Hvor drivhusgasserne går hen

Næsten halvdelen af ​​den kuldioxid, som mennesker frigiver til miljøet, optages af verdenshavene og den terrestriske biosfære. På denne måde, drivhusgasser udvindes delvist fra atmosfæren, som afhjælper processen med global opvarmning. Men vil jorden og havene være i stand til at fortsætte med at lagre kuldioxid i fremtiden? Forskere er ikke sikre. Ændringer i havcirkulationen, skovrydninger og stressreaktioner i skove kan reducere deres evne til at fungere som kulstofdræn.

På land, planter og træer optager kuldioxid (CO2) gennem fotosyntese. Kulstof vender senere tilbage til jorden i form af plantemateriale, hvorfor store mængder af det opbevares der. Når klimaet bliver varmt, imidlertid, jorden kan afgive dette lagrede kulstof igen ved hjælp af mikrobiel nedbrydning. Forskere forsøger at finde ud af, hvilken proces der vil få overhånd i fremtiden – og Schweiz er et af stederne for deres analyser.

Træ-line muldjord

Hvor meget kulstof ligger der i jorden, og hvordan kan dette ændre sig? Frank Hagedorn er baseret på det schweiziske føderale institut for skov, Sne- og landskabsforskning (WSL) i Birmensdorf, og han har været involveret i adskillige projekter for at finde ud af svarene. Det er muldjorden, der er afgørende, fordi det indeholder kulstof, der især let kan nedbrydes. I et af deres projekter, Hagedorns team var i stand til at demonstrere, at denne nedbrydningsproces er særlig relevant i områderne omkring trægrænsen. De skyllede et økosystem med CO2 ved trægrænsen over Davos, markere det med specielle kulstofisotoper, så de kunne spore, hvordan materialernes kredsløb ændrede sig. Jordbunden i alpine økosystemer er særlig rig på kulstof, og det viste sig, at de kan udlede en tilsvarende stor mængde CO2, når temperaturen stiger. Denne proces er allerede begyndt på grund af menneskeskabte klimaændringer.

For at kunne drage konklusioner om CO2-dræn på europæisk eller verdensomspændende skala, forskere har brug for standardiserede målinger. Disse kan så ekstrapoleres til større geografiske områder, ved hjælp af computermodeller. I det europæiske konsortiumprojekt 'ICOS Research Infrastructure', måleinstrumenter og databehandling er i øjeblikket ved at blive standardiseret. Projektet startede officielt i 2015, og Nina Buchmann fra ETH Zürich koordinerer den schweiziske ende af det ('ICOS-CH'). To målesteder deltager her i Schweiz, hun siger:en i en granskov, også i nærheden af ​​Davos, og en på Jungfraujoch forskningsstation.

Upålidelige skove

Mange års målinger har allerede bevist, at skovene optager meget CO2. I skovene uden for Davos, CO2-strømme blev faktisk målt så langt tilbage som i 1997, selvom andre instrumenter blev brugt dengang, siger Buchmann. "Økosystemet har været et CO2-dræn hele tiden", hun siger. Det samme gælder ikke alle skove i Schweiz, imidlertid. Genplantede områder, for eksempel, kan være en kilde til CO2 i begyndelsen, fordi jorden der mister meget kulstof. Dette ændrer sig først, når træerne er større og skoven er etableret, på hvilket tidspunkt det bliver en CO2-vask. Jo ældre skoven er, imidlertid, jo mindre kulstof findes i jorden, og jo mere findes i træernes skov og blade. Det blev bevist af det nationale forskningsprogram 68 'Bæredygtig brug af jord som en ressource' (NRP 68).

Men vil skovene også lagre CO2 i fremtiden? Buchmann ser to grundlæggende usikkerhedsfaktorer:klimaændringer og skovudnyttelse. En skovs opbevaringsfunktion kan forringes af tørke, ved ændringer i den måde, det bruges på, og ved ændringer i det område, det dækker.

