Management organischer Bodensubstanz 
Semester: Sommer 2012 
Prof. Dr. Bruno Glaser 
Terrestrial Carbon stock [t/ha] 
Simo...
Klimawandel und C-Bilanz 
Russlands 
Gliederung 
1. Relevanz des Themas 
2. Einführung in den Untersuchungsraum Russland 
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Semester: Sommer 2012 
1. Relevanz des Themas 
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Klimawandel u...
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Russlands 
1. Relevanz des Themas 
Management organischer Bodensubstanz 
Semester: Sommer 2012 
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1. Relevanz des Themas 
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2. Einführung in den Untersuchungsraum Russland 
Abbildung 3: Ausdehnung des Landes Russland (CIA 2012) 
Fläche: 
17.098.2...
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2. Einführung in den Untersuchungsraum Russland 
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2. Einführung in den Untersuchungsraum Russland 
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2. Einführung in den Untersuchungsraum Russland 
Abbildung 5: Verbreitung von Permaf...
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Klimawandel und C-Bilanz 
Russlands 
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Russlands 
3. Zukünftige Veränderungen des Klimas 
Management organischer Bodensubstanz 
Semeste...
3. Zukünftige Veränderungen des Klimas 
• Böden emittieren auch Spurengasen 
Abbildung 6.: Zusammenhang zwischen CO2- 
Geh...
3. Zukünftige Veränderungen des Klimas 
Abbildung 7: Schematische Darstellung der 
SRES-Szenarien (KAYSSER 2011) 
Manageme...
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Russlands 
3. Zukünftige Veränderungen des Klimas 
Management organischer Bodensubstanz 
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3. Zukünftige Veränderungen des Klimas 
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Abbildung 9: Grobschä...
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4. C-Bilanzierung Russlands 
Klimawan...
4. C-Bilanzierung Russlands 
Beeinflussung des allgemeinem Kohlenstoffkreislauf über dem Boden 
Atmosphäre Biosphäre Pedos...
Abbildung 11: Globaler Kohlenstoffkreislauf über Land mit 
jährlichen Kohlenstoffflüssen in GtC in den 1990er Jahren 
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Abbildung 12: Beprobungsnetz Russlands (STOLBOVOI et al. 2001) 
Problem bei C-Bilanzierung: 
Ungenügende 
Datengrundlage h...
4. C-Bilanzierung Russlands 
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Klimawan...
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Russlands 
4. C-Bilanzierung Russlands 
Definitionen (nach IPCC 2000): 
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4. C-Bilanzierung Russlands 
C-Pool in russ. Böden: 1/5 des globalen C-Pools 
1. Abschätzung: Nilsson et al. 2000: 
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1Tg=1*1012 g=0,001Pg C-Pool 
4. C-Bilanzierung Russlands 
Veränderungen der C-Pools 
1990-2010 (basierend auf 
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4. C-Bilanzierung Russlands 
1Tg=1*1012 g=0,001Pg 
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Atmosphere,TgC 
Tabelle 3: C-fluxes und Emissionen von 1...
Klimawandel und C-Bilanz 
Russlands 
4. C-Bilanzierung Russlands 
Landnutzungswandel in Russland als C-Senke: 
Management ...
5. Beispielhafte Auswirkungen des Klimawandels in 
Russland 
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Beeinflussung des allgemeinem Kohlens...
Beeinflussung des 
Allgemeinem Kohlenstoff-kreislauf 
über dem Boden 
Böden als C-Quelle 
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Russlands 
5.1. Auswirkungen des Klimawandels auf Stoffkreisläufe 
Beeinflussung der Stoffkreisl...
Beeinflussung der Stoffkreisläufe in Mooren 
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• Unter red. Bedingungen: Diffusion, 
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Beeinflussung der Stoffkreisläufe in Mooren 
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• Permafrostgrenze hat sich um 39 Kilometer (innerhalb 100 Ja...
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5.2. Auftauen der Permafrostböden dur...
5.2. Auftauen der 
Permafrostböden 
durch den Klimawandel 
Feedback-Wirkung: 
Böden als C-Quelle 
Abbildung 20: Feedbackwi...
5.3. Bodendegradation durch globale Klimaänderung 
Degradation versteht man als 
„process which lower the current 
and/or ...
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Russlands 
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6. Fazit und Lösungsansätze 
Klimawan...
6. Zusammenfassung und Lösungsansätze 
Maßnahmen zur Schaffung von Kohlenstoffsenken: 
• Reduktion der Abholzung 
• Wieder...
6. Zusammenfassung und Lösungsansätze 
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Prof. Dr. Bruno Glaser...
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Simon Schmidt 
M. Sc. Physische Geogr...
7. Quellenverzeichnis I 
BAUMGARTNER, A., LIEBSCHER, H. (1996): Allgemeine Hydrologie – Quantitative Hydrologie, Berlin St...
Klimawandel und C-Bilanz 
Russlands 
7. Quellenverzeichnis II 
Management organischer Bodensubstanz 
Semester: Sommer 2012...
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Klimawandel und C-Bilanz 
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5.3. Bodendegradation durch globale K...
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5.3. Bodendegradation durch globale K...
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5.3. Bodendegradation durch globale Klimaänderung 
Abbildungen 24: Bodenerosion 
am ...
