Netzwerk erfasst Europas Treibhausgasemissionen

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Das Sphinx-Observatorium auf dem Jungfraujoch. Foto: Peter Barrachi

Das Sphinx-Observatorium auf dem Jungfraujoch. Foto: Peter Barrachi

Ein Artikel im Wissenschaftsjournal "Bulletin of the American Meteorological Society" beschreibt erstmals, wie das europäische ICOS-Netzwerk ("Integrated Carbon Observation System") dazu beiträgt, die Funktion von Kohlenstoffsenken besser zu verstehen und Auswirkungen des Klimawandels auf sie abzuschätzen.

Die Hälfte des Kohlenstoffausstosses, der durch fossile Brennstoffe in die Atmosphäre gelangt, wird von den Ökosystemen im Meer und an Land wieder aufgefangen. Was aber sind die genaue Grössenordnung, Eigenschaft und Stabilität dieser sogenannten Kohlenstoffsenken? Wie wird sich der Klimawandel auf sie auswirken? Wie funktionieren diese Senken genau, und bleiben sie in Zukunft erhalten? Wie wirken sich mögliche Veränderungen auf die Treibhausgaskonzentrationen in der Atmosphäre aus? Antworten auf diese Fragen sind für die Gesellschaft unerlässlich, um ein Konzept für den Weg zur Klimaneutralität zu erstellen.

«Wir haben die Methoden, um diese Fragen zu beantworten. Einige von uns messen Treibhausgaskonzentrationen und -flüsse seit Jahrzehnten. Nur mit langjährigen, standardisierten Zeitreihen können wir die Reaktion der Biosphäre auf langsame Veränderungen im Klima messen und verstehen», sagt Nina Buchmann, Professorin für Graslandwissenschaften an der ETH Zürich. Leiterin von ICOS Schweiz und Co-Autorin eines kürzlich im "Bulletin of the American Meteorological Society" erschienenen Artikels, der zum ersten Mal die Struktur und Arbeitsweise des europäischen Infrastruktur-Netzwerks ICOS beschreibt.

ICOS wurde entwickelt, um ein europäisches Beobachtungsund Informationssystem zu betreiben, das Wissenschaft und Gesellschaft dabei unterstützt, die Folgen des Klimawandels einzudämmen. Aktuell sammelt es standardisierte, frei zugängliche Daten von mehr als 140 Messstationen in 13 europäischen Ländern. Die Schweiz beteiligt sich mit Stationen auf dem Jungfraujoch und in Davos. Beide sind einzigartig in Bezug auf Lage, Geschichte und Einbettung in nationale und internationale Forschungsprogramme. Für Forscher Martin Steinbacher, Verantwortlicher für die ICOS-relevanten Treibhausgasbeobachtungen auf dem Jungfraujoch, Leiter der "ICOS Atmosphere Monitoring Station Assembly" und ebenfalls Co-Autor der Studie, sind «langfristige Beobachtungen der Variabilität und des Trends der Treibhausgaskonzentrationen in der Atmosphäre, wie sie die Empa seit vielen Jahren auf dem Jungfraujoch durchführt, ein wichtiges Puzzleteil für die Treibhausgasbudgets und den Kohlenstoffkreislauf. Da nur etwa 50 Prozent der Emissionen letztlich in der Atmosphäre verbleiben, ist es von zentraler Bedeutung, die Wechselwirkungen zwischen Atmosphäre, Ökosystemen und Ozeanen zu verstehen». Im Rahmen von ICOS arbeiten denn auch Atmosphärenforscher mit Meeresexperten und Ökologen zusammen, um das Gesamtbild der Treibhausgaszyklen besser zu zeichnen. Steinbacher: «Das Fundament bilden die koordinierten und harmonisierten Messnetze in ganz Europa, die die Qualität und Kompatibilität der Beobachtungen auf ein neues Niveau gebracht haben».

Die ICOS-Messstationen beobachten Treibhausgase in der Atmosphäre und Kohlenstoffund Treibhausgasflüsse zwischen der Atmosphäre, den Landflächen und den Ozeanen. Das Netzwerk deckt den europäischen Kontinent von Skandinavien bis zur Spanischen Halbinsel und von den Britischen Inseln bis Ungarn und der Tschechischen Republik ab. Die benachbarten Meere werden mit Schiffslinien und Forschungsschiffen, die in dem Bereich unterwegs sind, erfasst. Die Schweiz mit ihrer aussergewöhnlichen Lage in den Alpen ist ein bedeutender Knotenpunkt innerhalb des ICOS Netzwerks.

Der Artikel stellt eine Reihe wichtiger Forschungsfragen. Wegen der zunehmenden Dringlichkeit des Klimawandels beziehen sich viele dieser Fragen auf politische Rahmenbedingungen, wie das Pariser Klimaschutzabkommen und die «Ziele für nachhaltige Entwicklung» der UN. ICOS liefert zum Beispiel wichtige Daten für ein geplantes europäisches Beobachtungsund Verifizierungssystem für Treibhausgasemissionen. Dazu wird unter anderem die Radiokarbonmethode eingesetzt, um Emissionen aus der Verbrennung fossiler Brennstoffe zu quantifizieren. Dies ist möglich, weil dem CO2 aus fossilen Energieträgern das radioaktive Kohlenstoffisotop 14C fehlt.

Ausserdem halten die Studienautoren fest, dass in Ballungsräumen genauere Beobachtungen notwendig sind, da diese stark bewohnten Gebiete Hotspots für den Ausstoss fossiler Brennstoffe sind und ständig wachsen. Hier wird eine erfolgreiche Emissionsreduzierung als erstes sichtbar sein. ICOS begegnet dieser Herausforderung mit dem Start eines neuen EU-Projekts «ICOS Cities - Pilot Applications in Urban Landscapes». Zwei Schweizer Städte, Zürich und Basel, sind Teil von "ICOS Cities", an dem Forschende der Empa, der Universität Basel sowie die Stadt Zürich beteiligt sind. «Mit ICOS Cities möchten wir eine Reihe von Beobachtungsverfahren ausprobieren, indem wir städtische Pilot-Beobachtungsstationen entwickeln und aufbauen. Wir möchten verschiedene Werkzeuge und Dienste testen und vorstellen, mit denen diese Beobachtungen verarbeitet und analysiert werden können, und dabei die Anforderungen von Städten berücksichtigen und die Umsetzung von Klimaschutzmassnahmen unterstützen», sagt Werner Kutsch, Generaldirektor von ICOS und Projektkoordinator.

Der Artikel befasst sich zudem mit dem europäischen Budget für die Kohlenstoffund Treibhausgas-Emissionen, das bisher nur sporadisch mit einem beträchtlichen Aufwand zusammengetragen wurde. Bald könnte dies jährlich über eine grosse Fläche mit weniger Unsicherheiten erstellt werden. Die politischen Bemühungen, eine Entscheidung über die am besten umzusetzenden Klimaschutzmassnahmen zu treffen, wie sie kürzlich auf der Klimakonferenz COP26 in Glasgow diskutiert wurden, würden davon ebenfalls profitieren.

Der ICOS-Artikel wurde publiziert im Bulletin of American Meteorological Society (BAMS) .

ICOS Schweiz besteht aus den Institutionen ETH Zürich (Leitung), den Eidgenössischen Forschungsanstalten Empa und WSL, den Universitäten Bern und Basel sowie MeteoSchweiz und wird seit 2013 vom Schweizerischen Nationalfonds (SNF), internen Mitteln der Partnerinstitutionen und dem Staatsekretariat für Bildung, Forschung und Innovation (SBFI) finanziert.


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