Controls on global greening, phenology and the enhanced seasonal CO2 amplitude : integrating decadal satellite observations and global ecosystem models

Satelliten-Beobachtungen seit den 1980er Jahren zeigen weltweit ein Ergrünen der Vegetation sowie einen zeitigeren Beginn der Vegetationsperiode. Als mögliche Ursachen dieser Veränderungen werden u.a. der CO2-Anstieg in der Atmosphäre, die Klimaänderungen, Waldbrände oder Landnutzungswandel in Betracht gezogen. Jedoch ist die relative Bedeutung dieser Einflussfaktoren unbekannt. Das Ergrünen der nördlichen Ökosysteme ist gleichzeitig eine mögliche Ursache für den Anstieg der Amplitude des Jahresganges von CO2 in der nördlichen Atmosphäre seit den 1960er Jahren. Ziel dieser Dissertation ist es, ein besseres Verständnis der Ursachen und Wirkungen von Veränderungen der Phänologie und des Vegetationsgrüns in den letzten Jahrzehnten zu schaffen. Dabei sollen insbesondere Satellitendaten genutzt werden um globale Ökosystemmodelle zu verbessern. Es wurde ein neues Phänologiemodul in das dynamische globale Vegetationsmodell LPJmL implementiert und anhand von Satellitendaten parametrisiert um die saisonale bis dekadische Variabilität der Vegetation besser zu simulieren. Das neue Phänologiemodul berücksichtigt insbesondere die Rolle von Wasserverfügbarkeit für die Blattentwicklung. Die Bedeutung der Einflussfaktoren für Phänologie und das Ergrünen variiert räumlich und zeitlich. Jedoch sind weltweit Wasserverfügbarkeit und Temperatur ko-dominante Faktoren für die Saisonalität, Jahr-zu-Jahr-Variabilität und für Trends der Vegetationsaktivität. Abschließend wird die Rolle des Ergrünens auf den Anstieg der saisonalen CO2-Amplitude in der Atmosphäre bewertet. Das Ergrünen der nördlichen Ökosysteme führt zusammen mit der Klimaerwärmung zu einem Anstieg der Photosynthese. Dies ist die Hautursache für den Anstieg der saisonalen Amplitude von CO2 in der Atmosphäre in nördlichen Breiten. Die Dissertation demonstriert den Nutzen von Satellitenbeobachtungen für das Verständnis von Vegetationsdynamik, Trends im Kohlenstoffkreislauf und für die Verbesserung globaler Ökosystemmodelle.