Mikrometeorologische Forschung am Rande der Negev

Der Yatir-Wald am Rande der Negev-Wüste in Israel verändert die Struktur der bodennahen Atmosphäre. Beeinflusst er damit auch das regionale Klima?

Der Yatir-Wald wurde in den 1960er Jahren am Rande der Negev angepflanzt. Der ca. 30 km2 umfassende hauptsächlich aus Aleppo Kiefern bestehende Wald hebt sich dunkel von seiner Umgebung ab. Im Vergleich zu seiner Umgebung weist er eine viel größere Oberflächenrauhigkeit auf. Aufgrund dieser Eigenschaften und seiner isolierten Lage am Rande der Halbwüste verursacht der Wald viel höhere turbulente Wärmeströme als seine Umgebung. Hat dies nun Auswirkungen auf die Struktur der darüber liegenden atmosphärischen Grenzschicht? Dieser Frage gingen Forscher vom Karlsruher Institut für Technologie/Institut für Meteorologie und Klimaforschung, Atmosphärische Umweltforschung (KIT/IMK-IFU) in Garmisch-Partenkirchen und vom Weizmann Institute of Science im August und September 2013 nach. Mittels Turm- und Lidarmessungen in Wald und Wüste sowie Large-Eddy-Simulationen wurden Sekundärzirkulationen und Einflüsse auf die Grenzschichthöhe untersucht.

Sekundärzirkulationen sind relativ kleinräumige atmosphärische Zirkulationen, die bevorzugt durch räumliche Unterschiede zwischen verschiedenen Oberflächen hervorgerufen werden. Im Gebiet des Yatir verursachen die erhöhten turbulenten Wärmeströme über dem Wald eine Zirkulation zwischen dem Wald und der Wüste, gewissermaßen ein Wald-Wüsten-Windsystem, die als beständiger Aufwind über dem Wald in Erscheinung tritt (Abb. 1). Diese Aufwinde treten jedoch nur vormittags auf, da während den Nachmittagsstunden das lokale Windfeld von dem regionalen Land-See-Windsystem des rund 60 Kilometer nordwestlich gelegenen Mittelmeeres überlagert wird.

Die atmosphärische Grenzschicht ist die unterste Schicht der Troposphäre, die in direktem Kontakt mit der Erdoberfläche steht. Dessen Höhe wird unter anderem durch die Energieflüsse an der Erdoberfläche bestimmt, weshalb eine dickere Grenzschicht über dem Wald vermutet wurde. Die Lidarmessungen (Light detection and ranging-System/Anm. d. Red.) lieferten keine eindeutigen Hinweise auf eine erhöhte Grenzschicht über dem Wald, allerdings zeigte die Large-Eddy-Simulation, dass bei einem typischen Horizontalwind von 6m s-1 der stärkste Einfluss auf die Grenzschichthöhe nicht über dem Zentrum des Waldes, sondern auf der windabgewandten Seite des Waldes auftritt (Abb. 2). Daher sind bei der im August 2015 geplanten Messkampagne auch Lidar-Messungen weiter südöstlich knapp außerhalb des Waldes vorgesehen.

Die Kooperation zwischen dem KIT und dem Weizmann Institute of Science wird nun im Rahmen des DFG-geförderten Projektes "Climate feedbacks and benefits from semi-arid forests" (CliFF) fortgeführt. In diesem Projekt sollen für die nächsten fünf Jahre die pflanzenphysiologischen und mikrometeorologischen Mechanismen untersucht werden, die dazu führen, dass der Wald selbst unter diesen extremen klimatischen Bedingungen bestehen kann. Ein Schwerpunkt wird dabei sein, den Einfluss des Waldes auf das lokale und regionale Klima besser zu verstehen und zu klären, ob der Wald auch das lokale und regionale Klima beeinflusst, ob eine Wiederaufforstung in semi-ariden Klimaten die Auswirkungen des Klimawandels auf regionaler Ebene abmildern kann, und inwiefern der entstehende Wald als Kohlenstoffspeicher dient.

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