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Klimawandel und C-Bilanz am Beispiel Russlands

Management organischer Bodensubstanz

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  1. 1. Management organischer Bodensubstanz Semester: Sommer 2012 Prof. Dr. Bruno Glaser Terrestrial Carbon stock [t/ha] Simon Schmidt M. Sc. Physische Geographie
  2. 2. Klimawandel und C-Bilanz Russlands Gliederung 1. Relevanz des Themas 2. Einführung in den Untersuchungsraum Russland 3. Zukünftige Veränderungen des Klimas (global und regional) 4. C-Bilanzierung Russlands 5. Beispielhafte Auswirkungen des Klimawandels in Russland 5.1. Stoffkreisläufe 5.2. Permafrostböden 5.3. Bodenerosion 6. Fazit und Lösungsansätze Management organischer Bodensubstanz Semester: Sommer 2012 Prof. Dr. Bruno Glaser
  3. 3. Management organischer Bodensubstanz Semester: Sommer 2012 1. Relevanz des Themas Prof. Dr. Bruno Glaser Klimawandel und C-Bilanz Russlands 1. Relevanz 2. Untersuchungsraum Russland 3. Zukünftige Klimaveränderungen 4. C-Bilanzierung 5. Auswirkungen des Klimawandels 6. Fazit & Lösungsansätze
  4. 4. Klimawandel und C-Bilanz Russlands 1. Relevanz des Themas Management organischer Bodensubstanz Semester: Sommer 2012 Prof. Dr. Bruno Glaser Abbildung 1: Boden im Einfluss der Sphären (http://www.geowiss.uni-hamburg. de/i-boden) Bodenfunktion nach JENNY (1941): B = f (Gestein, Relief, Wasser, Flora/Fauna, Mensch, Zeit, Klima) 1. Relevanz 2. Untersuchungsraum Russland 3. Zukünftige Klimaveränderungen 4. C-Bilanzierung 5. Auswirkungen des Klimawandels 6. Fazit & Lösungsansätze
  5. 5. Klimawandel und C-Bilanz Russlands 1. Relevanz des Themas Management organischer Bodensubstanz Semester: Sommer 2012 Prof. Dr. Bruno Glaser Definition • der Boden ist „Bestandteil des oberflächennahen Untergrunds und die an der Erdoberfläche entstandene, mit Luft ,Wasser und Lebewesen durchsetzte Verwitterungsschicht aus mineralischen und organischen Substanzen, welche sich unter Einwirkung aller Umweltfaktoren gebildet hat […]“ (LESER 2005: 107f.) 1. Relevanz 2. Untersuchungsraum Russland 3. Zukünftige Klimaveränderungen 4. C-Bilanzierung 5. Auswirkungen des Klimawandels 6. Fazit & Lösungsansätze
  6. 6. Management organischer Bodensubstanz Semester: Sommer 2012 Prof. Dr. Bruno Glaser Klimawandel und C-Bilanz Russlands 2. Einführung in den Untersuchungsraum Russland 1. Relevanz 2. Untersuchungsraum Russland 3. Zukünftige Klimaveränderungen 4. C-Bilanzierung 5. Auswirkungen des Klimawandels 6. Fazit & Lösungsansätze
  7. 7. 2. Einführung in den Untersuchungsraum Russland Abbildung 3: Ausdehnung des Landes Russland (CIA 2012) Fläche: 17.098.242km² (48x Deutschland) Landwirtschaft: 9,8% (1,6%) Industrie: 27,5% (28,6%) Dienstleistung: 62,7% (70,6%) Klima: Süden: Humides, kontinentales Klima  Steppen Norden: subarktisches Klima  Tundra Hohe Temperaturamplituden Management organischer Bodensubstanz Semester: Sommer 2012 Prof. Dr. Bruno Glaser Klimawandel und C-Bilanz Russlands 1. Relevanz 2. Untersuchungsraum Russland 3. Zukünftige Klimaveränderungen 4. C-Bilanzierung 5. Auswirkungen des Klimawandels 6. Fazit & Lösungsansätze
  8. 8. Management organischer Bodensubstanz 2. Einführung in den Untersuchungsraum Russland Semester: Sommer 2012 Abbildung 4: Verteilung der Böden Russlands (FAO 2012) Prof. Dr. Bruno Glaser Klimawandel und C-Bilanz Russlands 1. Relevanz 2. Untersuchungsraum Russland 3. Zukünftige Klimaveränderungen 4. C-Bilanzierung 5. Auswirkungen des Klimawandels 6. Fazit & Lösungsansätze
  9. 9. Management organischer Bodensubstanz 2. Einführung in den Untersuchungsraum Russland Semester: Sommer 2012 Prof. Dr. Bruno Glaser Tabelle 1: Flächenanteile der Böden Russlands (STOLBOVOI 2002) Soil Group (WRB) % of Area Podzols, Cryosols 22 Gleysols, Cryosols 15 Albeluvisols 15 Cambisols, Umbrisols, Cryosols 13 Chernozem, Phaeozems, Kastanozems, Planosols 10 Histosols 7 Rendzic Leptosols, Umbrisols, Cryosols 6 Fluvisols 3 Leptosols, Arenosols 2 Andosols, Cryosols 1 Solonetz, Planosols 1 Cryosols 1 Leptosols <1 Calcisols <1 Solonchak <1 Rock outcrops, glaciers, sand 2  Kalte und humide Böden entsprechen 80% der Landesfläche  Anreicherung von organischer Bodensubstanz Klimawandel und C-Bilanz Russlands 1. Relevanz 2. Untersuchungsraum Russland 3. Zukünftige Klimaveränderungen 4. C-Bilanzierung 5. Auswirkungen des Klimawandels 6. Fazit & Lösungsansätze
  10. 10. Management organischer Bodensubstanz 2. Einführung in den Untersuchungsraum Russland Abbildung 5: Verbreitung von Permafrost in Russland (http://www.emergingmarketsvenue.com/wp-content/ uploads/2010/11/permafrost_russia4.jpg) Semester: Sommer 2012 Prof. Dr. Bruno Glaser  74% der Landesfläche: ganzjährig negative Bodentemperatur  Permafrost  Waldfläche entspricht 1/5 der globalen Fläche Klimawandel und C-Bilanz Russlands 1. Relevanz 2. Untersuchungsraum Russland 3. Zukünftige Klimaveränderungen 4. C-Bilanzierung 5. Auswirkungen des Klimawandels 6. Fazit & Lösungsansätze
