niederschlag

Sep

2023

Ursprung und Schicksal der atmosphärischen Feuchtigkeit über den Kontinenten

Sehr interessanter Vortrag von Hubert Savenije (Delft University of Technology, Niederlande) auf der Generalversammlung der Europäischen Geowissenschaftlichen Union 2012. Eine sehr faszinierende Forschungsarbeit, die zeigt, wie viel Regen auf dem Land aus der Wiederverwertung von Wasser auf dem Land stammt („Niederschlagsrecycling“) – und das ist teilweise enorm (in manchen Regionen über 80%)! Kombiniert man dies mit den „fliegenden Flüssen“ von Antonio Nobre (und anderen) und der biotischen Pumpe von Anastassia Makarieva (und anderen), ergibt sich ein perfektes Set für die Natur, die ihr Bestes tut, um fruchtbare Wachstumsbedingungen für sich selbst zu entwickeln und zu erhalten (siehe Gaia-Hypothese von James Lovelock und Lynn Margulis).

Auf der ersten Grafik aus ihrem Papier kann man sehen, wie viel des Niederschlags, der auf das Land fällt, aus der Evapotranspiration vom Land stammt. Auf der zweiten sieht man, wie sehr eine Region durch Evapotranspiration an den Niederschlägen anderswo beteiligt ist.

https://www.youtube.com/watch?v=NTJXla6bCIs
https://www.youtube.com/watch?v=O4kJjApR8wY
https://www.youtube.com/watch?v=CIesJyZUWTY
https://www.youtube.com/watch?v=44yiTg7cOVI

Sep

2023

Die Suche nach dem Ursprung des Regens

Alpha Lo hat einen sehr interessanten Aufsatz (auf englisch, hier Teil I, hier Teil II) über die Art und Weise geschrieben, wie Wissenschaftler versucht haben zu erforschen, zu analysieren und abzuschätzen, woher der Regen kommt (vom Ozean oder/und vom Land), bzw. wie viel von dem einen und dem anderen, und welche Rolle die Vegetation in diesem Zusammenhang spielt.

Darüber hinaus hat er einen faszinierenden Artikel mit dem Titel „Die Klimamodell-Näherung, die die Klimabewegung grundlegend verändern könnte“ geschrieben.

Aug

2022

Wie wirkt sich Wiederaufforstung auf den Wasserkreislauf aus?

Bäume, Wälder und Wasser – ein (kleiner) Teil der Zusammenhänge erklärt, wenn großflächig aufgeforstet werde würde:

Die Auswirkungen auf die Niederschläge reichen demnach weit über Ländergrenzen und sogar Kontinente hinaus: So kann die Wiederaufforstung von Bäumen im Amazonasgebiet zum Beispiel Niederschläge in Europa und Ostasien beeinflussen.

Die Ergebnisse zeigen, dass die großflächige Wiederherstellung von Bäumen die Verdunstung lokal um durchschnittlich fast 10 Liter pro Quadratmeter wiederhergestellten Waldes erhöhen kann. Lokal, insbesondere in den Tropen, kann dieser Effekt mit fast 250 Litern für jeden Quadratmeter noch viel größer sein. Entscheidend ist, dass nicht das gesamte Wasser an die Landoberfläche zurückkehrt. Nur etwa 70 % des zusätzlich verdunsteten Wassers in der Atmosphäre kehren auf das Land zurück, während die restlichen 30 % durch Regen über die Ozeane abgeführt werden. Auf globaler Ebene bedeutet dies, dass die Wiederaufforstung von Bäumen zu einem Netto-Rückgang der Wasserverfügbarkeit führt.

Jul

2022

Großflächige Aufforstung in semiariden Gebieten kann das Niederschlags- und Kohlenstoffbindungspotenzial erhöhen

Mehr Wälder, mehr Regen: …dass die Umsetzung der gemessenen Merkmale eines erfolgreichen semi-ariden Aufforstungssystems (2000 ha, ~300 mm mittlerer Jahresniederschlag) auf große Gebiete (~200 Mio. ha) mit ähnlichen Niederschlagsmengen in der Sahelzone und in Nordaustralien zu einer Abschwächung und Verlagerung regionaler Tiefdruckgebiete führt, die das Eindringen von Feuchtigkeit und den Niederschlag verstärken (+0,8 ± 0,1 mm d-1 über der Sahelzone und +0,4 ± 0,1 mm d-1 über Nordaustralien) und dabei Gebiete beeinflussen, die größer sind als die ursprüngliche Aufforstung. Diese Effekte stehen im Zusammenhang mit einer zunehmenden Wurzeltiefe und Oberflächenrauhigkeit sowie mit einer abnehmenden Albedo. Dies führt zu einer erhöhten Evapotranspiration, einer Abkühlung der Oberfläche und einer Veränderung des Temperaturgradienten in Breitenrichtung. Es wird geschätzt, dass das Kohlenstoffbindungspotenzial einer solchen großflächigen Aufforstung in semi-ariden Gebieten in der Größenordnung von ~10 % der globalen Kohlenstoffsenke der Landbiosphäre liegen kann und alle biogeophysikalischen Erwärmungseffekte innerhalb von ~6 Jahren ausgleichen würde.

