Auflistung nach Autor:in "Grünhage, Ludger"

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    Veröffentlichung
    Validierung des phytotoxischen Ozonflusses in Nadeln und Blättern als Voraussetzung einer realitätsnahen, integrierten Risikobewertung für die Ökosystemleistungen von Wäldern in Deutschland
    (Umweltbundesamt, 2023) Baumgarten, Manuela; Jákli, Bálint Georg; Grünhage, Ludger; Technische Universität München. Professur für "Land Surface-Atmosphere Interactions"; Deutschland. Umweltbundesamt; Schütze, Gudrun
    Bodennahes Ozon ist ein phytotoxischer Luftschadstoff dessen troposphärische Hintergrundkonzentration sich im Zuge der Industrialisierung vervielfacht hat und in Zukunft wahrscheinlich weiter ansteigen wird. Ozon wird von Pflanzen über die Stomata aufgenommen, wo es oxidative Stress auslöst und letztendlich die Nettoprimärproduktion verringert. Das schwächt die CO2-Senkenstärke von Forstökosystemen und beeinträchtigt die Wirtschaftlichkeit wichtiger europäischer Baumarten wie Buche und Fichte. Über die im Mapping Manual (CLRTAP 2017) zusammengefassten und vom Umweltbundesamt verwendeten Modelle (DO3SE, FO3REST) lassen sich ozonbedingte jährliche Produktivitätseinbußen über artspezifische Dosis Wirkungs-Funktionen berechnen. Voraussetzung dafür ist eine möglichst realistische Abschätzung der Ozonaufnahme als Funktion der stomatären Leitfähigkeit (als PODY, phytotoxische Ozondosis oberhalb eines Schwellenwerts von Y nmol m-2 s -1). Aufgrund bisher fehlender technischer Möglichkeiten wurden die verwendeten Modelle nicht auf Basis von Messungen der stomatären Ozonaufnahme validiert. Außerdem fehlt für Waldbaumarten, im Gegensatz zu wichtigen Kulturpflanzen, eine Wichtungsfunktion, welche die Interaktion zwischen der kumulierten Ozonaufnahme und der Stomataregulierung abbildet. Zusätzlich existiert bisher keine Möglichkeit, das Ozonrisiko für zukünftige, durch steigende Temperaturen und erhöhte atmosphärische CO2-Konzentrationen gekennzeichnete Szenarien zu bewerten. Im vorliegenden Projekt wurden daher sowohl eine Ozon- als auch eine CO2-Wichtungsfunktion (fO3, fCO2) entwickelt und für Buche und Fichte parametrisiert. Dazu wurden aus Naturverjüngung entnommene Buchen und Fichten über drei Vegetationsperioden in den Klimakammern der TUMmesa-Phytotronanlage kultiviert und verschiedenen dynamischen, auf einen Waldstandort im Spessart regionalisierten Klimaszenarien ausgesetzt. Die Szenarien beinhalteten einen Ozongradienten unter gegenwärtigen Klimabedingungen, sowie zwei Zukunftsszenarien für das Ende des 21. Jahrhunderts mit unterschiedlich stark erhöhter Jahresmitteltemperatur und CO2-Konzentration. Die fO3-Funktion verdeutlichte im Modellansatz, dass bei Buche unter gegenwärtigen klimatischen Bedingungen bereits im Laufe des Blattaustriebs eine ozondosisbedingte Beeinträchtigung der stomatären Leitfähigkeit auftreten kann. Im Gegensatz dazu wurde die stomatäre Leitfähigkeit von Fichte nicht durch die Ozondosis beeinträchtigt. Durch Implementierung der fCO2-Funktion konnte gezeigt werden, dass unter steigendem CO2 in den Zukunftsszenarien eine Verringerung der stomatären Leitfähigkeit (insbesondere bei Buche) bei gleichzeitig aufrechterhaltener Produktivität zu erwarten ist. Dadurch werden die stomatäre Ozonaufnahme und somit die zu erwartenden Produktivitätseinbußen gegenüber der Gegenwart - abhängig von Unsicherheiten bei der zukünftigen Entwicklung der troposphärischen Ozonkonzentration - signifikant verringert sein. Über die Neuentwicklung eines Sensors (TransP) zur indirekten, kontinuierlichen in-situ Bestimmung der stomatären Ozonaufnahme konnten die Mapping Manual Modelle für Buche und Fichte validiert und deren Parametrisierung aktualisiert werden. Abschließend wurde ein Satz Transferfunktionen entwickelt, welche ein Abschätzen des PODY auf Grundlage von Xylemsaftflussmessungen an Buchen ermöglicht. Quelle: Forschungsbericht