  11. 11. Management organischer Bodensubstanz Semester: Sommer 2012 Prof. Dr. Bruno Glaser Klimawandel und C-Bilanz Russlands 3. Zukünftige Veränderungen des Klimas 1. Relevanz 2. Untersuchungsraum Russland 3. Zukünftige Klimaveränderungen 4. C-Bilanzierung 5. Auswirkungen des Klimawandels 6. Fazit & Lösungsansätze
  12. 12. Klimawandel und C-Bilanz Russlands 3. Zukünftige Veränderungen des Klimas Management organischer Bodensubstanz Semester: Sommer 2012 Prof. Dr. Bruno Glaser Abbildung 5: Natürliche Variationen der Oberflächentemperatur der letzten 1000a auf der Nordhemisphäre (IPCC 2001) 1. Relevanz 2. Untersuchungsraum Russland 3. Zukünftige Klimaveränderungen 4. C-Bilanzierung 5. Auswirkungen des Klimawandels 6. Fazit & Lösungsansätze
  13. 13. 3. Zukünftige Veränderungen des Klimas • Böden emittieren auch Spurengasen Abbildung 6.: Zusammenhang zwischen CO2- Gehalt der Atmosphäre und Temperaturschwankungen (DOW et al. 2006: 34) Management organischer Bodensubstanz Semester: Sommer 2012 Prof. Dr. Bruno Glaser Klimawandel und C-Bilanz Russlands 1. Relevanz 2. Untersuchungsraum Russland 3. Zukünftige Klimaveränderungen 4. C-Bilanzierung 5. Auswirkungen des Klimawandels 6. Fazit & Lösungsansätze
  14. 14. 3. Zukünftige Veränderungen des Klimas Abbildung 7: Schematische Darstellung der SRES-Szenarien (KAYSSER 2011) Management organischer Bodensubstanz Semester: Sommer 2012 Prof. Dr. Bruno Glaser Abbildung 8: AR4-SRES (Assessment Report 4 - Special Report on Emission Scenarios) des Temperaturanstiegs bis 2300 (relativ zu 1980-1999) (IPCC 2007a: 762) Klimawandel und C-Bilanz Russlands 1. Relevanz 2. Untersuchungsraum Russland 3. Zukünftige Klimaveränderungen 4. C-Bilanzierung 5. Auswirkungen des Klimawandels 6. Fazit & Lösungsansätze
  15. 15. Klimawandel und C-Bilanz Russlands 3. Zukünftige Veränderungen des Klimas Management organischer Bodensubstanz Semester: Sommer 2012 Prof. Dr. Bruno Glaser Video 1.: Veränderung der Temperatur nach SRES-Szenario A1B bis 2100 (http://www.dkrz.de/about/media/galerie/Vis/klimaszenarien/temperaturaenderung) 1. Relevanz 2. Untersuchungsraum Russland 3. Zukünftige Klimaveränderungen 4. C-Bilanzierung 5. Auswirkungen des Klimawandels 6. Fazit & Lösungsansätze
  16. 16. 3. Zukünftige Veränderungen des Klimas Management organischer Bodensubstanz Semester: Sommer 2012 Abbildung 9: Grobschätzung der relativen Veränderung der Niederschläge (in %) für die Periode 2090 bis 2099 von Dezember bis Februar (links) und Juni bis August (rechts) (relativ zu 1980-1999) (IPCC 2007a: 767) Prof. Dr. Bruno Glaser Klimawandel und C-Bilanz Russlands 1. Relevanz 2. Untersuchungsraum Russland 3. Zukünftige Klimaveränderungen 4. C-Bilanzierung 5. Auswirkungen des Klimawandels 6. Fazit & Lösungsansätze
  17. 17. Management organischer Bodensubstanz Semester: Sommer 2012 Prof. Dr. Bruno Glaser 4. C-Bilanzierung Russlands Klimawandel und C-Bilanz Russlands 1. Relevanz 2. Untersuchungsraum Russland 3. Zukünftige Klimaveränderungen 4. C-Bilanzierung 5. Auswirkungen des Klimawandels 6. Fazit & Lösungsansätze
  18. 18. 4. C-Bilanzierung Russlands Beeinflussung des allgemeinem Kohlenstoffkreislauf über dem Boden Atmosphäre Biosphäre Pedosphäre • Kohlenstoff in der organ. Substanz des Bodens doppelt so hoch wie in der Atmosphäre und doppelt (bzw. 3x bei UR Wagenigen 2008) höher als in der Biosphäre • Böden der EU: 7 %-Anteil an globaler Kohlenstoffsenke • Böden können aber nur 1/3 des jährlichen Kohlenstoffsanstiegs binden Abbildung 10: Stark vereinfachter Kohlenstoffkreislauf (http://www.tu-berlin.de) Management organischer Bodensubstanz Semester: Sommer 2012 Prof. Dr. Bruno Glaser Klimawandel und C-Bilanz Russlands 1. Relevanz 2. Untersuchungsraum Russland 3. Zukünftige Klimaveränderungen 4. C-Bilanzierung 5. Auswirkungen des Klimawandels 6. Fazit & Lösungsansätze
  19. 19. Abbildung 11: Globaler Kohlenstoffkreislauf über Land mit jährlichen Kohlenstoffflüssen in GtC in den 1990er Jahren (verändert nach IPCC 2007a: 515) 1Pg=1*1015g=1Gt 0.2: preindustrial fluxes 2.6: anthropogenic fluxes 4. C-Bilanzierung Russlands Management organischer Bodensubstanz Semester: Sommer 2012 Prof. Dr. Bruno Glaser Klimawandel und C-Bilanz Russlands 1. Relevanz 2. Untersuchungsraum Russland 3. Zukünftige Klimaveränderungen 4. C-Bilanzierung 5. Auswirkungen des Klimawandels 6. Fazit & Lösungsansätze