Jul

2022

Neue Definitionen für Feuchtigkeitsrecycling und die Beziehung zu Landnutzungsänderungen in der Sahelzone

Evapotranspiration: In der Sahelzone scheint die Wiederverwertung von Feuchtigkeit durch Evapotranspiration für mehr als 90 % der Niederschläge verantwortlich zu sein. Folglich gibt es einen wichtigen Rückkopplungsmechanismus zwischen Landnutzung und Klima, der unmittelbare Auswirkungen auf die Bewirtschaftung der natürlichen Ressourcen hat.

Jul

2022

Niederschlagsgebiete in Megastädten zeigen, dass die Herausforderungen der Wassersicherheit eng miteinander verbunden sind

Megastädte sind von der Evapotranspiration windabwärts abhängig: Unsere Ergebnisse zeigen, dass 19 von 29 Megastädten für mehr als ein Drittel ihrer Wasserversorgung von der Verdunstung vom Land abhängen. Wir zeigen auch, dass für viele der Megastädte die Abhängigkeit von der terrestrischen Verdunstung in trockenen Jahren höher ist. Diese hohe Abhängigkeit von der terrestrischen Verdunstung für ihren Niederschlag setzt diese Städte potenziellen Landnutzungsänderungen aus, die die Verdunstung, die den Niederschlag erzeugt, verringern könnten. […] zeigt vier besonders anfällige Megastädte (Karachi, Shanghai, Wuhan und Chongqing). Weitere sechs Megastädte wurden im Hinblick auf ihre Wasserversorgung als mittel anfällig eingestuft.

Jul

2022

Charakterisierung von luftgetragenen eiskeimbildenden Bakterien und Bakterienfragmenten

Lasst es (möglicherweise) regnen: Einige Bakterien haben die einzigartige Fähigkeit, eiskeimbildungsaktive (INA) Proteine zu synthetisieren und an ihrer äußeren Membranoberfläche freizulegen. […] Bei 14 Niederschlagsereignissen dominierten Stämme der Gattung Pseudomonas, von denen bekannt ist, dass sie INA-Gene tragen. Ein Screening auf INA-Eigenschaften ergab, dass ~12 % der kultivierbaren Bakterien bei ≤-7 °C Eisbildung verursachten. Sie wurden wahrscheinlich von terrestrischen Oberflächen in die Atmosphäre emittiert, z. B. durch konvektiven Transport.

Jul

2022

Analyse von Niederschlagseinzugsgebieten zum Verständnis der Anfälligkeit von regenabhängigen Regionen

Konzept von Niederschlagseinzugsgebieten, definiert als die Atmosphäre und Oberfläche im Aufwind, die zur Verdunstung des Niederschlags an einem bestimmten Ort beiträgt:

Wir veranschaulichen die Bedeutung der Landbedeckung in Niederschlagseinzugsgebieten im Aufwind für die Aufrechterhaltung der Niederschläge in kritisch wasserbelasteten Gebieten im Abwind, insbesondere in landwirtschaftlichen Trockengebieten. […] Diese Arbeit zeigt, dass scheinbar getrennte Teile des biophysikalischen Systems der Erde mit ihren sozialen Systemen verbunden sind. Unsere Ergebnisse und Analysen deuten darauf hin, dass die Ernährungssicherheit in einigen der wasserärmsten landwirtschaftlichen Regionen der Welt sehr empfindlich auf weit entfernte Veränderungen der Bodenbedeckung reagieren könnte.

Jun

2022

Die Auswirkungen der globalen Landnutzungsänderungen auf den terrestrischen Wasserkreislauf

Vom Menschen verursachte Veränderungen des terrestrischen Wasserkreislaufs:

Geografische Modellierungen zeigen, dass Veränderungen der Bodenbedeckung die jährliche Gesamtverdunstung um etwa 3.500 km3/Jahr (5 %) verringern und dass die größten Veränderungen der Verdunstung mit Feuchtgebieten und Stauseen verbunden sind. Simulationen mit Landoberflächenmodellen unterstützen diese Veränderungen der Evapotranspiration und prognostizieren einen erhöhten Abfluss (7,6 %) als Folge der veränderten Landbedeckung. […] Die Ergebnisse zeigen, dass Veränderungen der Bodenbedeckung den jährlichen globalen Abfluss in ähnlichem oder größerem Ausmaß verändern als andere wichtige Einflussfaktoren, was die wichtige Rolle von Veränderungen der Bodenbedeckung im Erdsystem bestätigt.

