Warum sterben Bäume am Klimawandel?
Die Drohnenaufnahme aus dem Jahr 2020 zeigt abgestorbene Fichten in der Nähe von Weimar, Thüringen. Sie sind dem Borkenkäfer zum Opfer gefallen, der besonders gern geschwächte Bäume befällt. Die Fichten waren durch die außergewöhnlich trockenen Sommer 2018 und 2019 vorgeschädigt, so dass die Schadinsekten leichtes Spiel hatten.
Mit unserer Forschung zu den Auswirkungen von Hitze, Dürre und Extremwetterereignissen auf Bäume wollen wir unsere Vegetationsmodelle verbessern, um klimabedingte Bedrohungen für Wälder zuverlässiger vorauszusagen.
Why are trees dying from climate change?
The drone image from 2020 shows dead spruce trees near Weimar, Thuringia. They became victims of the bark beetle, which is particularly fond of attacking weakened trees. The spruces were pre-damaged by the exceptionally dry summers of 2018 and 2019, so the insect pests easily took hold.
With our research on the effects of heat, drought and extreme weather events on trees, we want to improve our vegetation models to more reliably predict climate-related threats to forests.
Photo: © Henrik Hartmann & Olaf Kolle / MPI für Biogeochemie
Ein Regenwald unter Glas
Tropenwälder haben einen wichtigen Einfluss auf das weltweite Klima. Sie speichern große Mengen an Kohlenstoff und regulieren den Wasserhaushalt. Wir untersuchen, wie Regenwald-Ökosysteme auf Trockenperioden reagieren und wie sie sich davon erholen. Dazu wurde in der Wüste Arizonas das Regenwaldbiom Biosphere 2 geschaffen. In dieser Glas- und Stahlkonstruktion werden Experimente unter kontrollierten Umgebungsbedingungen durchgeführt. Die Forschungsgruppen verfolgen die Reaktionen des Waldes auf Dürrebedingungen von den Molekülen bis hin zum Ökosystem, und das sogar online aus der ganzen Welt.
A rainforest under glass
Tropical forests have an important influence on the global climate. They store large amounts of carbon and regulate the water balance. We are investigating how rainforest ecosystems react to dry periods and how they recover from them. Therefore, the rainforest biome Biosphere 2 -a glass and steel construction – was built in the Arizona desert where experiments are conducted under controlled environmental conditions. Research groups track forest responses to drought conditions from molecules to ecosystems, even online from around the world.
Photo © Laura Meredith
Künstliche Intelligenz aus der Hosentasche
Die biologische Vielfalt wird auch durch den Klimawandel verändert und der zunehmende Artenverlust bedroht Ökosysteme und damit unsere Lebensgrundlagen. Um die Biodiversität überwachen zu können, müssen wir die Pflanzenarten zuverlässig bestimmen. Dazu haben wir die Flora Incognita App entwickelt. Sie nutzt Künstliche Intelligenz für eine schnelle und genaue Bestimmung von Pflanzen an ihrem Standort, ohne diese zu zerstören.
Artificial intelligence out of your pocket
Biodiversity is also being altered by climate change, and the increasing loss of species is threatening ecosystems and thus our livelihoods. To be able to monitor biodiversity, we need to reliably identify plant species. Our Flora Incognita app uses artificial intelligence to quickly and accurately identify plants at their location without destroying them.
Photo © Alice Fritz & Michael Rzanny / MPI für Biogeochemie
Kohlenstoff-Umsatz in Ökosystemen der Erde
Der Kohlenstoff im Boden wird durch Mikroorganismen aufgenommen und umgesetzt, und gelangt in Form von Kohlendioxid oder Methan, beide wichtige Treibhausgase, in die Atmosphäre. Die Graphik zeigt, wie schnell Kohlenstoff von Mikroorganismen in den Ökosystemen verschiedener Gebiete der Erde umgesetzt wird.
Je mehr Kohlenstoff produziert wird, desto mehr kann von den Mikroorganismen aufgenommen und umgesetzt werden. In Äquatornähe gibt es viel Feuchtigkeit und Wärme, so dass die Abbaurate tendenziell höher ist. In höheren Breitengraden sinken die durchschnittlichen Temperaturen und es regnet weniger. Der Abbau des Kohlenstoffs in den nördlichen Breitengraden verläuft daher langsamer und ist geringer.
Carbon turnover in Earth’s ecosystems
Carbon in soil is taken up and converted by microorganisms, and enters the atmosphere in the form of carbon dioxide or methane, both important greenhouse gases. The graph shows how quickly carbon is converted by microorganisms in ecosystems in different areas of the Earth.
The more carbon produced, the more can be taken up and converted by microorganisms. Near the equator, there is a lot of moisture and heat, so the rate of decomposition tends to be higher. At higher latitudes, average temperatures drop and there is less rainfall. Carbon decomposition at northern latitudes is therefore slower and lower.
Photo © Jeran Poehls, MPI für Biogeochemie
Hoch hinaus fürs Klima
Der 325m hohe ATTO-Messturm wurde im abgelegenen Amazonas-Regenwald gebaut. Die Station ist eine einzigartige Plattform, um die gegenseitige Beeinflussung von Regenwald, Atmosphäre und Klima zu erforschen. Hier zirkulieren riesige Mengen an Energie, Kohlenstoff und Wasser, die damit das regionale aber auch globale Klima stark beeinflussen.
