Mit Huskies zum Messturm

Einige der bodenbasierten Messstationen, deren Daten die Forscher vom Jenaer Max-Planck-Institut für Biogeochemie verwenden, liegen im fernen Sibirien. Dort fliegen die Wissenschaftler in der winterlichen Ödnis mit Flugzeugen oder Hubschraubern zu ihren Messstellen, oder sie fahren mit Schlitten, die von Schneemobilen gezogen werden. Begleitet werden sie von Huskies, die hechelnd neben den Schlitten herlaufen. So passieren sie den Jenissej, den wasserreichsten Strom Russlands. In der klirrenden Kälte ist der Fluss zu einer bizarren Eiswüste erstarrt.

In eisigen Gefilden: Mit dem Forschungsflugzeug sind die Jenaer Wissenschaftler in der winterlichen Taiga gelandet. Bild vergrößern
In eisigen Gefilden: Mit dem Forschungsflugzeug sind die Jenaer Wissenschaftler in der winterlichen Taiga gelandet.

Sibirien ist für die Biogeochemiker als Untersuchungsregion hochinteressant, denn in dem riesigen Gebiet liegen ausgedehnte Waldgebiete, die mithilfe der Fotosynthese große Mengen an Kohlendioxid binden: Rund zehn Prozent des Kohlenstoffs, der weltweit in der Vegetation und in den Böden gespeichert ist, findet sich in den sibirischen Nadelwäldern.

Hinzu kommt, dass mehr als die Hälfte der sibirischen Wälder im Permafrost liegen. Dieser speichert gewaltige Mengen an Kohlenstoff – beunruhigend wenn man bedenkt, dass die sommerliche Durchschnittstemperatur in weiten Teilen Sibiriens in den vergangenen fünf Jahrzehnten um bis zu 2˚Celsius gestiegen ist. Taut der Boden erst einmal auf, gelangt der Kohlenstoff in die Atmosphäre. Schließlich handelt es sich bei den borealen und arktischen Landmassen Sibiriens um einen sogenannten Hotspot – einen Ort, der einen relativ starken Einfluss auf das globale Klimageschehen hat und wo sich gleichzeitig die Effekte des Wandels besonders stark auswirken können.

Es gibt noch einen weiteren Grund für die Wissenschaftler, sich nach Osten zu orientieren: „Sibirien liegt sozusagen in der Rauchfahne der hochindustrialisierten Länder Europas“, erklärt Olaf Kolle, der die Servicegruppe „Freilandexperimente und Instrumentierung leitet“. „Das von dort emittierte Kohlendioxid wird hierhin transportiert und wahrscheinlich durch die sibirischen Wälder aufgenommen“, vermutet der Max-Planck-Wissenschaftler.

Grenzüberschreitende Forschung: ZOTTO ist ein deutsch-russisches International Science and Technology Center (ISTC) Projekt. Der Aufbau wurde größtenteils von der Max-Planck-Gesellschaft finanziert, am Betrieb sind beide Seiten beteiligt. Die russischen Partner vom Forstinstitut sind ständig an der Station. Sie arbeiten an eigenen Forschungsprojekten, warten aber auch die Instrumente und stellen sicher, dass etwa die Dieselgeneratoren konstant Strom liefern, damit die Messdaten kontinuierlich einlaufen. Abrufbar sind diese für die Jenaer Wissenschaftler über einen Server in Krasnojarsk. Bild vergrößern
Grenzüberschreitende Forschung: ZOTTO ist ein deutsch-russisches International Science and Technology Center (ISTC) Projekt. Der Aufbau wurde größtenteils von der Max-Planck-Gesellschaft finanziert, am Betrieb sind beide Seiten beteiligt. Die russischen Partner vom Forstinstitut sind ständig an der Station. Sie arbeiten an eigenen Forschungsprojekten, warten aber auch die Instrumente und stellen sicher, dass etwa die Dieselgeneratoren konstant Strom liefern, damit die Messdaten kontinuierlich einlaufen. Abrufbar sind diese für die Jenaer Wissenschaftler über einen Server in Krasnojarsk.

Und noch ein Aspekt macht Sibirien für Klimaforscher spannend: Die Klimatologen erwarten hier nämlich eine vergleichsweise starke Temperaturerhöhung im Rahmen der globalen Erwärmung. Dadurch könnte im kältesten Teil Russlands in den nächsten Jahrzehnten ein einschneidender Wandel des Ökosystems stattfinden. Dieser hat wohl bereits begonnen. Wie wird die Vegetation darauf reagieren? Wie verhält sich der Permafrost-Boden? Die Wissenschaftler spekulieren, dass er langsam auftauen und riesige Mengen Süßwasser freisetzen könnte.

Um die vielen offenen Fragen zu klären, arbeiten die Forscher direkt vor Ort, um Daten zu gewinnen. Dafür haben sie im Jahr 2006 ZOTTO (Zotino Tall Tower Observatory) in Betrieb genommen, benannt nach dem nächstgelegenen Ort Zotino. ZOTTO wurde vom Max-Planck-Institut für Biogeochemie und den Partnern vom Sukachev Forstinstitut der Russischen Akademie der Wissenschaften errichtet. Ganze 304 Meter hoch ragt seine Stahlkonstruktion über die sibirische Taiga. Sie dient als Träger für hochpräzise Messtechnik, die kontinuierlich die Mengen an Treibhaus- und anderen Spurengasen sowie von Aerosolen in der Atmosphäre aufzeichnet. Die Instrumente befinden sich auf sechs verschiedenen Höhen. Die ersten Sensoren liegen direkt unterhalb der Baumwipfel. Das ist wichtig, um die lokalen Signale besser verstehen und beschreiben zu können.

Der Turm in der Taiga: Die Karte zeigt die Lage von ZOTTO mitten in Sibirien. Bild vergrößern
Der Turm in der Taiga: Die Karte zeigt die Lage von ZOTTO mitten in Sibirien.

Um den Einfluss der Vegetation in der Wechselwirkung mit der Atmosphäre noch genauer zu erfassen, haben die Jenaer Wissenschaftler in den vergangenen Jahren auch noch zwei kleine Brüdertürme in der Taiga errichtet. Sie erfassen die Kohlenstoffflüsse in einem Wald und einem Sumpfgebiet. Beide Messansätze – ZOTTO und die kleinen Messtürme – ergänzen sich und liefern ein detailliertes Bild, das es den Forschern ermöglicht, die lokalen Prozesse in einen großen Kontext einzuordnen. Denn die Messtürme liefern Daten zu konkreten Klimasituationen – wichtige Informationen für Modellierer, welche verschiedene Klimaszenarien durchspielen. Je länger die Aufzeichnungen im Freiland laufen, desto kleiner werden in den Berechnungen die Fehlerbalken. Das macht die Klimaprognosen präziser. Weltweit werden mittlerweile immer mehr Stationen aufgebaut. Ziel ist ein globales Messnetz, das alle relevanten Gebiete der Welt abgedeckt.

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