Forschung am Institut für Bodenkunde, Universität Hamburg
Charakteristisch für arktische Regionen sind die permafrostbeeinflussten Böden. In diesen Böden befindet sich Permafrost unterhalb einer im Sommer auftauenden Schicht, und diese Böden enthalten große Mengen an organischem Kohlenstoff. Durch die derzeitige überdurchschnittliche Erwärmung der Arktis wird organisches Bodenmaterial durch Mikroorganismen verstärkt abgebaut. Dabei entstehen die Treibhausgase Lachgas, Methan und Kohlenstoffdioxid, die dann aus dem Boden an die Atmosphäre abgegeben werden. Wieviel Lachgas, Methan und Kohlenstoffdioxid tatsächlich freigesetzt wird, hängt von einer Vielzahl von Einflussfaktoren ab, wie zum Beispiel Temperatur, Wassergehalt, Vegetationsbedeckung und Nährstoffverfügbarkeit. Daher variieren die Höhen und das Verhältnis der Treibhausgasemissionen zueinander kleinräumig sehr stark. Wie genau die einzelnen Faktoren in Wechselwirkung miteinander sich auf die Treibhausgasfreisetzung auswirken, ist Gegenstand unserer Forschung. Weiterhin erforschen wir, wie die Ökosysteme auf das sich schnell ändernde arktische Klima in der Zukunft reagieren werden. In unseren Projekten arbeiten Expert:innen für empirische Feld- und Laborforschung eng mit modellierenden Wissenschaftler:innen zusammen.
Forschungsfragen
- Wie reagieren permafrostbeeinflusste Ökosysteme auf den Klimawandel?
- Welchen Einfluss haben verschiedene Bodenprozesse auf die Emissionen oder Aufnahme von Treibhausgasen?
- Welche Rolle spielen arktische Regionen im globalen Kohlenstoffkreislauf?
- Wie stark ist die Klima-Permafrostkohlenstoff-Rückkopplung und wie beeinflussen permafrostbeeinflusste Ökosysteme das zukünftige Klima?
Methoden
- Feldmessungen, z. B. Treibhausgasflussmessungen mit Hauben- und Eddy-Kovarianz-Methoden, Auftautiefe, Bodenfeuchte, Bodenchemie, Fließgewässeranalytik
- Bestimmung allgemeiner Bodeneigenschaften sowie stabiler Isotope von Wasser, Kohlenstoff und Stickstoff
- Labor-Inkubationsstudien, z. B. unter kontrollierten Temperatur-, Feuchte- oder Nährstoffbedingungen
- Mesokosmos-Experimente im Labor unter kontrollierten Bedingungen
- Modelexperimente auf verschiedenen räumlichen Skalen
Verantwortliche
Prof. Dr. Christian Beer, Institut für Bodenkunde, Universität Hamburg
Prof. Dr. Lars Kutzbach, Institut für Bodenkunde, Universität Hamburg
PD Dr. Christian Knoblauch, Institut für Bodenkunde, Universität Hamburg
Dr. Carolina Voigt, Institut für Bodenkunde, Universität Hamburg
Projekte mit unserer Beteiligung
MOMENT
Permafrostforschung auf dem Weg zur integrierten Beobachtung und Modellierung des Methanhaushalts
CLICCS A1
Kohlenstoffdynamik in der Arktis
COLDSPOT
Arctic greenhouse gas sinks: exploring coldspots of methane and nitrous oxide in the permafrost domain (als Brückengruppe mit dem Alfred-Wegener Institut, Helmholtz Zentrum für Polar- und Meeresforschung)