Soils as Methane Sinks (SaMS)

Waldböden als wichtigste terrestrische Senke für atmosphärisches Methan im Klimawandel: eine bedrohte Klimaleistung von Waldböden?
Wald erfüllt viele grundlegend wichtige Funktionen in unserer Umwelt. Neben der Bindung von Kohlenstoff in Wald (C-Sequestrierung) und Holz, ist die Oxidation von atmosphärischem Methan in Waldböden eine weitere wichtige klimarelevante Leistung und Waldböden tragen damit als CH4-Senke mit dazu bei, Treibhausgasemissionen aktiv zu mindern.
Methan (CH4) stellt aufgrund seines hohen Treibhausgaspotentials das zweitwichtigste Treibhausgas des anthropogen verursachten Klimawandels dar. Während Moore und vernäßte Standorte wichtige natürliche CH4-Quellen darstellen, handelt es sich bei unvernässten Waldböden um die global bedeutendste terrestrische Senke für atmosphärisches CH4. Landwirtschaftliche Böden jedoch haben diese klimarelevante Funktion weitestgehend verloren, was zu einer zusätzlichen Erhöhung der CH4-Konzentration in der Atmosphäre beigetragen hat (Dutaur and Verchot, 2007). Waldböden werden dagegen bisher als unbeeinflusste und voll funktionsfähige Senke für CH4 betrachtet.
Während kurzfristige Effekte von Umweltparametern wie Bodenfeuchte und -temperatur auf die CH4-Oxidationsleistungsfähigkeit von Böden bekannt sind so sind Effekte von klimawandelbedingten langfristigen Trends von Umweltparametern dagegen weitestgehend unbekannt. Eine kürzlich erschienene wichtige wissenschaftliche Publikation (Ni and Groffman, 2018) berichtet von einer langfristigen Abnahme der CH4-Oxidationsleistungsfähigkeit an vier US-amerikanischen Standorten um 53-89 % während der letzten 15-20 Jahre, was einen dramatischen Verlust dieser klimarelevanten Bodenfunktion bedeuten würde.
Weltweit existieren fast keine vergleichbaren langfristigen Beobachtungen. An der Forstlichen Versuchs- und Forschungsanstalt Baden-Württemberg (FVA-BW) wurden im Rahmen des Umweltmonitorings über die letzten 20 Jahre unter anderem Bodengasprofile in 13 Waldbeständen erfasst, die eine Ableitung der CH4-Oxidationsraten ermöglichen würden. Wir wollen im Rahmen dieses Projektes ein Gastransportmodell entwickeln, es auf unsere speziellen Bedürfnisse anpassen und kalibrieren, und die Ergebnisse mit unabhängigen Vergleichsmessungen evaluieren. Die Modellierung wird es ermöglichen, (1) die CH4-Senkenfunktion zu quantifizieren, (2) eine Trendanalyse durchzuführen und so einen möglichen langfristige Funktionsverlust zu erkennen und (3) die möglichen Ursachen zu identifizieren.