Zahlreiche nördliche Ökosysteme sind stark vom Klimawandel betroffen. In den Böden dieser Ökosysteme, insbesondere in Torfmooren und Permafrostböden, lagern große Mengen an Kohlenstoff in Form von organischem Material wie Tier- und Pflanzenreste. Die Freisetzung dieses organischen Kohlenstoffs kann eine Verstärkung der Klimaerwärmung zur Folge haben. Gleichermaßen kann die fortlaufende Einlagerung von Kohlenstoff in die Böden dieser Ökosysteme der Klimaerwärmung entgegenwirken.
Unsere Forschungsgruppe beschäftigt sich damit, den Austausch von Treibhausgasen, wie Kohlenstoffdioxid (CO2), Methan (CH4) und Stickstoffmonoxid (N2O), zu messen. Beobachtungen, Experimente, Modellierung und Datensynthese helfen uns dabei, die Prozesse im Boden zu verstehen, welche den gemessenen Treibhausgasflüssen zugrunde liegen. Unsere Forschungsgebiete umfassen Torfmoore, Feuchtgebiete und Permafrostböden. Der Fokus unseres Projektes liegt auf den Wechselwirkungen zwischen Kohlenstoff- und Stickstoffkreisläufen, biogeochemischen Prozessen während der kalten Jahreszeiten, sowie Methanemissionen und Permafrostdynamiken in nördlichen Feuchtgebieten. Wir hoffen durch unsere Arbeit die Bedeutung dieser Ökosysteme für das Klima in der Vergangenheit, Gegenwart und Zukunft besser verstehen und dadurch aktuellen Klimaänderungen besser begegnen zu können.
Herzlichen Glückwunsch an Sarah Wocheslander, die am 13. Juni ihre Masterarbeit an der Universität Lynköping, Schweden, erfolgreich verteidigt hat. Sarah bewertete kostengünstige Methansensoren zur Messung von Methan im Siikaneva-Moor.
6. Juni 2023
Die Arbeit von Melissa Laurent über Methanogene und Methanproduktion entlang eines Landschaftsgradienten in Sedimenten des Lena-Flussdeltas wurde diese Woche in Biogeosciences veröffentlicht: https://doi.org/10.5194/bg-20-2049-2023, 2023. Die Position in der Landschaft war ein wichtiger Faktor für die Methanproduktion, wobei die höchste Produktion in Sedimenten der Flussaue auftrat.
2021
Claire Treat erhielt 2021 die AGU Editors' Citation for Excellence in Refereeing für JGR-Biogeosciences Journal Reviews.
8. Oktober 2021
Melissa hat ihre Masterarbeit „Links between greenhouse gas emissions and microbes shift during short-term permafrost thaw under anaerobic conditions” erfolgreich verteidigt und abgeschlossen.
31. August 2021
Claire, Johanna und Matthias sind von einer erfolgreichen Feldkampagne aus Alaska zurückgekehrt. Auf ihrer Expedition haben sie Methanflüsse aus Küstenfeuchtgebieten auf der Kenai Halbinsel gemessen. Die Wochenberichte dazu findet ihr im Tab "Expeditionen".
23. August 2021
Mackenzie und Katharina sind von ihrer 3-monatigen Feldkampagne aus Finnland zurückgekehrt. Im Siikaneva Moorgebiet konnten sie die Langzeit-Treibhausgasmessungen für das FluxWIN-Projekt starten und wertvolle Daten für ihre PhD Projekte sammeln. Die Wochenberichte der Expedition findet ihr im Tab "Expeditionen".
1. Juli 2021
Wir begrüßen Mackenzie in unserer Gruppe, die im Rahmen des FluxWin-Projekts ihre Doktorarbeit beginnt.