Aiming high for the climate
The 325 m ATTO measuring tower was built in the remote Amazon rainforest. It is a unique platform for studying how the rainforest, atmosphere and climate influence each other. This is important because the Amazon rainforest cycles vast amounts of energy carbon and water and therefore strongly influences regional and global climate.
Photo © Achim Edtbauer, MPI for Chemie
Der Atmosphäre so nah
Im großen ICOS-Messnetz, mit 40 Messstationen quer über Europa verteilt, werden Treibhausgase inmitten verschiedener Ökosysteme auch der Ozeane kontinuierlich erfasst. Wir unterstützen mit den hochpräzisen und standardisierten Messungen die Vorhersage künftiger Klima-Entwicklungen und damit auch politische Entscheidungsträger.
So close to the atmosphere
In the large ICOS network, with 40 measuring stations distributed across Europe, greenhouse gases are continuously recorded in the midst of various ecosystems including oceans. With the highly precise and standardized measurements, we support the prediction of future climate developments and political decision-makers.
Photo © Konsta Punkka
Kulturlandschaften und Ökosysteme im Klimawandel
Weltweit gibt es viele Regionen, in denen Bäume und Gräser vorherrschen. So auch in Zentralspanien, wo diese Steineichenhaine (Dehesa) von Rindern und iberischen Schweinen beweidetet werden. Wir führen dort gezielte Dünge-Experimente durch. Dabei messen wir kontinuierlich und über viele Jahre zahlreiche Parameter, um herauszufinden, wie sich die Nähstoffzufuhr auf dieses Ökosystem auswirkt. Wir wollen herausfinden, welchen Effekt Stickstoff- und Phosphorzugaben auf den Austausch von Wasserdampf und Kohlendioxid, zwei wichtige Treibhausgase, haben. Unsere Erkenntnisse sollen die Frage beantworten, wie sich Landnutzung und Düngung auf das Klima auswirken.
Cultural landscapes and ecosystems in climate change
Worldwide, there are many regions where trees and grasses predominate. This is also the case in central Spain, where these holm oak pastures (dehesa) are grazed by cattle and Iberian pigs. We carry out targeted fertilization experiments and continuously measure numerous parameters over many years to find out how nutrient supply affects this ecosystem. We want to find out about the effect of nitrogen and phosphorus additions on the exchange of water vapor and carbon dioxide, two important greenhouse gases. Our findings should answer the question of how land use and fertilization affect the climate.
Photo © Olaf Kolle / MPI für Biogeochemie
Tauwetter statt arktischer Kälte
Die Drohnenaufnahme zeigt eine Überflutungsebene des Kolyma Flusses im Nordosten Sibiriens. In Nordost-Sibirien untersuchen wir die Stabilität von Permafrost-Ökosystemen, ein Mosaik von Teilflächen, das sich ständig – abhängig vom Klima – verändert. Im Permafrost der Nordhalbkugel lagert etwa die Hälfte des weltweit in Böden gespeicherten Kohlenstoffs. Seine stabile Speicherung wird letztendlich durch den Dauerfrost gewährleistet.
Melting weather instead of arctic cold
The drone image shows a floodplain of the Kolyma River in northeastern Siberia.
In northeastern Siberia, we study the stability of permafrost ecosystems, a mosaic of sub-areas that is constantly changing – depending on the climate. The permafrost of the northern hemisphere stores about half of the carbon stored in soils worldwide. Its stable storage is ultimately ensured by permafrost.
Photo © Martin Heimann, MPI for Biogeochemistry
Dem Kohlenstoff auf der Spur
Durch Verbrennen fester Proben von Pflanzen, Sedimenten oder Böden bei 1100°C können wir darin enthaltene chemische Elemente wie Kohlenstoff, Stickstoff und Schwefel als Gase messen. Die Quantifizierung dieser Elemente erlaubt uns, etwas über die Speicherkapazität von Kohlenstoff in Böden bei unterschiedlicher Landnutzung herauszufinden, sowie regionale und globale Austauschprozesse zu verstehen.
Tracking down carbon
By burning solid samples of plants, sediments or soils at 1100°C, we can measure chemical elements such as carbon, nitrogen and sulfur as gases within them. Quantifying these elements allows us to find out about the storage capacity of carbon in soils under different land uses, as well as to understand regional and global exchange processes.
Photo © Anna Schroll
The audio files will be available soon.
Die Audio-Dateien werden bald verfuegbar sein.Klimaforschung im Urlaubsflieger
Das Bild zeigt den Einbau eines Treibhausgasmessgeräts in ein Linienflugzeug. Auf jedem Flug misst es die Gaskonzentrationen von Kohlendioxid, Methan, Wasserdampf und Kohlenmonoxid in der Atmosphäre. Im Rahmen der Europäischen Forschungsinfrastruktur In-service Aircraft for a Global Observing System (IAGOS) werden Verkehrsflugzeuge mit solchen Messinstrumenten ausgestattet. Indem wir unser wissenschaftliches Knowhow mit der Infrastruktur der zivilen Luftfahrt verbinden, erhalten wir aus der ganzen Welt wichtige Daten zum Klimawandel und zur Luftqualität.
Climate research on a tourist plane
The picture shows the installation of a greenhouse gas measuring device in an airliner. On each flight, it measures the gas concentrations of carbon dioxide, methane, water vapor and carbon monoxide in the atmosphere. As part of the European research infrastructure In-service Aircraft for a Global Observing System (IAGOS), commercial aircraft are equipped with such measuring instruments.
By combining our scientific know-how with the infrastructure of civil aviation, we obtain important data on climate change and air quality from all over the world.
Photo © Rolf F. Wenzel / IAGOS