Alligevel, skove er hverken den eneste kilde til usikkerhed, heller ikke den største sådan faktor. Mange forskere, herunder dem på Agroscope (det schweiziske føderale ekspertisecenter for landbrugsforskning), er bekymrede over reduktionen af ​​muldjorden på grund af landbrugsbrug. Globalt set, imidlertid, de mest følsomme landområder med naturlige kulstofdræn er i det fjerne nord. Metan er en særlig potent drivhusgas, der udsendes af permafrostjorden, når den varmes op. Ifølge Hagedorn, mængden, der udledes, afhænger primært af, om jorden opvarmes under fugtige eller tørre forhold. Jo højere luftfugtighed, jo større mængde af metan, der frigives; når forholdene er tørrere, der udledes mere CO2.

Ekspedition til det Antarktiske Ocean

Havene optager også enorme mængder CO2. På nuværende tidspunkt det vigtigste havdræn for CO2 er det sydlige ocean, der strækker sig rundt om Antarktis. I december 2016 det schweiziske polarinstitut (koordineret af EPFL) drog ud på en forskningsrejse i det sydlige ocean som en del af den internationale Antarctic Circumnavigation Expedition (ACE).

Et af ekspeditionens projekter er helliget undersøgelse af fytoplankton, fordi dens fotosyntese spiller en væsentlig rolle i det sydlige Oceans CO2-optagelseskapacitet. Når disse alger dør, de synker til bunden af ​​havet, tager kulstof med sig. Samuel Jaccard fra Oeschger Center for Climate Change Research ved Universitetet i Bern er en af ​​de deltagende forskere. Under ekspeditionen, holdet ønsker at hente havvandsprøver fra forskellige dybder ned til 1, 500 meter. De vil bringe disse prøver til overfladen i flasker og derefter udsætte dem for geokemiske tests i laboratoriet. De data, de håber at få, bør forklare, hvordan kulstof leveres til havets dybder, og hvor hurtigt det sker.

Mængden af ​​CO2, der absorberes af det sydlige ocean, afhænger også af vinden, der driver havstrømmene. Koldt vand er godt til at lagre CO2, men i fortiden, kold, dybt vand, der er rigt på CO2, er blevet drevet til overfladen af ​​specifikke vindforhold – og det er ved overfladen, hvor temperaturerne er varmere. Som resultat, det sydlige Ocean frigav CO2 til atmosfæren. Men vi ved næsten ikke noget om vindbevægelsernes naturlige udsving. For at afgøre, hvornår Sydhavet tidligere har optaget og frigivet CO2, et yderligere ACE-projekt søger at rekonstruere tidligere vindbevægelser. Direktøren for Oeschger Centret, Martin Grosjean, deltager i dette projekt.

Måden vinden blæste på

Under deres forskningsrejse, Grosjeans projektpartnere vil bore på flere sub-antarktiske øer for at indsamle sedimenter fra søer. Disse vil efterfølgende blive analyseret i laboratoriet af Grosjean og andre. Alger, der plejede at leve i disse søer, findes i dag forstenede i dette sediment, og de kan give os oplysninger om vindintensitet i Holocæn-perioden.

At rekonstruere disse vinde betyder at drage komplekse konklusioner ud fra dataene. Saltindholdet i ø-søerne er påvirket af vindintensiteten, for eksempel. Stærk vind driver mere sprøjt op i luften og mere salt i søerne end lettere vinde. Dette har en indvirkning på algerne, som Grosjean forklarer:"Alger varierer i deres følsomhed over for salt". Så artssammensætningen af ​​algerne i sedimenterne kan give forskerne mulighed for at bestemme det tidligere saltindhold i søen, og dermed også vindens styrke dengang.

I de seneste år, siger Grosjean, vinden er blevet mere intens omkring Antarktis. Ingen ved endnu, hvorfor det er sket. Det kan være et resultat af hullet i ozonlaget, eller det kan være forbundet med global opvarmning. Så det er også svært at lave nogen prognose om, hvor meget CO2 Sydhavet vil kunne lagre i fremtiden.

Alt det samme, flere undersøgelser har allerede vist, at der er blevet optaget lidt mere CO2 i de senere år, end det tidligere var tilfældet. Det samme gælder landbiosfæren. Men vi kan ikke stole på, at denne tendens fortsætter. For at vurdere faren for, at CO2-optagelsen ophører, materialekredsløbene skal undersøges mere præcist – både på land og i havet.