  20. 20. Abbildung 12: Beprobungsnetz Russlands (STOLBOVOI et al. 2001) Problem bei C-Bilanzierung: Ungenügende Datengrundlage hinsichtlich Bodenbeprobung 4. C-Bilanzierung Russlands Management organischer Bodensubstanz Semester: Sommer 2012 Prof. Dr. Bruno Glaser Klimawandel und C-Bilanz Russlands 1. Relevanz 2. Untersuchungsraum Russland 3. Zukünftige Klimaveränderungen 4. C-Bilanzierung 5. Auswirkungen des Klimawandels 6. Fazit & Lösungsansätze
  21. 21. 4. C-Bilanzierung Russlands Management organischer Bodensubstanz Semester: Sommer 2012 Prof. Dr. Bruno Glaser Klimawandel und C-Bilanz Russlands Abbildung 13: SOC im Bereich der arktischen Nordhemisphäre (JONES et al. 2009) 1. Relevanz 2. Untersuchungsraum Russland 3. Zukünftige Klimaveränderungen 4. C-Bilanzierung 5. Auswirkungen des Klimawandels 6. Fazit & Lösungsansätze
  22. 22. Klimawandel und C-Bilanz Russlands 4. C-Bilanzierung Russlands Definitionen (nach IPCC 2000): Management organischer Bodensubstanz Semester: Sommer 2012 Prof. Dr. Bruno Glaser Carbon-Pool ist „a reservoir that has the capacity to accumulate or release carbon“ Carbon-flux ist „the transfer of carbon from one pool to another per unit are and time“ 1. Relevanz 2. Untersuchungsraum Russland 3. Zukünftige Klimaveränderungen 4. C-Bilanzierung 5. Auswirkungen des Klimawandels 6. Fazit & Lösungsansätze
  23. 23. 4. C-Bilanzierung Russlands C-Pool in russ. Böden: 1/5 des globalen C-Pools 1. Abschätzung: Nilsson et al. 2000: Management organischer Bodensubstanz 1990: C-Quelle: 0,53 Pg C yr-1 2010: C-Quelle: 0,16-0,39 Pg C yr-1 Semester: Sommer 2012 Prof. Dr. Bruno Glaser Probleme in der Datengrundlage, da das russ. Ökosystem als C-Senke dient 2. Abschätzung: Kudeyarov 2000/2005: 1990: C-Senke: 0,8-1,0 Pg C yr-1 3. Abschätzung: Shivdenko et al. 2009: 2005: C-Senke: 0,49 Pg C yr-1 4. Abschätzung: Kurganova et al. 2010: 2010: C-Senke: 0,9 Pg C yr-1 1Pg=1*1015 g=1Gigatonne Klimawandel und C-Bilanz Russlands 1. Relevanz 2. Untersuchungsraum Russland 3. Zukünftige Klimaveränderungen 4. C-Bilanzierung 5. Auswirkungen des Klimawandels 6. Fazit & Lösungsansätze
  24. 24. 1Tg=1*1012 g=0,001Pg C-Pool 4. C-Bilanzierung Russlands Veränderungen der C-Pools 1990-2010 (basierend auf Szenarien (mean) für 2010): 1990 TgC 2010 TgC ΔTgC Tg C yr-1 Organic soil (1m layer) 292.868,20 291.768,20 -1.100,00 -55 Croplands 648,5 605 -43,50 -2,175 Pasture 338,4 561,1 222,70 11,135 Total agriculture 986,8 1.166,10 179,30 8,965 land Forests 32.861,90 35.210,00 2.348,10 117,405 Forests 725,8 778,3 52,50 2,625 products Swamps 1.334,30 1.400,00 65,70 3,285 Bogs 1.268,60 1.310,00 41,40 2,07 Total wetlands 2.602,90 2.710,00 107,10 5,355 Grassland & shrubs 3.494,10 3.030,00 -464,10 -23,205 Total phytomass 39.945,80 42.116,10 2.170,30 108,515 Coarse woody debris 4.955,90 6.150,00 1.194,10 59,705 Below-ground dead vegetation 8.841,90 9.680,00 838,10 41,905 Total plant 53.743,60 57.946,10 4.202,50 210,125 Total C 347.337,60 350.492,60 3.155,00 157,75 Tabelle 2: Veränderung der C-Pools 1990-2010 (2010 berechnet über Szenario „mean“) (verändert nach NILSSON ET AL. 2000) Management organischer Bodensubstanz Semester: Sommer 2012 Prof. Dr. Bruno Glaser Klimawandel und C-Bilanz Russlands 1. Relevanz 2. Untersuchungsraum Russland 3. Zukünftige Klimaveränderungen 4. C-Bilanzierung 5. Auswirkungen des Klimawandels 6. Fazit & Lösungsansätze
  25. 25. 4. C-Bilanzierung Russlands 1Tg=1*1012 g=0,001Pg Fluxes out of Atmosphere,TgC Tabelle 3: C-fluxes und Emissionen von 1990-2010 (2010 berechnet über Szenario „mean“) (verändert nach NILSSON ET AL. 2000) 1990 Tg C 2010 Tg C Agricultural land 967 1.127 Animal husbandry - - Biomass consumption - - Forest 1.743 1.864 Wetland 498 513 Grassland & shrubs 1.222 1.127 Total out of Atmosphere 4.430 4.632 Flux Balance (excl. Energy) -149 -227 Flux Balance (incl. Energy) 527 284 Flux into Atmosphere, TgC 1990 TgC 2010 TgC Agricultural land 746 836 Animal husbandry 252 232 Biomass consumption 363 405 Forest 1.567 1.637 Wetland 406 403 Grassland & shrub 917 812 Soil CH4-C respiration 20 20 Additional fluxes 13 13 Total fluxes out of ecosystems 4.272 4.345 Energy and industrial sectors 676 561 Total in Atmosphere 4.957 4.916 Management organischer Bodensubstanz Semester: Sommer 2012 Prof. Dr. Bruno Glaser Klimawandel und C-Bilanz Russlands 1. Relevanz 2. Untersuchungsraum Russland 3. Zukünftige Klimaveränderungen 4. C-Bilanzierung 5. Auswirkungen des Klimawandels 6. Fazit & Lösungsansätze
  26. 26. Klimawandel und C-Bilanz Russlands 4. C-Bilanzierung Russlands Landnutzungswandel in Russland als C-Senke: Management organischer Bodensubstanz Semester: Sommer 2012 Prof. Dr. Bruno Glaser Landnutzungswandel nach 1990: Aufgabe von 30,2Mio ha Ackerland  pot. Anreicherung von org. C 250-450 TgC ~ CO2-Emission der Landwirtschaft oder 25% der Emissionen fossiler Brennstoffe 1. Relevanz 2. Untersuchungsraum Russland 3. Zukünftige Klimaveränderungen 4. C-Bilanzierung 5. Auswirkungen des Klimawandels 6. Fazit & Lösungsansätze
