T ropische Wälder und Kohlenstoffkreislauf Herbstschule DMG/GFZ, 23.10.2003 Slide 1
Wolfgang CramerPotsdam Institut f�r Klimafolgenforschung
http://www.pik-potsdam.de/~cramer(pdf dieser Prlsentation unter Äteaching³)
'LH�WURSLVFKHQ�:lOGHU�XQG�GHU�JOREDOH�.RKOHQVWRIINUHLVODXI
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Übersicht
�'HU�.OLPDZDQGHO � JLEW�HV�LKQ��EHUKDXSW"
�'LH EHVRQGHUH�5ROOH�GHU�%LRVSKlUH XQG�GHV .RKOHQVWRIINUHLVODXIHV
�)DOOVWXGLHQ�]XU�%HGHXWXQJ�WURSLVFKHU�:lOGHU�LP�.RKOHQVWRIINUHLVODXI
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1 Der Klimawandel - gibt es ihn überhaupt?
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Kohlendioxyd
Methan
Lachgas
1200 1400 1600 1800
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Kohlendioxyd
Methan
Lachgas
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Verlängerung der Vegetationsperiode nördlich von 45 ºN
7DJHVQ PPH
� 7DJH�VSlWHU�LP�+HUEVW
� 7DJH�IU�KHU�LP�)U�KOLQJ
0DL
4 OO 5 0 L % W 8 L LW
�������
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�������
�������
�������6HSWHPEHU
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1 Der Klimawandel - gibt es ihn überhaupt?
...und wie geht es weiter?
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CO2-Emissionen CO2-Konzentration SO2-Emissionen
Temperaturänderung Meeresspiegel
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2 Die besondere Rolle der Biosphäre und desKohlenstoffkreislaufes
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Das Erdsystem
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Jährliche C-Bilanz (Gt C)
Quelle: IPCC 2000
Net terrestrialuptake0.7 ± 1.0
Deforestation1.6 ± 0.8
Net terrestrialuptake0.7 ± 1.02.3 ± 1.3
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KohlenstoffvorräteBiom Fläche
(106 km2) Vegetation Soils TotalTropische Wälder 17,6 212 216 428Temperierte Wälder 10,4 59 100 159Boreale Wälder 13,7 88 471 559Savannen 22,5 66 264 330Temperierte Grasländer 12,5 9 295 304Wüsten & Halbwüsten 45,5 8 191 199Tundra 9,5 6 121 127Feuchtgebiete 3,5 15 225 240Landwirtschaft 16 3 128 131Total 151,2 466 2011 2477
Kohlenstoffvorrat (Gt C)
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Kohlenstoffflüsse zwischen Atmosphäreund Biosphäre1HWWRSULPlUSURGXNWLYLWlW �133�� $XIQDKPH�GHU�3IODQ]HQ�GXUFK�3KRWRV\QWKHVH PLQXV $WPXQJ
FD����*W�-DKU1HWWR|NRV\VWHPSURGXNWLYLWlW �1(3���133�PLQXV=HUVHW]XQJ�GHU�6WUHX�LP�%RGHQ
FD���*W�-DKU1HWWRELRPSURGXNWLYLWlW �1%3���1(3�PLQXV 9HUOXVWH�GXUFK�(UQWH� )HXHU XQG 6FKlGOLQJH
FD�����*W�-DKU
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Globale NPP (g C m-2 y-1)
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3 Fallstudien zur Bedeutung der tropischen Wälder im Kohlenstoffkreislauf
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Fallstudie #1
4XHOOHQ XQG 6HQNHQ�I�U�.RKOHQVWRII�LP ��� -DKUKXQGHUW�&UDPHU�HW�DO��*OREDO�&KDQJH�%LRORJ\������
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Nettoprimärproduktion (NPP)
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Nettoökosystemproduktivität (NEP)
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Nettoökosystemproduktivität(g C m-2 y-2)
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Fallstudie #2
7URSLVFKH�(QWZDOGXQJ�±.OLPDZLUNXQJ�RGHU�/DQGQXW]XQJVlQGHUXQJ"�
�&UDPHU�HW�DO��LQ�SUHVV��3URF��5R\DO�6RFLHW\�%�
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Entwaldungsraten aus verschiedenen Quellen
1990-1997 (Achard et al.
2002)
1990-1995 (Malhi &
Grace 2000)
107 km2 % of pot. 103 km2 yr-1 103 km2 yr-1 107 km2 % of pot. 107 km2 % of pot.
