’LHWURSLVFKHQ:lOGHUXQGGHU …cramer/teaching/WS0304/Herbstschule DMG/cramer... · Tropische...

T ropische Wälder und Kohlenstoffkreislauf Herbstschule DMG/GFZ, 23.10.2003 Slide 1

Wolfgang CramerPotsdam Institut f�r Klimafolgenforschung

http://www.pik-potsdam.de/~cramer(pdf dieser Prlsentation unter Äteaching³)

'LH�WURSLVFKHQ�:lOGHU�XQG�GHU�JOREDOH�.RKOHQVWRIINUHLVODXI

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Übersicht

�'HU�.OLPDZDQGHO � JLEW�HV�LKQ��EHUKDXSW"

�'LH EHVRQGHUH�5ROOH�GHU�%LRVSKlUH XQG�GHV .RKOHQVWRIINUHLVODXIHV

�)DOOVWXGLHQ�]XU�%HGHXWXQJ�WURSLVFKHU�:lOGHU�LP�.RKOHQVWRIINUHLVODXI

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1 Der Klimawandel - gibt es ihn überhaupt?

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Kohlendioxyd

Methan

Lachgas

1200 1400 1600 1800

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Kohlendioxyd

Methan

Lachgas

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Verlängerung der Vegetationsperiode nördlich von 45 ºN

7DJHVQ PPH

� 7DJH�VSlWHU�LP�+HUEVW

� 7DJH�IU�KHU�LP�)U�KOLQJ

0DL

4 OO 5 0 L % W 8 L LW

�������

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�������6HSWHPEHU

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1 Der Klimawandel - gibt es ihn überhaupt?

...und wie geht es weiter?

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CO2-Emissionen CO2-Konzentration SO2-Emissionen

Temperaturänderung Meeresspiegel

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2 Die besondere Rolle der Biosphäre und desKohlenstoffkreislaufes

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Das Erdsystem

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Jährliche C-Bilanz (Gt C)

Quelle: IPCC 2000

Net terrestrialuptake0.7 ± 1.0

Deforestation1.6 ± 0.8

Net terrestrialuptake0.7 ± 1.02.3 ± 1.3

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KohlenstoffvorräteBiom Fläche

(106 km2) Vegetation Soils TotalTropische Wälder 17,6 212 216 428Temperierte Wälder 10,4 59 100 159Boreale Wälder 13,7 88 471 559Savannen 22,5 66 264 330Temperierte Grasländer 12,5 9 295 304Wüsten & Halbwüsten 45,5 8 191 199Tundra 9,5 6 121 127Feuchtgebiete 3,5 15 225 240Landwirtschaft 16 3 128 131Total 151,2 466 2011 2477

Kohlenstoffvorrat (Gt C)

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Kohlenstoffflüsse zwischen Atmosphäreund Biosphäre1HWWRSULPlUSURGXNWLYLWlW �133�� $XIQDKPH�GHU�3IODQ]HQ�GXUFK�3KRWRV\QWKHVH PLQXV $WPXQJ

FD����*W�-DKU1HWWR|NRV\VWHPSURGXNWLYLWlW �1(3���133�PLQXV=HUVHW]XQJ�GHU�6WUHX�LP�%RGHQ

FD���*W�-DKU1HWWRELRPSURGXNWLYLWlW �1%3���1(3�PLQXV 9HUOXVWH�GXUFK�(UQWH� )HXHU XQG 6FKlGOLQJH

FD�����*W�-DKU

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Globale NPP (g C m-2 y-1)

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3 Fallstudien zur Bedeutung der tropischen Wälder im Kohlenstoffkreislauf

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Fallstudie #1

4XHOOHQ XQG 6HQNHQ�I�U�.RKOHQVWRII�LP ��� -DKUKXQGHUW�&UDPHU�HW�DO��*OREDO�&KDQJH�%LRORJ\������

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Nettoprimärproduktion (NPP)

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Nettoökosystemproduktivität (NEP)

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Nettoökosystemproduktivität(g C m-2 y-2)

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Fallstudie #2

7URSLVFKH�(QWZDOGXQJ�±.OLPDZLUNXQJ�RGHU�/DQGQXW]XQJVlQGHUXQJ"�

�&UDPHU�HW�DO��LQ�SUHVV��3URF��5R\DO�6RFLHW\�%�

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Entwaldungsraten aus verschiedenen Quellen

1990-1997 (Achard et al.

2002)

1990-1995 (Malhi &

Grace 2000)

107 km2 % of pot. 103 km2 yr-1 103 km2 yr-1 107 km2 % of pot. 107 km2 % of pot.