  27. 27. 5. Beispielhafte Auswirkungen des Klimawandels in Russland Management organischer Bodensubstanz Semester: Sommer 2012 Prof. Dr. Bruno Glaser Klimawandel und C-Bilanz Russlands 1. Relevanz 2. Untersuchungsraum Russland 3. Zukünftige Klimaveränderungen 4. C-Bilanzierung 5. Auswirkungen des Klimawandels 6. Fazit & Lösungsansätze
  28. 28. Management organischer Bodensubstanz Semester: Sommer 2012 Prof. Dr. Bruno Glaser Beeinflussung des allgemeinem Kohlenstoffkreislauf über dem Boden Abbildung 15: Abhängigkeit der Bodenatmung von der Temperatur (FISHER 1990: 95) Klimawandel und C-Bilanz Russlands 5.1. Auswirkungen des Klimawandels auf Stoffkreisläufe 1. Relevanz 2. Untersuchungsraum Russland 3. Zukünftige Klimaveränderungen 4. C-Bilanzierung 5. Auswirkungen des Klimawandels 6. Fazit & Lösungsansätze
  29. 29. Beeinflussung des Allgemeinem Kohlenstoff-kreislauf über dem Boden Böden als C-Quelle Abbildung 16: Feedbackwirkung des erhöhten CO2- Gehaltes und der C-Freisetzung im Boden (eigene Darstellung nach HEIMANN et al. 2008: 291) Management organischer Bodensubstanz Semester: Sommer 2012 Prof. Dr. Bruno Glaser Klimawandel und C-Bilanz Russlands 5.1. Auswirkungen des Klimawandels auf Stoffkreisläufe 1. Relevanz 2. Untersuchungsraum Russland 3. Zukünftige Klimaveränderungen 4. C-Bilanzierung 5. Auswirkungen des Klimawandels 6. Fazit & Lösungsansätze
  30. 30. Klimawandel und C-Bilanz Russlands 5.1. Auswirkungen des Klimawandels auf Stoffkreisläufe Beeinflussung der Stoffkreisläufe in Mooren Management organischer Bodensubstanz Semester: Sommer 2012 Prof. Dr. Bruno Glaser • Moore auf der NH speichern 200 bis 450 Milliarden t Kohlenstoff = 10-30 %- Anteil des globalen Kohlenstoffspeichers und 30-75 % des Mengenanteils der vorindustriellen Zeit in der Atmosphäre 1. Relevanz 2. Untersuchungsraum Russland 3. Zukünftige Klimaveränderungen 4. C-Bilanzierung 5. Auswirkungen des Klimawandels 6. Fazit & Lösungsansätze
  31. 31. Beeinflussung der Stoffkreisläufe in Mooren Methanfreisetzung: • Unter red. Bedingungen: Diffusion, Aufschäumung, Transport in die Atmosphäre • Durch Oxidation: Übergang von Methan in Kohlenstoff Korrelation von Methan- und Kohlenstoffbildung mit T • Chapman und Thurlow (1996): bei T-Anstieg von 1,5°C, 2,5°C und 4,5°C, Emissionsanstieg um 17, 30 bzw. 60 % Management organischer Bodensubstanz Semester: Sommer 2012 Prof. Dr. Bruno Glaser Abbildung 17: Zukunftsszenario zur Methanfreisetzung aus Feuchtgebieten (Moore, etc.) auf Grundlage einer Verdoppelung des CO2-Gehaltes der Atmosphäre und eines Temperaturanstieges um 3°C (ADGER 1994: 111) Klimawandel und C-Bilanz Russlands 5.1. Ausiwirkungen des Klimawandels auf Stoffkreisläufe 1. Relevanz 2. Untersuchungsraum Russland 3. Zukünftige Klimaveränderungen 4. C-Bilanzierung 5. Auswirkungen des Klimawandels 6. Fazit & Lösungsansätze
  32. 32. Beeinflussung der Stoffkreisläufe in Mooren Management organischer Bodensubstanz Semester: Sommer 2012 Prof. Dr. Bruno Glaser Klimawandel und C-Bilanz Russlands 5.1. Auswirkungen des Klimawandels auf Stoffkreisläufe Abbildung 18: Der Effekt des Klimawandels auf Moore (JONES ET AL. 2009) 1. Relevanz 2. Untersuchungsraum Russland 3. Zukünftige Klimaveränderungen 4. C-Bilanzierung 5. Auswirkungen des Klimawandels 6. Fazit & Lösungsansätze
  33. 33. Management organischer Bodensubstanz Semester: Sommer 2012 • Permafrostgrenze hat sich um 39 Kilometer (innerhalb 100 Jahre) nach Norden verlagert und die Fläche hat um 22 % abgenommen • Bis 2050: Abnahme um 20-35 % (Vgl. IPCC 2007b: 28, 369) • Bis 2100: Abnahme um 90 % (Vgl. LAWRENCE et al. 2005 in FAUST et al. 2009: 6) Folgen: On-Site-Schäden: Veränderungen der Landform durch Thermokarst Hangrutschungen Off-Site-Schäden: Zerstörung anthropogener Infrastruktur Zerstörung von Ökosystemen Prof. Dr. Bruno Glaser Klimawandel und C-Bilanz Russlands 5.2. Auftauen der Permafrostböden durch den Klimawandel 1. Relevanz 2. Untersuchungsraum Russland 3. Zukünftige Klimaveränderungen 4. C-Bilanzierung 5. Auswirkungen des Klimawandels 6. Fazit & Lösungsansätze
  34. 34. Management organischer Bodensubstanz Semester: Sommer 2012 Prof. Dr. Bruno Glaser 5.2. Auftauen der Permafrostböden durch den Klimawandel Abbildung 19: Schäden an einem Haus in Jakutsk (Sibirien) durch Auftauen des Permafrostes (FAUST et al. 2009: 7) Klimawandel und C-Bilanz Russlands 1. Relevanz 2. Untersuchungsraum Russland 3. Zukünftige Klimaveränderungen 4. C-Bilanzierung 5. Auswirkungen des Klimawandels 6. Fazit & Lösungsansätze