America 9.66 94 22 56.9 4.92 48 2.07 20Africa 4.39 89 7 37 2.15 44 0.65 13Asia 3.24 93 20 35.1 0.43 12 0.02 < 1Total 17.28 92 49 129 7.49 40 2.74 15
Forest area 1900 (Klein Goldewijk et al. 2001)
Deforestation rates Remaining forest area in 2100
“low deforestation” “high deforestation”
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Kohlenstoffverluste aus tropischer Entwaldung
Houghton 1999[1]
Houghton 1999[2]
low def.[3] high def.[4] low def. high def.America 0.55 0.4 0.7 30.5 18.61 24.38Africa 0.29 0.18 0.32 9.5 8.99 11.21Asia 1.08 0.3 0.49 38.6 11.06 13.83Total 1.9 0.89 1.51 79 38.65 49.36
[1] flux estimate averaged for 1980-1990[2] total for 1850-1990[3] deforestation rate from Achard et al. 2002[4] deforestation rate from Malhi & Grace 2000
Annual flux 1980-1995 [Gt C yr-1] Total flux 1901-1998 [Gt C]
this study this study
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Carbon Balance Amazonia (LPJ, 10yr running means)observed climate and different deforestation estimates
-400
-300
-200
-100
0
100
200
300
400
1900 1910 1920 1930 1940 1950 1960 1970 1980 1990 2000
Mt
C a
nn
ua
l flu
x
no deforestation
low defor. (Achard)
high defor. (Malhi)
.RKOHQVWRIIELODQ]�GHV�$PD]RQDVJHELHWHV�I�U�YHUVFKLHGHQH�(QWZDOGXQJVUDWHQ����MlKULJH�JOHLWHQGH�0LWWHOZHUWH�
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Carbon Balance Amazonia (LPJ, 10yr running means)observed climate and different deforestation estimates
-1200
-1000
-800
-600
-400
-200
0
200
400
1900 1920 1940 1960 1980 2000 2020 2040 2060 2080 2100
Mt
C a
nn
ua
l flu
x
no deforestation
low defor. (Achard)
high defor. (Malhi)
.RKOHQVWRIIELODQ]�GHV�$PD]RQDVJHELHWHV�I�U�YHUVFKLHGHQH�(QWZDOGXQJVUDWHQ����MlKULJH�JOHLWHQGH�0LWWHOZHUWH�
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Carbon Balance Amazonia (LPJ, 10yr running means)ECHAM climate and different deforestation estimates
-1200
-1000
-800
-600
-400
-200
0
200
400
1900 1920 1940 1960 1980 2000 2020 2040 2060 2080 2100
Mt
C a
nn
ua
l flu
x
no deforestation
low defor. (Achard)
high defor. (Malhi)
.RKOHQVWRIIELODQ]�GHV�$PD]RQDVJHELHWHV�I�U�YHUVFKLHGHQH�(QWZDOGXQJVUDWHQ����MlKULJH�JOHLWHQGH�0LWWHOZHUWH�.OLPDV]HQDULR�(&+$0���03,�0HWHRURORJLH�+DPEXUJ�
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temperature anomaly, 30S - 30N, land areas only, 2081-2100
0
1
2
3
4
5
6
7
8
CGCM CSIRO ECHAM4 HadCM3
[de
g C
]
America Africa Asia
(UZDUWHWH�7HPSHUDWXUlQGHUXQJ�LQ�WURSLVFKHQ�/DQGJHELHWHQ����6�± ���1��I�U�YHUVFKLHGHQH�.OLPDPRGHOOH������
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precipitation anomaly, 30S - 30N, land areas only, 2081-2100
-20%
-15%
-10%
-5%
0%
5%
10%
15%
20%
25%
CGCM CSIRO ECHAM4 HadCM3
America Africa Asia
(UZDUWHWH�1LHGHUVFKODJVlQGHUXQJ�LQ�WURSLVFKHQ�/DQGJHELHWHQ����6�± ���1��I�U�YHUVFKLHGHQH�.OLPDPRGHOOH������
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Carbon Balance Amazonia (LPJ, 10yr running means)CGCM climate and different deforestation estimates
-1200
-1000
-800
-600
-400
-200
0
200
400
1900 1920 1940 1960 1980 2000 2020 2040 2060 2080 2100
Mt
C a
nn
ua
l flu
x
no deforestation
low defor. (Achard)
high defor. (Malhi)
