Können Salzwiesen dem Klimawandel standhalten?
Eine Studie der Leibniz Universität Hannover hat untersucht, ob Salzwiesen auch bei steigenden Wassertemperaturen noch zum Küstenschutz beitragen können
Salzwiesen im Übergangsbereich zwischen Meer und Festland sind wertvolle Pufferzonen, die die Energie der Wellen abschwächen, bevor sie an Land brechen. Dadurch tragen die Wiesen stark zum Küstenschutz bei und sind außerdem ein Lebensraum für viele Tiere und Pflanzen, die nur in diesem Ökosystem vorkommen. Auch als Kohlenstoffspeicher erfüllen sie eine wichtige Funktion. Doch können Salzwiesen unter zukünftigen klimatischen Bedingungen überleben? Können sie unter den neuen Randbedingungen mit steigenden Wassertemperaturen und höherer CO2-Belastung weiter ihrer Küstenschutzfunktion nachkommen? Ein Team von Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern der Leibniz Universität Hannover (LUH) und des Alfred-Wegener-Instituts, Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung, Bremerhaven, hat dieses in aufwändigen Versuchen untersucht. Die Ergebnisse sind in der renommierten Online-Fachzeitschrift Scientific Reports der Nature Publishing Group erschienen („Biomedical traits of salt marsh vegetation are insensitive to future climate szenarios“, https://rdcu.be/c1gEM).
Die Forscherinnen und Forscher kommen zu einem erfreulich positiven Ergebnis: Die biomechanischen Eigenschaften von Salzwiesenvegetation bleiben offensichtlich auch unter zukünftigen klimatischen Bedingungen erhalten. Die Erhöhungen von Temperatur und CO2-Gehalt hatten in den Versuchen keine negativen Auswirkungen auf die Elastizität und die Bruchkraft der Halme. Bei einer Pflanzenart zeigte sich sogar eine Zunahme des Durchmessers und der Biegesteifigkeit. „Je steifer die Pflanze ist, desto höher ist ihre dämpfende Wirkung. Unsere Ergebnisse können als Indiz dafür betrachtet werden, dass die Küstenschutzfunktion von Salzwiesenvegetation grundsätzlich erhalten bleibt“, erläutert Maike Paul, PhD, vom Ludwig-Franzius-Institut für Wasserbau und Ästuar- und Küsteningenieurwesen der LUH, die den Artikel gemeinsam mit Christina Bischoff (LUH) und Ketil Koop-Jakobsen, PhD, (Alfred-Wegener-Institut) veröffentlicht hat.
Für die zukünftige Gestaltung des Erscheinungsbilds der Küsten sind diese Ergebnisse von großer Bedeutung. Derzeit werden neue Anpassungsstrategien der Küstenräume entwickelt und erprobt, um etwa zukünftigen Sturmflutereignissen zu trotzen. Neben Ansätzen, die mit Mangroven, Riffen oder Muschelbänken arbeiten, werden auch Salzwiesen genutzt, um die Einwirkung durch Wellen und Strömungen zu reduzieren. Für die gezielte Entwicklung von Ökosystemen, die in ihrer Kombination einen idealen Küstenschutz liefern sollen, ist es entscheidend, abschätzen zu können, welche Küstenschutzleistung dadurch zu erwarten ist und wie sich die jeweilige Vegetation in Zukunft entwickeln wird. „Planen wir Küstengebiete, sollten wir zukunftsorientierte Prognosen geben können. Dabei spielt es eine große Rolle, ob die Salzwiesen erhalten bleiben, mit dem Meeresspiegelanstieg mitwachsen können und wie sich die Vegetation entwickeln wird“, sagt Maike Paul. „Vorerst können wir davon ausgehen, dass Küstenschutzpläne, die Salzwiesen einbeziehen, zukunftsfähig sind. Es besteht jedoch weiterer Forschungsbedarf, was die Widerstandskraft der Salzwiesen betrifft.“
In der Studie wurden die beiden europäischen Salzwiesenarten Salz-Schlickgras (Spartina anglica) und Strand-Quecke (Elymus athericus) auf ihre biomechanischen Eigenschaften hin untersucht. Im Alfred-Wegener-Institut sind sie 13 Wochen lang veränderten Umweltbedingungen hinsichtlich Temperatur und CO2-Gehalt ausgesetzt worden. Insgesamt wurden vier Szenarien simuliert, um mögliche Einflüsse der Temperatur oder dem CO2-Gehalt zuordnen zu können. Dabei diente ein Szenario ohne veränderte Randbedingungen als Referenz. Anschließend wurden die Einzelhalme der Salzwiesenvegetation auf ihre biomechanischen Eigenschaften hin untersucht: auf Durchmesser, Biegesteifigkeit, Elastizität und Bruchkraft. Während Elymus athericus keine Reaktion auf die veränderten Rahmenbedingungen zeigte, konnte bei Spartina anglica eine Zunahme des Durchmessers und der Biegesteifigkeit festgestellt werden. Eine negative Auswirkung auf die biomechanischen Eigenschaften gab es also in diesen Versuchen nicht.