  35. 35. 5.2. Auftauen der Permafrostböden durch den Klimawandel Feedback-Wirkung: Böden als C-Quelle Abbildung 20: Feedbackwirkung von veränderten Klimabedingungen und Anregung der Organismenaktivität zur C-Freisetzung durch Auftauen der Permafrostböden (eigene Darstellung nach HEIMANN et al. 2008: 291) Management organischer Bodensubstanz Semester: Sommer 2012 Prof. Dr. Bruno Glaser Klimawandel und C-Bilanz Russlands 1. Relevanz 2. Untersuchungsraum Russland 3. Zukünftige Klimaveränderungen 4. C-Bilanzierung 5. Auswirkungen des Klimawandels 6. Fazit & Lösungsansätze
  36. 36. 5.3. Bodendegradation durch globale Klimaänderung Degradation versteht man als „process which lower the current and/or future capacity of soils to produce goods or services“ (GREENLAND et al. 1994: 101) global 60 % degradierter Fläche durchWassererosion Abbildung 21: Positive Korrelation zwischen jährlichem Niederschlag und Erosionsrate (FAVIS-MORTLOCK 1994: 214) Management organischer Bodensubstanz Semester: Sommer 2012 Prof. Dr. Bruno Glaser Klimawandel und C-Bilanz Russlands 1. Relevanz 2. Untersuchungsraum Russland 3. Zukünftige Klimaveränderungen 4. C-Bilanzierung 5. Auswirkungen des Klimawandels 6. Fazit & Lösungsansätze
  37. 37. Management organischer Bodensubstanz Semester: Sommer 2012 Prof. Dr. Bruno Glaser Klimawandel und C-Bilanz Russlands 5.3. Bodendegradation durch globale Klimaänderung Folgen: On-Site-Schäden: Verlust von Vegetationsschicht Biomasseproduktion Nährstoffverlust Off-Site-Schäden: Akkumulation von Sedimenten Verschlämmung von Wasserläufen oder Reservoiren Feedback-Wirkung: durch veränderte Bodenoberflächen durch Abtrag  Veränderung der Albedo  T-Anstieg 1. Relevanz 2. Untersuchungsraum Russland 3. Zukünftige Klimaveränderungen 4. C-Bilanzierung 5. Auswirkungen des Klimawandels 6. Fazit & Lösungsansätze
  38. 38. Management organischer Bodensubstanz Semester: Sommer 2012 Prof. Dr. Bruno Glaser 6. Fazit und Lösungsansätze Klimawandel und C-Bilanz Russlands 1. Relevanz 2. Untersuchungsraum Russland 3. Zukünftige Klimaveränderungen 4. C-Bilanzierung 5. Auswirkungen des Klimawandels 6. Fazit & Lösungsansätze
  39. 39. 6. Zusammenfassung und Lösungsansätze Maßnahmen zur Schaffung von Kohlenstoffsenken: • Reduktion der Abholzung • Wiederaufforstung • Konservierende Bodenbearbeitung Management organischer Bodensubstanz Semester: Sommer 2012 Prof. Dr. Bruno Glaser Abbildung 25: Kohlenstoffemissions- Minderungspotential für Europa (Rothamsted Research 2005: 7) Klimawandel und C-Bilanz Russlands 1. Relevanz 2. Untersuchungsraum Russland 3. Zukünftige Klimaveränderungen 4. C-Bilanzierung 5. Auswirkungen des Klimawandels 6. Fazit & Lösungsansätze
  40. 40. 6. Zusammenfassung und Lösungsansätze Management organischer Bodensubstanz Semester: Sommer 2012 Prof. Dr. Bruno Glaser Klimawandel und C-Bilanz Russlands • Russische Böden aktuell als C-Senke, im Zuge des Klimawandels als extreme C-Quelle • Durch Aufgabe Ackerland großes Potential zur C-Sequestrierung • Klimaänderungen werden nördliche Breiten besonders betreffen • Neben direkt spürbaren Schäden (an Infrastruktur etc.) muss mit starken positiven Rückkopplungen gerechnet werden Neben des „impact of climate change upon soil“ (SCHARPENSEEL et al. 1998: 204) müssen auch die „impacts of soil reactions and gas emissions upon climate change“ (ebd.) berücksichtigt werden! 1. Relevanz 2. Untersuchungsraum Russland 3. Zukünftige Klimaveränderungen 4. C-Bilanzierung 5. Auswirkungen des Klimawandels 6. Fazit & Lösungsansätze
  41. 41. Management organischer Bodensubstanz Semester: Sommer 2012 Prof. Dr. Bruno Glaser Simon Schmidt M. Sc. Physische Geographie
  42. 42. 7. Quellenverzeichnis I BAUMGARTNER, A., LIEBSCHER, H. (1996): Allgemeine Hydrologie – Quantitative Hydrologie, Berlin Stuttgart BLUM, W. (2007): Bodenkunde in Stichworten, Berlin Stuttgart Bosco, C., Rusco, E., Montanarella, L. (2008): Effects of climate change on the soil erosion risk in alpine areas, in GLP News (2008) 4, 7-8 DAVIDSON, E. A. (1994): Climate change and soil microbial processes: secondary effects are hypothesized from better known interacting primary effects in ROUNSEVELL, M., LOVELAND, P. (1994): Soil response to climate change, Berlin Heidelberg DAVIDSON, E., JANSSENS, I. (2006): Temperature sensitivity of soil carbon decomposition and feedbacks to climate change in Nature (2006) 440, 165 – 173 DOW, K., DOWING, T. (2007): Weltatlas des Klimawandels, Hamburg DREGNE, H. E. (1990): Impact of climate warming on arid region soils in SCHARPENSEEL, H.-W., SCHOMAKER, M., AYOUB, A. (1990): Soils on a warmer earth, Amsterdam FAUST, D., FUCHS, M., HECKMANN, T., MOLDENHAUER, K.