.RKOHQVWRIIELODQ]�GHV�$PD]RQDVJHELHWHV�I�U�YHUVFKLHGHQH�(QWZDOGXQJVUDWHQ����MlKULJH�JOHLWHQGH�0LWWHOZHUWH�.OLPDV]HQDULR�&*&0��&DQDGLDQ *OREDO�&OLPDWH�0RGHO�
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Carbon Balance Amazonia (LPJ, 10yr running means)CSIRO climate and different deforestation estimates
-1200
-1000
-800
-600
-400
-200
0
200
400
1900 1920 1940 1960 1980 2000 2020 2040 2060 2080 2100
Mt
C a
nn
ua
l flu
x
no deforestation
low defor. (Achard)
high defor. (Malhi)
.RKOHQVWRIIELODQ]�GHV�$PD]RQDVJHELHWHV�I�U�YHUVFKLHGHQH�(QWZDOGXQJVUDWHQ����MlKULJH�JOHLWHQGH�0LWWHOZHUWH�
.OLPDV]HQDULR�&6,52��&6,52��$XVWUDOLHQ�
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Carbon Balance Amazonia (LPJ, 10yr running means)HadCM3 climate and different deforestation estimates
-1200
-1000
-800
-600
-400
-200
0
200
400
1900 1920 1940 1960 1980 2000 2020 2040 2060 2080 2100
Mt
C a
nn
ua
l flu
x
no deforestation
low defor. (Achard)
high defor. (Malhi)
.RKOHQVWRIIELODQ]�GHV�$PD]RQDVJHELHWHV�I�U�YHUVFKLHGHQH�(QWZDOGXQJVUDWHQ����MlKULJH�JOHLWHQGH�0LWWHOZHUWH�
.OLPDV]HQDULR�+DG&0���+DGOH\ &HQWUH��*UR�EULWDQQLHQ�
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Klima oder Waldzerstörung?
low def. high def.CGCM1 -166.6 -261CSIRO -235.5 -367.1ECHAM4 -128.5 -194.3HadCM3 -101.3 -148.1
.RKOHQVWRIIYHUOXVWH�DXV�WURSLVFKHQ�:lOGHUQ�LP����-DKUKXQGHUW��*W�&
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Fallstudie #3
3K\VLNDOLVFKH XQG�ELRJHRFKHPLVFKH:LUNXQJHQ YRQ JUR�UlXPLJHU�(QWZDOGXQJ
�*DQRSROVNL��&ODXVVHQ� .ROOHJHQ��3,.�
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Rückkopplungen
7URSLVFKH�(QWZDOGXQJ�I�KUW�]X�• )UHLVHW]XQJ YRQ .RKOHQVWRII �ELRJHRFKHPLVFKH5�FNNRSSOXQJ�
�!�JOREDOH�(UZlUPXQJ
• 9HUULQJHUXQJ�GHU�:DVVHUKDOWHNDSD]LWlW�GHU�2EHUIOlFKH �SK\VLNDOLVFKH�5�FNNRSSOXQJ�
�!�ORNDOH�(UZlUPXQJ
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Tropische Entwaldung:physikalische Wirkungen
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Tropische Entwaldung:biogeochemische Wirkungen
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Tropische Entwaldung:kombinierte Wirkungen
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Rückkopplungen
(QWZDOGXQJ�LP�ERUHDOHQ�1DGHOZDOG�I�KUW�]X�
• )UHLVHW]XQJ YRQ .RKOHQVWRII �ELRJHRFKHPLVFKH5�FNNRSSOXQJ�
�!�JOREDOH�(UZlUPXQJ
• 6WlUNHUH�5�FNVWUDKOXQJ�LP :LQWHU GXUFK�6FKQHHGHFNH
�!�ORNDOH�$EN�KOXQJ
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Wirkung von Entwaldung auf hohen undniedrigen Breiten
7RWDOH�(QWZDOGXQJ�DXI��������1�
7RWDOH�(QWZDOGXQJ�DXI�������6�
SK\VLNDOLVFK JHRFKHPLVFK NRPELQLHUW
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Andere Wirkungen...
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Schlussfolgerungen
.OLPDV]HQDULHQ�YDULLHUHQ�LQ�GHQ�7URSHQ�HUKHEOLFK��DXFK�I�U�GDVVHOEH�(PLVVLRQVV]HQDULR'LH�WURSLVFKH�(QWZDOGXQJ�HU]HXJW�.RKOHQVWRIIIO�VVH�LQ�YHUJOHLFKEDUHU�*U|VVHQRUGQXQJ(QWZDOGXQJ�LQ�GHQ�7URSHQ�EHZLUNW�DQGHUH�(IIHNWH�DOV�(QWZDOGXQJ�DXI�KRKHQ�%UHLWHQ1LFKWOLQHDUH�$VSHNWH�VLQG�YRQ�%HGHXWXQJ��)HXHU�
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Vielen Dank für Ihr Interesse!