Niederzier - Hitzewellen: Erholen sich die Felder?

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Hitzewellen: Erholen sich die Felder?

Von: Kristina Toussaint
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Misst die vertikale Windbewegung und den Wasserstoffgehalt: Anhand der erhobenen Daten können die Jülicher Forscher an diesem Messgerät dann ablesen, wie viel Treibhausgas aufsteigt. Foto: K.Toussaint

Niederzier. Tagelange „Affenhitze“ mit Temperaturen von mehr als 30 Grad mag jedem zu schaffen machen. Für Landwirte können solche Dürreperioden zur Existenzbedrohung werden. Durch die hohen Temperaturen reifen Früchte schneller und müssen früher geerntet werden. Anders als in Regionen mit sandigem Boden sind in Nordrhein-Westfalen nicht alle Bauern darauf eingerichtet, ihre Felder grundsätzlich zu bewässern.

Während langer heißer Phasen werden sie aber künftig selbst auf Kartoffeläckern nicht um Sprinkleranlagen herumkommen, meint Professor Nicolas Brüggemann aus dem Fachbereich Bodenforschung am Forschungszentrum Jülich (FZJ). Was extreme Hitze für die Felder bedeutet, untersuchen Forscher des FZJ und der Helmholtz-Gemeinschaft auf einer Versuchsfläche in Niederzier-Selhausen.

„Wir gehen davon aus, dass extreme Hitzewellen in Zukunft keine Jahrhundertereignisse mehr sein werden, sondern eher in jedem Jahrzehnt auftreten“, sagt Brüggemann. Wie sich Temperatur und Trockenheit langfristig auf Umwelt und Klima auswirken, untersuchen Mitarbeiter des FZJ bereits seit 2011 auf dem Versuchsfeld und umliegenden Agrarflächen in Selhausen. Im Rahmen der Forschungsinitiative „Moses“ beobachtet die Helmholtz-Gemeinschaft an verschiedenen Standorten in Deutschland jetzt aber auch, wie sich Hitzewellen in einer Region kurzfristig auswirken.

Wasser- und Luftqualität verändern sich

„Wir betrachten dabei alles vom Grundwasser über den Boden und die Oberfläche bis zur Atmosphäre“, erklärt Projektkoordinatorin Ute Weber. „Wir wissen bereits, dass sich Wasser- und Luftqualität bei Trockenheit verändern“, sagt sie. Beispielsweise seien mehr Schadstoffe in der Luft und mehr Bakterien in Gewässern nachweisbar.

In langen Hitzeperioden geben Pflanzen Kohlenstoffdioxid, das sie absorbiert haben, wieder ab. Mithilfe eines Messgeräts, das die Windbewegungen und den Stoffgehalt in der Luft über dem Boden misst, kann auf dem Versuchsfeld zum Beispiel auch festgestellt werden, wie der Gasaustausch zwischen Boden und Atmosphäre abläuft und den Wissenschaftlern so Hinweise darauf geben, welche Auswirkungen die Hitze wiederum auf das Klima hat.

Die Kurzfrist-Betrachtungen sollen jetzt unter anderem zeigen, wie sich Luft und Boden nach einer Hitzewelle regenerieren. Das „Moses“-Beobachtungssystem kombiniert dazu gängige Messmethoden mit einer bisher ungenutzten. Zusätzlich zur Sensorenmessung verfügen die Jülicher Forscher über ein Instrument zur großflächigen Feststellung von Bodenfeuchte: den Cosmic Ray Rover. Die Gerätschaft, die den Laderaum eines ganzen Kleintransporters füllt, macht sich kosmische Strahlung zu Nutze.

Von dieser Strahlung erzeugte Neutronen werden von den Wasserstoffmolekülen im Boden abgestoßen und auf dem Rückweg vom Cosmic Ray Rover gezählt. „Je geringer der Feuchtigkeitsanteil im Boden ist, desto weniger Neutronen werden also auch gezählt“, erklärt Heye Bogena vom FZJ. Die Messung funktioniert auch während der Fahrt bei bis zu 50 Stundenkilometern, weshalb der „Rover“ auch große Gebiete auf ihre Bodenfeuchte hin kartieren kann.

Ist während einer Hitzewelle kaum noch Feuchtigkeit im Boden, kann die Oberfläche nicht mehr durch Verdunstung abgekühlt werden. Auf Feldern kann das bedeuten, dass die Ernte verbrennt. „Der Wassermangel ist folglich ein zentraler Punkt bei der Betrachtung von Hitzewellen“, sagt Weber.

Mobiles System

In Niederzier läuft über den Sommer die erste Testkampagne für die Messung kurzfristiger Hitze-Auswirkungen. Zusätzlich zu den fortlaufenden Erhebungen und der täglichen Messfahrt mit dem Rover sollen bald auch flugzeuggestützte Systeme und Drohnen zum Einsatz kommen. Das Messsystem wandert künftig von einem Helmholtz-Zentrum in Deutschland zum anderen. Ist die Testphase 2022 abgeschlossen, soll das gesamte Beobachtungssystem relativ kurzfristig in Regionen entsandt werden, in denen sich eine „Affenhitze“ anbahnt.

Schon jetzt können die Wissenschaftler auf dem Selhausener Feld aber brauchbare Daten erheben: „Tatsächlich ist es aktuell schon so trocken, dass wir neben den Langzeitdaten bald auch erste Ergebnisse zu den direkten Hitze-Auswirkungen haben werden“, sagt Bogena.

 

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