Jun

2022

Menschliche Veränderung der globalen Wasserdampfströme von der Landoberfläche

Abholzung und der globale Wasserkreislauf:

Wir zeigen, dass die Entwaldung eine ebenso große treibende Kraft ist wie die Bewässerung, was die Veränderungen im Wasserkreislauf angeht. Die Entwaldung hat die globalen Wasserdampfströme von Land um 4 % (3.000 km3/Jahr) verringert, ein Rückgang, der quantitativ genauso groß ist wie der durch Bewässerung verursachte erhöhte Wasserdampf (2.600 km3/Jahr). Obwohl die Nettoveränderung der globalen Wasserdampfströme nahe bei Null liegt, sind die räumlichen Verteilungen von Entwaldung und Bewässerung unterschiedlich, was zu großen regionalen Veränderungen der Wasserdampfmuster führt. Wir analysieren diese Veränderungen vor dem Hintergrund von Prognosen über zukünftige Landnutzungsänderungen, die eine weit verbreitete Entwaldung in Afrika südlich der Sahara und eine Intensivierung der landwirtschaftlichen Produktion in der asiatischen Monsunregion nahelegen. Darüber hinaus wird eine signifikante Veränderung der Wasserdampfströme in den Gebieten um das Becken des Indischen Ozeans das Risiko von Veränderungen im Verhalten des asiatischen Monsunsystems erhöhen.

Apr

2022

Extremes Wetter – Was kommt da auf uns zu?

Interessanter Bericht, mit u.a. ein paar Hinweisen über die (negativen) Effekte von trockenen und humusarmen Böden:

Das Wetter war über die letzten Jahrhunderte relativ gleichmäßig und verlässlich. Doch jetzt scheint es aus den Fugen geraten. Das Wetter ist extremer geworden, auch im Südwesten. Was kommt da noch auf uns zu? Und wie können wir uns davor schützen?

Mrz

2022

Was macht der Wald mit dem Klima?

Interessanter Beitrag zu meinem Lieblingsthema „Wie Vegetation, Böden und Wasser das Klima kühlen und die kleinen Wasserkreisläufe aktivieren können“. U.a. mit einigen wissenschaftlichen Veröffentlichungen, die ich auch immer wieder zitiere.

Summa summarum: Ja, Bäume und Wälder können Temperaturextreme abpuffern, können zur vermehrten Wolkenbildung und mehr Niederschlag führen. Also, „Aufbäumen“ ist angesagt!

Feb

2022

Bakterien kontrollieren das Wetter – und machen Regen

Da ich mich gerade (u.a.) verstärkt mit dem Thema „Welche Rollen spielen Bakterien bei der Entwicklung von Niederschlag?“ beschäftige, hier ein paar spannende Sätze:

Wissenschaftler haben kürzlich Beweise dafür gefunden, dass Bakterien und biologische Zellen die effizientesten Katalysatoren für die Eisbildung in Niederschlägen rund um den Globus sind. Die Bildung von Eis in Wolken ist wichtig für die Prozesse, die zu Schnee und Regen führen. Eiskernbildende Bakterien – die auch als „regenbildende Bakterien“ bezeichnet werden – könnten wichtige Auslöser für das Gefrieren in Wolken sein und den Wasserkreislauf beeinflussen.

Es wird angenommen, dass sich Mikroben mit regenverursachenden Eigenschaften entwickelt haben, lange bevor es Landpflanzen gab. „Wenn man als winziger Organismus wie eine Bakterie in die Luft und in die Turbulenzen hineingewirbelt wird, ist man erledigt – die Schwerkraft hat keine Wirkung und man steigt einfach weiter. Der einzige Weg nach unten führt über einen Regentropfen. Die Chance, von einem Regentropfen getroffen zu werden, ist sehr gering, also muss man selbst einen bilden.“

Die Idee, dass Bakterien einen Vorteil haben, wenn sie in den Wolken weite Strecken zurücklegen und dann zur Erde zurückkehren können – ist Bestandteil der Gaia-Hypothese. Die Gaia-Theorie besagt, dass belebte und unbelebte Teile der Erde ein komplexes interagierendes System sind, in dem die Lebewesen eine regulierende Wirkung haben, die das Leben insgesamt fördert.

Aber auch der Mensch hat einen großen Einfluss auf diese Regulierungsprozesse. Veränderungen in der Landnutzung, Forst- und Landwirtschaft, wie die Ausweitung von Monokulturen, verändern die Zusammensetzung der Mikroben in der Atmosphäre. Da biologische Komponenten eine große Rolle bei der Regenbildung zu spielen scheinen, können solche Veränderungen Niederschläge und Klima an vielen Orten der Erde beeinflussen.

Quellen: 1, 2, 3, 4, 5

Okt

2021

Forstwirtschaft und Klimawandel als Treiber einer Waldkrise

Oder auch: Falsches Waldmanagement als Treiber des Klimawandels. Aus der Perspektive habe ich auf diese Präsentation von Pierre Ibisch »Forstwirtschaft und Klimawandel als Treiber einer Waldkrise« geschaut. Falsches Waldmanagement führt zu sich selbst verstärkenden Prozessen – Wärme/Hitze, Trockenheit, Humusabbau, abnehmende Wasserspeicherfähgikeit usw. – die dem Wald wiederum verstärkt zusetzt. Keine gute Situation!

Da braucht es wirklich eine starke Veränderung der Management-Maßnahmen!