America 9.66 94 22 56.9 4.92 48 2.07 20Africa 4.39 89 7 37 2.15 44 0.65 13Asia 3.24 93 20 35.1 0.43 12 0.02 < 1Total 17.28 92 49 129 7.49 40 2.74 15

Forest area 1900 (Klein Goldewijk et al. 2001)

Deforestation rates Remaining forest area in 2100

“low deforestation” “high deforestation”

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Kohlenstoffverluste aus tropischer Entwaldung

Houghton 1999[1]

Houghton 1999[2]

low def.[3] high def.[4] low def. high def.America 0.55 0.4 0.7 30.5 18.61 24.38Africa 0.29 0.18 0.32 9.5 8.99 11.21Asia 1.08 0.3 0.49 38.6 11.06 13.83Total 1.9 0.89 1.51 79 38.65 49.36

[1] flux estimate averaged for 1980-1990[2] total for 1850-1990[3] deforestation rate from Achard et al. 2002[4] deforestation rate from Malhi & Grace 2000

Annual flux 1980-1995 [Gt C yr-1] Total flux 1901-1998 [Gt C]

this study this study

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Carbon Balance Amazonia (LPJ, 10yr running means)observed climate and different deforestation estimates

-400

-300

-200

-100

0

100

200

300

400

1900 1910 1920 1930 1940 1950 1960 1970 1980 1990 2000

Mt

C a

nn

ua

l flu

x

no deforestation

low defor. (Achard)

high defor. (Malhi)

.RKOHQVWRIIELODQ]�GHV�$PD]RQDVJHELHWHV�I�U�YHUVFKLHGHQH�(QWZDOGXQJVUDWHQ����MlKULJH�JOHLWHQGH�0LWWHOZHUWH�

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Carbon Balance Amazonia (LPJ, 10yr running means)observed climate and different deforestation estimates

-1200

-1000

-800

-600

-400

-200

0

200

400

1900 1920 1940 1960 1980 2000 2020 2040 2060 2080 2100

Mt

C a

nn

ua

l flu

x

no deforestation

low defor. (Achard)

high defor. (Malhi)

.RKOHQVWRIIELODQ]�GHV�$PD]RQDVJHELHWHV�I�U�YHUVFKLHGHQH�(QWZDOGXQJVUDWHQ����MlKULJH�JOHLWHQGH�0LWWHOZHUWH�

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Carbon Balance Amazonia (LPJ, 10yr running means)ECHAM climate and different deforestation estimates

-1200

-1000

-800

-600

-400

-200

0

200

400

1900 1920 1940 1960 1980 2000 2020 2040 2060 2080 2100

Mt

C a

nn

ua

l flu

x

no deforestation

low defor. (Achard)

high defor. (Malhi)

.RKOHQVWRIIELODQ]�GHV�$PD]RQDVJHELHWHV�I�U�YHUVFKLHGHQH�(QWZDOGXQJVUDWHQ����MlKULJH�JOHLWHQGH�0LWWHOZHUWH�.OLPDV]HQDULR�(&+$0���03,�0HWHRURORJLH�+DPEXUJ�

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temperature anomaly, 30S - 30N, land areas only, 2081-2100

0

1

2

3

4

5

6

7

8

CGCM CSIRO ECHAM4 HadCM3

[de

g C

]

America Africa Asia

(UZDUWHWH�7HPSHUDWXUlQGHUXQJ�LQ�WURSLVFKHQ�/DQGJHELHWHQ����6�± ���1��I�U�YHUVFKLHGHQH�.OLPDPRGHOOH������

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precipitation anomaly, 30S - 30N, land areas only, 2081-2100

-20%

-15%

-10%

-5%

0%

5%

10%

15%

20%

25%

CGCM CSIRO ECHAM4 HadCM3

America Africa Asia

(UZDUWHWH�1LHGHUVFKODJVlQGHUXQJ�LQ�WURSLVFKHQ�/DQGJHELHWHQ����6�± ���1��I�U�YHUVFKLHGHQH�.OLPDPRGHOOH������

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Carbon Balance Amazonia (LPJ, 10yr running means)CGCM climate and different deforestation estimates

-1200

-1000

-800

-600

-400

-200

0

200

400

1900 1920 1940 1960 1980 2000 2020 2040 2060 2080 2100

Mt

C a

nn

ua

l flu

x

no deforestation

low defor. (Achard)

high defor. (Malhi)

.RKOHQVWRIIELODQ]�GHV�$PD]RQDVJHELHWHV�I�U�YHUVFKLHGHQH�(QWZDOGXQJVUDWHQ����MlKULJH�JOHLWHQGH�0LWWHOZHUWH�.OLPDV]HQDULR�&*&0��&DQDGLDQ *OREDO�&OLPDWH�0RGHO�

