Climate Services For Extremes
Das durch das BMBF geförderte Projekt "Climate Services for eXtremes (CS4eXtremes)" ist Teil des übergeordneten Förderschwerpunkts "Klimawandel und Extremereignisse (ClimXtreme)", und als solches im Forschungsrahmenprogramm Forschung und Nachhaltige Entwicklung (FONA) angesiedelt. Es wird gemeinsam durch das GERICS und die Universität Koblenz-Landau sowie unter enger Einbeziehung von Praxispartnern durchgeführt.
CS4eXtremes zielt darauf ab, das Verständnis über die Intensität sowie die räumliche und zeitliche Verteilung meteorologischer und klimatischer Extreme zu erweitern, die für die Land- und Forstwirtschaft relevant sind. Dazu zählen Trockenheitsperioden, Hitzewellen, Starkwindereignisse und Starkregen. Es werden einerseits die möglichen Auswirkungen der Veränderung des Aufkommens solcher Extremwetterereignisse als Folge des Klimawandels untersucht und andererseits Anpassungsstrategien an daraus resultierende Herausforderungen in beiden Sektoren entwickelt.
Der neuartige Ansatz dieses Projekts berücksichtigt dabei die gesamte Prozesskette: (i) die sektorspezifische Identifikation der Merkmale von Wetterextremen in enger Zusammenarbeit mit Vertretern von Forst- und Landwirtschaft, (ii) die Analyse vergangener und zukünftiger Wetter- und Klimaextreme, (iii) die Untersuchung von Auswirkungen dieser Extreme mittels forst- und landwirtschaftlicher Fallstudien, und (iv) die auf diesen Informationen beruhende Entwicklung möglicher bedarfsgerechter Anpassungsstrategien an künftige Klimabedingungen und Extremereignisse.
Im Rahmen von CS4eXtremes werden gemeinsam mit Stakeholdern praxisrelevante Charakteristika von Klimaextremen ermittelt. Die Identifikation von Wetterextremen mit besonderem Einfluss auf Land- und Forstwirtschaft basiert auf der Auswertung von Beobachtungsdaten und hochaufgelösten regionalen Klimaprojektionen für das 21. Jahrhundert.
Weil zwischen Boden und Atmosphäre umfassende Wechselbeziehungen bestehen, die sich teilweise durch Rückkopplungseffekte gegenseitig verstärken, spielen außerdem bodenkundliche Untersuchungen eine wichtige Rolle (Lachgasemissionen (N2O) landwirtschaftlich genutzter mineralischer Böden), um dadurch eine bessere Datengrundlage für Modellsimulationen des Klimasystems zu schaffen.
Da Waldschäden durch Windwurf (Starkwindereignisse) und Trockenstress (Hitzewellen und Dürreperioden) die Hauptursache für verminderte Ökosystemdienstleistungen, wie die Erholungsfunktion des Waldes für den Menschen sind, bilden regionale Klimamodellsimulationen gekoppelt mit Ökosystemmodellen einen Hauptbaustein des Projekts. Komplementiert wird dieser Ansatz durch empirische Methoden bei denen zum Beispiel die Sicht der Bevölkerung untersucht wird. Aufgrund der jüngsten Trockenstress-bedingten Waldschäden im Bundesgebiet, wird als eine aktuelle Fragestellung die Waldästhetik im Zusammenhang mit Klimawandelrisiken untersucht.
Für das Projekt wurde insgesamt ein selbstreflexiver Ansatz gewählt, wobei der Ablauf der transdisziplinären Arbeit wissenschaftlich begleitet und evaluiert wird, da der Austausch mit Stakeholdern von zentraler Bedeutung ist. Abgerundet wird das Projekt durch die Diskussion einer möglichen Relevanz der Ergebnisse für beide betrachteten Sektoren insgesamt sowie die Übertragbarkeit auf andere Sektoren.
Interessiert an einer Bachelorarbeit?
Können Aussaat- und Düngezeitpunkte Lachgasemissionen (N₂O) von Ackerflächenreduzieren?
Eine Modellierungsstudie im Rahmen einer Bachelorarbeit
Die Landwirtschaft gehört zu den Hauptverursachern von Treibhausgasemissionen: insbesondere Lachgas (N₂O) entsteht durch die intensive Bewirtschaftung von Ackerflächen und den Einsatz stickstoffhaltiger Mineraldünger, vor allem unter anaeroben Bodenbedingungen. Die Kombination aus Düngerausbringung und feuchten Bodenverhältnissen, z. B. nach Regenereignissen, schafft optimale Voraussetzungen für die Lachgasbildung. Angesichts steigender Lachgaskonzentrationen in der Atmosphäre und deren Beitrag zum Treibhauseffekt ist es ein wichtiges Ziel, diese Emissionen so weit wie möglich zu reduzieren. Neben dem Düngezeitpunkt spielt auch der Zeitpunkt derAussaat eine entscheidende Rolle. Besonders in frühen Wachstumsphasen benötigen Pflanzen vermehrt Stickstoff, weshalb Aussaat- und Düngezeitpunkte oft eng beieinander liegen. Änderungen dieser Zeitpunkte könnten eine Reduktion der Lachgasemissionen bewirken, sind jedoch in der Praxis schwierig umzusetzen. Hier sind prozessorientierte biogeochemische Bodenmodelle wie CANDY (Carbon and Nitrogen Dynamics in Agroecosystems) wertvolle Werkzeuge. Sie ermöglichen die Simulation verschiedener Szenarien und liefern Einblicke in potenzielle Effekte – auch unter zukünftigen Klimabedingungen.
Im Rahmen dieser Bachelorarbeit wird das Prozessmodell CANDY eingesetzt, um unterschiedliche Kombinationen von Aussaat- und Düngezeitpunkten für eine oder mehrere Kulturpflanzen mithilfe zukünftiger Klimaprojektionen zu simulieren. Ziel ist es, Möglichkeiten zur Reduktion von Lachgasemissionen durch optimierte Stickstoffaufnahme der Pflanzen zu identifizieren.
Voraussetzungen:
Interesse an Modellierung und ein grundlegendes Verständnis von Kohlenstoff- und Stickstoffkreisläufen in terrestrischen Ökosystemen.
Erfahrungen in der Datenanalyse mit statistischen Modellen (idealerweise in R) sind von Vorteil.
Ein eigener Computer/Laptop ist hilfreich, aber nicht zwingend erforderlich.