CABIN: Ein Modell der Kohlenstoffbilanz des pflanzlichen Gaswechsels zur Berechnung der NPP in Modellen des globalen C-N-Kreislaufs - Reichenau, Tim G. (2023)
Unter der Überschrift Erdsystemforschung beschäftigt sich die Wissenschaft mit dem globalen Wandel und der Klimaveränderung. Das Erdsystem besteht aus den Teilsystemen Biosphäre, Atmosphäre und Ozean. Diese sind in sich und untereinander hochgradig rückgekoppelte durch Kreisläufe von Energie und Materie. Die wichtigsten Stoffkreisläufe sind diejenigen von Kohlenstoff, Stickstoff und Wasser. Eine moderne Methode zur Beantwortung von Fragestellungen nach der zukünftigen Veränderung des Erdsystems ist die mathematische Modellierung. Bezüglich des globalen C-Kreislaufs ist nach aktuellem Stand der Forschung eine dynamische Koppelung an den globalen N-Kreislauf notwendig. Um realistische Reaktionen eines Modells auf zukünftige Umweltbedingungen zu erzielen, sollten die zu beschreibenden Systeme möglichst prozessorientiert modelliert werden. Um die empirische Modellierung der Nettoprimärproduktivität (NPP) in globalen Modellen des gekoppelten C-N-Kreislaufs durch einen prozessorientierten stickstoffabhängigen Ansatz zu ersetzen, wurde das Modell CABIN (CArbon Balance Influenced by Nitrogen) entwickelt. In CABIN wird die NPP aus den unabhängig voneinander beschriebenen Prozessen der Photosynthese und autotrophen Respiration bilanziert. Dazu wurden neuartige Modelle der pflanzlichen Respiration, der Kohlenstoffspeicherung und der Bildung von struktureller Phytomasse (Allokation) entwickelt. In CABIN füllt die Photosynthese einen Pool von Assimilaten, aus dem die Prozesse Respiration, Allokation und Speicherung Kohlenstoff entnehmen. Als Reserve gespeicherter Kohlenstoff kann wieder remobilisiert werden. CABIN wurden für diese Arbeit noch nicht dynamisch an ein globales C-N-Kreislaufmodell gekoppelt. Phytomassen und N-Gehalte der Vegetation wurden vorgeschrieben. Um CABIN zu prüfen, wurde die modellierte NPP mit Messdaten verglichen. Dies wurde für 25 Messorte in den Vegetationstypen Tundra, borealer Wald, temperierter Wald, Steppe, mediterrane Vegetation, Savanne, Trockenwald, tropischer Regenwald und Wüste ...