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Carbon Balance Amazonia (LPJ, 10yr running means)CSIRO climate and different deforestation estimates

-1200

-1000

-800

-600

-400

-200

0

200

400

1900 1920 1940 1960 1980 2000 2020 2040 2060 2080 2100

Mt

C a

nn

ua

l flu

x

no deforestation

low defor. (Achard)

high defor. (Malhi)

.RKOHQVWRIIELODQ]�GHV�$PD]RQDVJHELHWHV�I�U�YHUVFKLHGHQH�(QWZDOGXQJVUDWHQ����MlKULJH�JOHLWHQGH�0LWWHOZHUWH�

.OLPDV]HQDULR�&6,52��&6,52��$XVWUDOLHQ�

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Carbon Balance Amazonia (LPJ, 10yr running means)HadCM3 climate and different deforestation estimates

-1200

-1000

-800

-600

-400

-200

0

200

400

1900 1920 1940 1960 1980 2000 2020 2040 2060 2080 2100

Mt

C a

nn

ua

l flu

x

no deforestation

low defor. (Achard)

high defor. (Malhi)

.RKOHQVWRIIELODQ]�GHV�$PD]RQDVJHELHWHV�I�U�YHUVFKLHGHQH�(QWZDOGXQJVUDWHQ����MlKULJH�JOHLWHQGH�0LWWHOZHUWH�

.OLPDV]HQDULR�+DG&0���+DGOH\ &HQWUH��*UR�EULWDQQLHQ�

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Klima oder Waldzerstörung?

low def. high def.CGCM1 -166.6 -261CSIRO -235.5 -367.1ECHAM4 -128.5 -194.3HadCM3 -101.3 -148.1

.RKOHQVWRIIYHUOXVWH�DXV�WURSLVFKHQ�:lOGHUQ�LP����-DKUKXQGHUW��*W�&

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Fallstudie #3

3K\VLNDOLVFKH XQG�ELRJHRFKHPLVFKH:LUNXQJHQ YRQ JUR�UlXPLJHU�(QWZDOGXQJ

�*DQRSROVNL��&ODXVVHQ� .ROOHJHQ��3,.�

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Rückkopplungen

7URSLVFKH�(QWZDOGXQJ�I�KUW�]X�• )UHLVHW]XQJ YRQ .RKOHQVWRII �ELRJHRFKHPLVFKH5�FNNRSSOXQJ�

�!�JOREDOH�(UZlUPXQJ

• 9HUULQJHUXQJ�GHU�:DVVHUKDOWHNDSD]LWlW�GHU�2EHUIOlFKH �SK\VLNDOLVFKH�5�FNNRSSOXQJ�

�!�ORNDOH�(UZlUPXQJ

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Tropische Entwaldung:physikalische Wirkungen

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Tropische Entwaldung:biogeochemische Wirkungen

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Tropische Entwaldung:kombinierte Wirkungen

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Rückkopplungen

(QWZDOGXQJ�LP�ERUHDOHQ�1DGHOZDOG�I�KUW�]X�

• )UHLVHW]XQJ YRQ .RKOHQVWRII �ELRJHRFKHPLVFKH5�FNNRSSOXQJ�

�!�JOREDOH�(UZlUPXQJ

• 6WlUNHUH�5�FNVWUDKOXQJ�LP :LQWHU GXUFK�6FKQHHGHFNH

�!�ORNDOH�$EN�KOXQJ

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Wirkung von Entwaldung auf hohen undniedrigen Breiten

7RWDOH�(QWZDOGXQJ�DXI��������1�

7RWDOH�(QWZDOGXQJ�DXI�������6�

SK\VLNDOLVFK JHRFKHPLVFK NRPELQLHUW

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Andere Wirkungen...

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Schlussfolgerungen

.OLPDV]HQDULHQ�YDULLHUHQ�LQ�GHQ�7URSHQ�HUKHEOLFK��DXFK�I�U�GDVVHOEH�(PLVVLRQVV]HQDULR'LH�WURSLVFKH�(QWZDOGXQJ�HU]HXJW�.RKOHQVWRIIIO�VVH�LQ�YHUJOHLFKEDUHU�*U|VVHQRUGQXQJ(QWZDOGXQJ�LQ�GHQ�7URSHQ�EHZLUNW�DQGHUH�(IIHNWH�DOV�(QWZDOGXQJ�DXI�KRKHQ�%UHLWHQ1LFKWOLQHDUH�$VSHNWH�VLQG�YRQ�%HGHXWXQJ��)HXHU�

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Vielen Dank für Ihr Interesse!