Ein Arbeitsplatz in luftiger Höhe

Wenn die Wissenschaftler vom Max-Planck-Institut für Biogeochemie in Jena wissen wollen, wie der Kohlendioxid-Austausch zwischen der Landoberfläche und der Atmosphäre funktioniert, müssen sie schwindelfrei sein. Denn bei ihren Freilandmessungen im Thüringer Wald schwingen sie sich selbst erst einmal – gesichert mit Klettergurten – in luftige Höhen, um ihre Instrumente an den gut 40 Meter hohen Messtürmen anzubringen und sie anschließend regelmäßig, einmal in der Woche, zu warten und zu kalibrieren.

Fünf Messstationen betreiben die Forscher derzeit in Thüringen. Neben dem Kohlendioxid-Austausch werden auch die Energie- und in Teilen auch die Wasserbilanz des jeweiligen Ökosystems erfasst. Die Messstationen sind für einen mehrjährigen Betrieb ausgelegt und befinden sich

• im Nationalpark Hainich, einem nicht bewirtschafteten Laubwald vornehmlich mit Buchenbestand,
• in Leinefelde, einem bewirtschafteten Laubwald, ebenfalls vornehmlich mit Buchenbestand
• in Wetzstein, einem bewirtschafteter Fichtenwald,
• auf einer Aufforstungsfläche in Mehrstedt und
• auf einer landwirtschaftlich genutzten Fläche in Gebesee.

Jeden Morgen rufen die Wissenschaftler von Jena aus die Stationen über Funkmodem an, um zu überprüfen, ob alle Systeme korrekt arbeiten, oder ob zum Beispiel ein unvorhergesehener Stromausfall zu Störungen geführt hat.

Mithilfe einer mikrometeorologischen Messmethode können die Forscher relativ einfach und kontinuierlich die Netto-Austauschrate von Kohlendioxid in einem Ökosystem messen. Dazu kombinieren sie ein zeitlich hoch auflösendes Ultraschall-Anemometer-Thermometer, welches die turbulenten Luftbewegungen sowie die Lufttemperatur misst, mit einem Gasanalysator, mit dem sich die CO₂- und Wasserdampfkonzentrationen bestimmen lassen. In der bodennahen, atmosphärischen Grenzschicht werden Luftbeimengungen, wie z.B. das Kohlendioxid, durch Turbulenz vermischt und transportiert. Verschiedene biologische Prozesse führen im Boden und in der Vegetation zu einer Aufnahme oder Abgabe von CO₂: Während bei der so genannten Bodenatmung Kohlendioxid durch die Atmungsvorgänge von Mikroben freigesetzt wird, findet bei der Vegetation sowohl eine Abgabe von Kohlendioxid durch Atmung als auch eine Aufnahme durch Photosynthese statt.

Die Biogeochemiker interessiert vor allem, welche Mengen Kohlendioxid auf lange Sicht von den unterschiedlichen Ökosystemen aufgenommen oder abgegeben werden. Denn als so genanntes Treibhausgas spielt das atmosphärische Kohlendioxid eine wichtige Rolle bei den globalen Klimaveränderungen.