CAME: Subproject Permatrans

Permatrans ist einer von insgesamt zehn Projektverbünden des BMBF Forschungsprogramms CAME (WTZ: Zentralasien: Monsundynamik und Geoökosysteme), welches Fragestellungen aus den Themenbereichen Monsundynamik und Klimawandel, junge Geodynamik, Georisikopotential und Georessourcen behandelt.

Die Forschungsinhalte fokussieren insbesondere die Ursachen von Klima- und Umweltveränderungen als Folge menschlicher Eingriffe in Geo-Ökosysteme, sowie die Auswirkungen der natürlichen Geodynamik für Mensch und Infrastruktur, und nicht zuletzt den eng mit dem Monsun gekoppelten Wasserhaushalt der Region. Dabei stellen der geopolitisch bedeutsame zentralasiatische Raum und vor allem das Tibet-Plateau durch seine hohe System-Sensibilität eine ideale Schlüsselregion für die interdisziplinären Projekte dar.

Infolge der globalen Erwärmung unterliegen Permafrostböden hochdynamischen Veränderungen. Die Vorhaben des PERMATRANS-Verbundprojektes sind, die Prozesse der Bodenentwicklung zu analysieren, sowie die Kohlenstoffdynamik im Boden und die daraus resultierenden Treibhausgasemissionen zu quantifizieren. Dies ermöglicht eine räumliche Differenzierung von unterschiedlichen Permafrost-Bodenarten und deren jeweiliger Quellen- und Senkenfunktion für Kohlenstoff. Weitergehend erfolgt daraus auch eine verbindliche Abschätzung der damit verbundenen Klima-, Umweltveränderungs- und Risikopotenziale für die Treibhausgasemissionen im Bereich des Tibet-Plateaus.

Im Rahmen der PERMATRANS Untersuchungen werden die Indikatoren der Kohlenstoffdynamik in kontinuierlichen und diskontinuierlichen Permafrostböden entlang einer 1.500 km langen ausgewählten Vegetationslinie auf dem Tibet-Plateau in 4.100m bis 5.100m Höhe an zehn Standorten erfasst. Es erfolgt die Beprobung und Trennung der organischen Substanz, die Bestimmung der im Permafrostboden aktiven Bakterien sowie Erhebungen zur Emission der Spurengase Methan (CH₄), Distickstoffmonoxid (N₂O) und Kohlendioxid (CO₂). Die Ergebnisse sollen Rückschlüsse auf Kopplungseffekte der untersuchten Parameter ermöglichen.

Das regionale Detailwissen, eine solide Kenntnis der lokalen Infrastruktur und spezifische Erfahrungen mit der Methodik, auf dem die Vorhaben aufbauen können, resultieren auf bereits im Vorfeld geleisteten Forschungsarbeiten in den beteiligten Institutionen, wie z.B. einer in 2010 abgeschlossenen Diplomarbeit mit dem Titel: “Soil organic carbon stocks and pools in alpine grassland ecosystems – location comparison in continuous and discontinuous permafrost along a precipitation gradient across the Tibetan Plateau, China” von Dipl.- Geographin Corina Dörfer, deren Geländebezug zwei der zehn in PERMATRANS bearbeiteten Standorte beinhaltet.

Entsprechend der fachlich notwendigen Kompetenzen für die thematischen Schwerpunkte ist das Projekt in zwei Arbeitspakete unterteilt. Während sich Arbeitspaket 1 (Universität Tübingen) mit der Permafrostdynamik in den Böden, der Pedogenese sowie den Bodenkohlenstoffvorräten beschäftigt, ist das Arbeitspaket 2 in die Kernbereiche Methanbildung (2a, Deutsches GeoForschungszentrum GFZ) und Methanoxidation (2b, Helmholtz Zentrum München) untergliedert.

In allen PERMATRANS-Projekten wird methodisches Neuland betreten, da durch die klimatischen Bedingungen besondere Herausforderungen und Anforderungen an Mensch und Material gestellt werden. Die Extraktion des pflanzenverfügbaren Stickstoffs muss beispielsweise direkt vor Ort erfolgen, da die Proben im Gelände nicht über einen längeren Zeitraum gekühlt werden können. Die Bestimmung von Organikanteilen und –typen, des Kohlenstoff- und Stickstoff-Gehaltes, etc. gibt ersten Aufschluss zur Typisierung der Böden. Die weitergehenden Analysen der Bodenproben, z. B. die Identifizierung der Bakterien-Arten, erfolgen in Kooperation mit dem Helmholtz Zentrum in München und dem GeoForschungszentrum in Potsdam. Während der zweiten Geländephase sollen im Sinne des Technologietransfers, also in enger Zusammenarbeit mit den lokalen Kooperationspartnern, zwei weitere Boden-Untersuchungsstationen eingerichtet werden, die in Ergänzung zu den punktuellen Probennahmen während der Kampagnen auch kontinuierliche Messereihen in den permafrost-beeinflussten Böden ermöglichen.

Zusammen mit den Ergebnissen anderer Projekte des Zentralasien-Programms CAME wird ein verbessertes ganzheitliches Verständnis des Risikopotenzials landnutzungsbasierter Veränderungen in Permafrostböden auf dem Tibet-Plateau vor dem Hintergrund des Klimawandels möglich.

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