100 zu einer atmosphärischen CO₂ Konzentration von ca. 1000ppm und einer globalen Temperaturerhöhung von +5C, während das französische Modell nur eine Zunahme auf etwa 750ppm und eine Erwärmung von +3C aufweist. Diese Unterschiede sind wesentlich durch das unterschiedliche Verhalten der Kohlenstoffkomponenten in den beiden Modellen bedingt und weisen auf ein unbefriedigendes Prozessverständnis hin. Bei den Simulationen fehlt zudem noch ein weiterer wichtiger anthropogener Störfaktor, nämlich die Auswirkungen von Änderungen der Landnutzung auf Kohlenstoffhaushalt und Klima.