’LHWURSLVFKHQ:lOGHUXQGGHU …cramer/teaching/WS0304/Herbstschule DMG/cramer... · Tropische Wälder und Kohlenstoffkreislauf Herbstschule DMG/GFZ, 23.10.2003 Slide 3 1 Der Klimawandel-gibt

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


Übersicht

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

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

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


1 Der Klimawandel - gibt es ihn überhaupt?





Kohlendioxyd

Methan

Lachgas

1200 1400 1600 1800


Kohlendioxyd

Methan

Lachgas





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

��

��

��

��

��

��

��6HSWHPEHU


1 Der Klimawandel - gibt es ihn überhaupt?

...und wie geht es weiter?


CO2-Emissionen CO2-Konzentration SO2-Emissionen

Temperaturänderung Meeresspiegel





2 Die besondere Rolle der Biosphäre und desKohlenstoffkreislaufes


Das Erdsystem


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


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)


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


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




3 Fallstudien zur Bedeutung der tropischen Wälder im Kohlenstoffkreislauf


Fallstudie #1

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


Nettoprimärproduktion (NPP)


Nettoökosystemproduktivität (NEP)


Nettoökosystemproduktivität(g C m-2 y-2)


Fallstudie #2

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

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


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”


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


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�


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)



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�


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��


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��


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�


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)


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


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)


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


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�&


Fallstudie #3

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

�*DQRSROVNL��&ODXVVHQ� .ROOHJHQ��3,.�



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


Tropische Entwaldung:physikalische Wirkungen


Tropische Entwaldung:biogeochemische Wirkungen


Tropische Entwaldung:kombinierte Wirkungen


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



Wirkung von Entwaldung auf hohen undniedrigen Breiten

7RWDOH�(QWZDOGXQJ�DXI��1�

7RWDOH�(QWZDOGXQJ�DXI��6�

SK\VLNDOLVFK JHRFKHPLVFK NRPELQLHUW


Andere Wirkungen...





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�


Vielen Dank für Ihr Interesse!

Documents

’LHWURSLVFKHQ:lOGHUXQGGHU …cramer/teaching/WS0304/Herbstschule DMG/cramer... · Tropische Wälder und Kohlenstoffkreislauf Herbstschule DMG/GFZ, 23.10.2003 Slide 3 1 Der Klimawandel-gibt