-M., SCHÜTT, B., ZIELHOFER, C. (2009): Klimawandel - Bedrohung für die Erdoberfläche in Deutscher Arbeitskreis für Geomorphologie (Hrsg.) (2009): Die Erdoberfläche – Lebens- und Gestaltungsraum des Menschen FISHER, W. (1990): Influence of climatic change on development of problem soils, especially in the alluvial domains in SCHARPENSEEL, H.-W., SCHOMAKER, M., AYOUB, A. (1990): Soils on a warmer earth, Amsterdam GREENLAND, D. J., SZABOLCS, I. (1994): Soil resilience and sustainable land use, Oxon HEIMANN, M., REICHSTEIN, M. (2008): Terrestrial ecosystem carbon dynamics and climate feedbacks in Nature (2008) 451, 289 -292 IPCC (2007a): Working Group I Report "The Physical Science Basis", Cambridge IPCC (2007b): Working Group II Report "Impacts, Adaptation and Vulnerability", Cambridge JENNY, H. (1941): Factors of soil formation, New York JONES, A., STOLBOVOY, V.; TARNOCAI, C; BROLL, G.; SPAARGAREN, O. ; MONTANARELLA, L. (Hrsg.) (2009): Soil Atlas of the Northern Circumpolar Region. Luxembourg. KOSMAS, C., DANALATOS, N. (1994): Climate change, desertification and the Mediterranean region in ROUNSEVELL, M., LOVELAND, P. (1994): Soil response to climate change, Berlin Heidelberg KUNTZE, H., ROESCHMANN, G., SCHWERDTFEGER, G. (1994): Bodenkunde, Stuttgart KURGANOVA, I.N.; KUDEYAROV, V.N.; LOPES DE GERENYU, V.O. (2010): Updated estimate of carbon balance on Russian territory . In: Tellus 62B. 497-505 LEGROS, J.P., BALDY, N., FROMIN, N., BELLIVIER, D. (1994): Crop models: Principles and adoptions to the problem of climate change in ROUNSEVELL, M., LOVELAND, P. (1994): Soil response to climate change, Berlin Heidelberg LESER, H. (Hrsg.) (2005): Wörterbuch Allgemeine Geographie, München LOZÁN, J., GRAßL, H., JENDRITZKY, G., KARBE, L., REISE, K. (2008): Warnsignal Klima: Gesundheitsrisiken – Gefahren für Menschen, Tiere und Pflanzen, Hamburg MENSCHING, H.G. (1990): Desertifikation- Ein weltweites Problem ökologischer Verwüstung in den Trockengebieten der Erde, Darmstadt MIEHLICH, G. (2003): Die Bekämpfung der Bodendegradation – eine weltweite Herausforderung in Petermanns Geographische Mitteilungen (2003/3) 147, 6-13 NEW, M., SCHULZE, R. (1996): Hydrologic sensitivity to climate change and some implications for erosion in the Langriver catchment, Western Cape, South Africa in MEADOWS, M., SALA, M. (Hrsg.) (1996): Soil erosion and land degradation in regions of Mediterranean climate, Berlin Stuttgart NILSSON, S.; SHVIDENKO, A.; STOLBOVOI, V.; GLUCK, M.; JONAS, M.; OBERSTEINER, M. (2000): Full Carbon Account for Russia. Laxanburg. RAHMSTORF, S., SCHELLNHUBER, H.J. (2007): Der Klimawandel, München RAMOS C., LIDÓN, A. L., RODRIGO, A. (1994): The effects of climate change on irrigated soils: Water resources and solute leaching in ROUNSEVELL, M., LOVELAND, P. (1994): Soil response to climate change, Berlin Heidelberg RICHTER, G. (Hrsg.) (1998): Bodenerosion – Analyse und Bilanz eines Umweltproblems, Darmstadt Management organischer Bodensubstanz Semester: Sommer 2012 Prof. Dr. Bruno Glaser Klimawandel und C-Bilanz Russlands
  43. 43. Klimawandel und C-Bilanz Russlands 7. Quellenverzeichnis II Management organischer Bodensubstanz Semester: Sommer 2012 Prof. Dr. Bruno Glaser RIES, J., WUNDERLICH, J., MOLDENHAUER, K.-M. (2009): Landnutzungswandel – Steuergröße der Geomorphodynamik in Deutscher Arbeitskreis für Geomorphologie (Hrsg.) (2009): Die Erdoberfläche – Lebens- und Gestaltungsraum des Menschen Rothamsted Research (2005): Climate change and land management, Harpenden Herts ROWELL, D., JONES, R. (2006): Causes and uncertainty of future summer drying over Europe in Climate Dynamics (2006) 26, 281-299 ROZANOV, B., SAMOILOVA, E. (1990): Soils of the subboreal region on a warmer earth in SCHARPENSEEL, H.-W., SCHOMAKER, M., AYOUB, A. (1990): Soils on a warmer earth, Amsterdam SCHARPENSEEL, H.-W., PFEIFFER, E. M. (1998): Impacts of Possible Climate Change Upon Soils; Some Regional Consequences in BLUME, H. P., EGER, H., FLEISCHHAUER, E., HEBEL, A., REIJ, C., STEINER, K. G. (Hrsg.) (1998): Towards Sustainable Land Use, Reiskirchen SCHEFFER, F., SCHACHTSCHABEL, P. (2010): Lehrbuch der Bodenkunde, Heidelberg SMITH, J. et al. (2007): Projected changes in the organic carbon stocks of cropland mineral soils of European Russia and the Ukraine, 1990-2070. In: Global Change Biology 13, 342-356 SOMBROEK, W. G. (1990): Soils on a warmer earth: The tropical regions in SCHARPENSEEL, H.-W., SCHOMAKER, M., AYOUB, A. (1990): Soils on a warmer earth, Amsterdam STOLBOVOY, V. (2002): Carbon in Russian Soils. In: Climate Change 55. 131-156 STOLBOVOY, V., MARÉCHAL, B., JONES, A., RUSCO, E., MONTANARELLA,L. (2008): Climate change – soil can make a difference!, Brüssel STRACK, M. (2008): Peatlands and Climate Change, Jyväskylä SZABOLCS, I. (1990): Impact of climate change on soil attributes in SCHARPENSEEL, H.