19. Mai 2021
Katharina veröffentlicht einen wissenschaftlichen Artikel über ihre Masterarbeit. Der Titel des Artikels lautet: High levels of CO2 exchange during synoptic-scale events introduce large uncertainty into the Arctic carbon budgethttps://doi.org/10.1029/2020GL092256
30. April 2021
Claire, Lona, Katharina und Johanna präsentieren ihre Arbeiten am virtuellen Treffen der European Geophysical Union (vEGU) 2021. Ihre Abstracts und Poster sind auf der FluxWIN Epic Seite zu finden: https://epic.awi.de/view/divisions/FluxWIN/2021.html
11. April 2021
Claire veröffentlicht einen wissenschaftlichen Artikel mit dem Titel: Predicted vulnerability of carbon in permafrost peatlands with future climate change and permafrost thaw in Western Canada https://doi.org/10.1029/2020JG005872
12. März 2021
Claire veröffentlichte eine Arbeit mit dem Titel: "The role of wetland expansion and successional processes in methane emissions from northern wetlands during the Holocene", https://doi.org/10.1016/j.quascirev.2021.106864
1. Januar 2021
Wir begrüßen Katharina in unserer Gruppe, die im Rahmen des FluxWin-Projekts ihre Doktorarbeit beginnt.
Wir verwenden ein automatisches Hauben-Messsystem um kontinuierlich die Treibhausgase (CO2, CH4, N2O) in unserem Moor-Studiengebiet in Siikaneva (südliches Finnland) zu messen. Das automatische Haubensystem beinhaltet 12 Hauben (9 transparente und 3 abgedunkelte), die in drei unterschiedliche Gebieten aufgestellt sind. Jeweils vier Hauben stehen in einem höhergelegenen Wald, in einem trockenen Moor und in einem feuchten Moor. Die Hauben sind so robust gebaut, dass sie in der Kälte, bei Schneebedeckung und während der Vegetationszeit messen können, um eine lückenlose Messung durch das ganze Jahr (Vegetationszeit, Herbst, Winter und Frühling) zu garantieren. Die drei Treibhausgase CO2, CH4, und N2O werden in den Hauben mit einem Picarro G2508 in Echtzeit gemessen. Ergänzend zu den Gasmessungen werden zusätzliche Daten wie Messhauben Lufttemperatur, photosynthetische aktive Strahlung, Bodentemperatur, Bodenwasserhöhe und Bodenfeuchte erhoben. Dazu erlaubt das Datenerfassungssystem einen Fernzugriff auf die erhobenen Daten der automatischen Messhauben. Dies geschieht durch einen 4G Verbindung, die einen gute Datenabdeckung und Datenkontrolle in Echtzeit erlaubt. Das automatische Hauben-Messsystem wurde im Jahr 2020 installiert, als Teil des ERC Starting Grants “The role of non-growing season processes in the methane and nitrous oxide budgets in pristine northern ecosystems (FluxWIN)”. Dieses Projekt hat das Ziel die Menge an biogeochemischen Flüssen im Winter und während der Übergangszeiten zu messen und die darunterliegenden Prozesse zu verstehen. Im FluxWIN Projekt untersuchen wir im Speziellen die Biogeochemie von Kohlen- und Stickstoff im Forschungsgebiet in Südfinnland in der Nähe der Hyytiälä Forst-Forschungsstation. Das Forschungsprojekt ist durch den Europäischen Forschungsrat (ERC) und dem Horizon 2020 Programm finanziert.
Tragbare Laser Treibhausgas Messgeräte
Die Gruppe besitzt drei hoch moderne, tragbare, feld-taugliche Laser Gasspektrometer von LGR und Licor. Diese Geräte können sowohl CO2, CH4 und H2O messen und wurden vom Helmholtz Impuls- und Vernetzungsfonds sowie vom Arktis Innovationsfund finanziert.
Konstruktion und Installation von Treibhausgas Haubenmessungen für CO2, CH4 und N2O
Die Treibhausgase in Permafrost Gruppe hat umfangreiche Erfahrung mit Design, Konstruktion und Installation von Haubenflussmessungen. Wir habe die automatischen Treibhausgas Messhauben an der FluxWIN Forschungsstelle (siehe unten) 2021 installiert. Zusätzlich haben wir Messhauben (mit und ohne Kühlungssystem) für die manuelle Gasflussmessung konstruiert und fünf Studenten an diesen Geräten ausgebildet.