-W., SCHOMAKER, M., AYOUB, A. (1990): Soils on a warmer earth, Amsterdam TAN, K. (2000): Environmental soil science, New York TINKER, P. B., INGRAM, J. S. I. (1994): Soils and global change – An overview in ROUNSEVELL, M., LOVELAND, P. (1994): Soil response to climate change, Berlin Heidelberg TINKER, P. B., INESON, P. (1994): Spoil organic matter and biology in relation to climate chance in ROUNSEVELL, M., LOVELAND, P. (1994): Soil response to climate change, Berlin Heidelberg YAALON, D. (1990): Soils on a warmer Earth in SCHARPENSEEL, H.-W., SCHOMAKER, M., AYOUB, A. (1990): Soils on a warmer earth, Amsterdam United Nations (2005): World Population Prospects The 2004 Revision Highlights, New York VARALLYAY, G. Y. (1990): Influence of climate change on soil moisture regime, texture, structure and erosion in SCHARPENSEEL, H.-W., SCHOMAKER, M., AYOUB, A. (1990): Soils on a warmer earth, Amsterdam ZUBRZYCKI, S.; KUTZBACH, L.; PFEIFFER, E.-M. (2012): Böden in Permafrostgebieten der Arktis als Kohlenstoffsenke und Kohlenstoffquelle. In: Polarforschung 81 (1), 33-46 CIA (2012): The World Factbook. In: https://www.cia.gov/library/publications/the-world-factbook/ Letzter Aufruf: 10.07.2012. DKRZ (2012): Veränderungen der Temperatur. In: http://www.dkrz.de/about/media/galerie/Vis/klimaszenarien/temperaturaenderung Letzter Aufruf: 10.07.2012. Emerging Markets Venue (???): Permafrost Russia. In: http://www.emergingmarketsvenue.com/wp-content/uploads/010/11/permafrost_russia4.jpg Letzter Aufruf: 10.07.2012. FAO (2012): Russian Soil Map. In: http://www.fao.org/ag/AGP/AGPC/doc/Counprof/Russia/figure3.htm Letzter Aufruf: 10.07.2012. Klimanavigator (2011): Emissionsszenarien. In: http://www.klimanavigator.de/dossier/artikel/011968/index.php Letzter Aufruf: 10.07.2012.
  44. 44. Management organischer Bodensubstanz Semester: Sommer 2012 Prof. Dr. Bruno Glaser Klimawandel und C-Bilanz Russlands 5.3. Bodendegradation durch globale Klimaänderung Verantwortlich für Wassererosion: Frequenz und Dauer von Starkregenereignissen Arten von Oberflächenabfluss: Hortonscher Oberflächenabfluss aufgrund Spritz- und Planschwirkung Dunnescher Oberflächenabfluss durch Übersättigung oder Frost Wash (Ablösen und Transport von Bodenpartikeln)  gravitative Massenbewegungen 1. Relevanz 2. Untersuchungsraum Russland 3. Zukünftige Klimaveränderungen 4. C-Bilanzierung 5. Auswirkungen des Klimawandels 6. Fazit & Lösungsansätze
  45. 45. Management organischer Bodensubstanz Semester: Sommer 2012 Prof. Dr. Bruno Glaser 5.3. Bodendegradation durch globale Klimaänderung Abbildung 22: Mittlerer monatlicher Oberflächenabfluss auf Grundlage unterschiedlicher NS-Szenarien (ΔP) ohne Änderungen der T oder E (NEW et al. 1996: 30) Klimawandel und C-Bilanz Russlands
  46. 46. Management organischer Bodensubstanz Semester: Sommer 2012 Prof. Dr. Bruno Glaser 5.3. Bodendegradation durch globale Klimaänderung Abbildung 23: Bodenerosion durch Oberflächenabfluss in Bragança/Portugal (eigene Aufnahme 27.02.2010) Klimawandel und C-Bilanz Russlands 1. Relevanz 2. Untersuchungsraum Russland 3. Zukünftige Klimaveränderungen 4. C-Bilanzierung 5. Auswirkungen des Klimawandels 6. Fazit & Lösungsansätze
  47. 47. Management organischer Bodensubstanz 5.3. Bodendegradation durch globale Klimaänderung Abbildungen 24: Bodenerosion am Westhang des Pico de Orizaba, Mexiko durch unangepasste Bodennutzung und Starkregenereignisse (a: 1975, b: 1978, c: 1991) (MIEHLICH 2003: 8) Semester: Sommer 2012 Prof. Dr. Bruno Glaser Klimawandel und C-Bilanz Russlands 1. Relevanz 2. Untersuchungsraum Russland 3. Zukünftige Klimaveränderungen 4. C-Bilanzierung 5. Auswirkungen des Klimawandels 6. Fazit & Lösungsansätze
  48. 48. Management organischer Bodensubstanz Semester: Sommer 2012 Prof. Dr. Bruno Glaser Klimawandel und C-Bilanz Russlands 5.6. Klimabedingte Veränderungen der Biomasseproduktion und biotischer Aktivität im Boden •Biomasseproduktion hängt proportional von der Niederschlagsmenge ab (KOSMAS et al. 1994: 29) • Verringerung des NS und steigende T: Einschränkung des Pflanzenwachstums aber Verstärkung der biologischen Aktivität  Unausgeglichenheit zwischen Nachlieferung und Abbau von Biomasse  weniger CO2 kann von Pflanzen aufgenommen werden  Feedback • Nur atmosphärische CO2-Verdoppelung würde die Biomasseproduktion von Bäumen um 25 % und von Erntefrüchten um 125 % steigern (Vgl. LEGROS et al. 1994: 92) 1. Relevanz 2. Untersuchungsraum Russland 3. Zukünftige Klimaveränderungen 4. C-Bilanzierung 5. Auswirkungen des Klimawandels 6. Fazit & Lösungsansätze

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