Methodenentwicklung für neue Laser Treibhausgas Analysegeräte für die Messung von CO2, CH4 und N2O
Die Treibhausgase in Permafrost Gruppe entwickelt neue Methoden um die Hauben-Treibhausgasmessungen automatisch zu prozessieren und auszuwerten. Durch die modernen Laserspektrometer werden neue Hochfrequenzdaten generiert, die neue Lösungen und Methoden für die Datenaufarbeitung und Datenanalyse erfordern, um ein Maximum an Informationen aus diesen Messungen zu gewinnen.
Die automatischen Treibhausgasmesshauben für die CO2, CH4 und N2O Messungen in Siikaneva, Finnland. (Foto: Alfred-Wegener-Institut)
Verfolge unsere Messkampagnen in unseren wöchentlichen Expeditionsberichten.
Alaska Coastal Wetland Expedition 2021
Im Rahmen des Projektes Palaeo perspectives on Climate Change (P2C2) – Sea level rise, coastal wetland expansion, and proglacial lake contributions to abrupt increases in northern atmospheric CH4 during the last deglaciation, reisten Claire Treat, Johanna Schwarzer und Matthias Fuchs vom AWI Potsdam auf die Kenai Halbinsel in Alaska. Ziel dieser Expedition war das Messen von Treibhausgasemissionen und ein besseres Verständnis über den Kohlenstoffkreislauf in Arktischen Küstenfeuchtgebieten zu gewinnen. Insbesondere geht es auch darum, die Auswirkungen des Meeresspiegelanstiegs auf die Methan (CH4) Emissionen in diesen Gebieten zu verstehen. In Alaska wurde das Team durch Miriam Jones vom US Geological Survey und Natalie Tyler vor University of Alaska Fairbanks vervollständigt.
Während der vier-wöchigen Expedition, maß das Team CH4 und CO2 Emissionen in den Mündungsgebieten der Flüsse Kenai, Kasilof und Swanson. Diese Treibhausgas-Flussmessungen wurden mit einem ultra-tragbaren LGR (Los Gatos Research) Treibhausgasmessgerät, sowie mit einer eigens kreierten (Eimer-) Messkammer gemessen. Das geringe Gewicht des Analysegerätes und der Messkammer erlaubten einen einfachen und schnellen Transport zu den Messpunkten. Insgesamt wurden 42 verschiedene Messstellen entlang von 6 verschiedenen Transekten gemessen. An jeder Stelle wurden drei unterschiedliche Messungen durchgeführt und ausgewählte Standorte wurden wiederholt aufgesucht, so dass am Ende 191 Messungen (à 10 Minuten) aufgezeichnet werden konnten. Zusätzlich zu diesen Treibhausgasemissionsmessungen sammelte das Team Boden, Wasser und manuelle Gasproben von allen Standorten. Vor allem die Wasseranalysen und die vor-Ort durchgeführten Salzgehaltsmessungen im Wasser halfen bei der Auswahl der Probenstandorte, da das Team entlang eines Salzgradienten verschiedene Standorte messen wollte. Damit erhofft sich das Team ein besseres Verständnis, wie der Salzgehalt (und damit ein Meeresspiegelanstieg) die Methanemissionen aus diesen Küstenmooren beeinflusst. Darüber hinaus wurden mit einem Russian Peat Corer 23 Bodenbohrkerne unterschiedlicher Länge (50 – 300 cm) gezogen. Diese Bodenbohrkerne helfen herauszufinden, wann sich diese Feuchtgebiete gebildet haben und wie viel Kohlenstoff sich in diesen Gebieten seitdem abgelagert hat.
Für weitere Informationen über die Expedition gibt es unsere Wochenberichte, die während der Expedition geschrieben wurden:
Zusätzlich hat Johanna alle Pflanzen, die wir an den Messstandorten gefunden haben, fotografiert und aufgeschrieben. Eine Liste davon findet ihr hier: https://fluxlab.awi.de/s/MF18DUlLq#
Schau dir die Highlights unserer Expedition in der Fotogalerie an.