Das Forschungsvorhaben ist Teil des Projekts sea4soCiety (Innovative Ansätze zur Verbesserung des Kohlenstoffspeicherpotenzials von Vegetationsküstenökosystemen: https://sea4society.cdrmare.de/) der Deutschen Allianz für Meeresforschung (DAM), das wiederum in die übergreifende Forschungsmission CDRmare (https://cdrmare.de) eingebettet ist. Die Idee der Studie entstand in Zusammenarbeit mit Ketil Koop-Jakobsen für das Alfred-Wegener-Institut – Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung. Mehrere Institute der LUH waren an der Durchführung und Auswertung beteiligt.
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Melber et al. 2023 in der Zeitschrift Naturschutz und Landschaftsplanung:
Fledermausschutz an Windenergieanlagen
Der aktuell geforderte beschleunigte Ausbau der erneuerbaren Energien stellt Politik und Naturschutz vor schwerwiegende Entscheidungen. Biodiversitätsverlust und Erderwärmung sind zwei gleichrangige Krisen von großer ökologischer und gesellschaftlicher Bedeutung. Fledermäuse stehen als bedrohte und streng geschützte Artengruppe im Zentrum dieser Krisen. Dieser Artikel fasst den aktuellen Wissensstand zum Konflikt zwischen Windenergieausbau und Fledermausschutz unter Würdigung der geänderten Gesetzeslage (Novellierung des Bundesnaturschutzgesetzes, Erneuerbare-Energie-Gesetz, Windenergie-an-Land-Gesetz) zusammen. Eine Einschränkung des Fledermausschutzes auf nationaler Ebene im Zusammenhang mit dem Ausbau der Windenergie würde den Schutzstatus der windkraftsensiblen Fledermausarten und somit deren Bestände gefährden. Der Individuenschutz an WEA ist weiterhin zwingend notwendig, um kollisionsgefährdete Arten wirksam zu schützen.
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Study of Yellow River flooding over past 1,000 years shows human activities made flooding worse
A team of geologists, paleontologists and environmental scientists from Jiangsu Normal University and the Chinese Academy of Science, working with a colleague from Coastal Carolina University, has found that human attempts to keep the Yellow River in China from flooding over the past 1,000 years only made things worse.
In their paper published in the journal Science Advances, the group describes studying river sediments and historical records to learn more about the impact on the river by locals living in the area over the past millennium.
[…]
To learn more about the impact of mud-banking and other attempts to prevent flooding, such as channeling, the research team visited several sites along the river and collected sediment samples. They also collected flood records created over time by people living there. By analyzing both sources together, the group was able to create a detailed history of river flooding going back 1,000 years.
The researchers found that prior to humans altering the environment, the Yellow River tended to flood approximately four times every century. But just 6,000 years after humans established farming in the area, the river was flooding 10 times as often.
Weiterlesen bei phys.org.
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Historical dredging and wetland loss in New York City’s Jamaica Bay increase flooding
Historical dredging and wetland loss in New York City’s Jamaica Bay have increased high-tide flooding in the area, according to a new study.
Jamaica Bay is an estuary that lies between Long Island and New York City’s Brooklyn and Queens boroughs. Over the past 150 years, landscape changes and sea level rise have increased high-tide levels in the bay by 55 centimeters (1.8 feet). As a result, hundreds of thousands of residents experience chronic, damaging floods.
„Some neighborhoods around Jamaica Bay flood about 60 times per year,“ said Philip Orton, a physical oceanographer at the Stevens Institute of Technology and corresponding author of the study. „This forces the community to make infrastructure changes, like putting backflow valves in sewers to prevent water from coming up during flooding events.“
The study was published in AGU’s Journal of Geophysical Research: Oceans, which features science that advances our understanding of the ocean and its processes.
Weiterlesen bei der AGU.
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The 2020–2021 prolonged La Niña evolution in the tropical Pacific
The tropical Pacific is currently experiencing a prolonged La Niña condition, which has great impact on the weather and climate globally. A La Niña condition emerged in late 2020, followed by the 2nd-year surface cooling in late 2021 and the 3rd-year cooling again in late 2022. The explanations for these prolonged La Niña events are still lacking, and there is a clear need to understand the underlying processes involved.
Recently, Chuan Gao from the Institute of Oceanology, Chinese Academy of Sciences (IOCAS), Rong-Hua Zhang from the Nanjing University of Information Science and Technology and colleagues performed observations-based analyses and coupled ocean-atmosphere modeling to understand the processes responsible for the 2nd-year cooling in 2021, with a turning of SST change in mid-2021. Their findings were published in Science China Earth Sciences in December 2022.
They found the sea surface temperature (SST) evolution in the eastern equatorial Pacific is determined by the relative dominances of local and remote effects due to the subsurface temperature anomalies in the east and from the west. During early- and mid-2021, a competition was present between these local and remote effects associated with subsurface thermal anomalies.
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New study could help pinpoint hidden helium gas fields, and avert a global supply crisis
Research led by the University of Oxford could address the current supply crisis of helium, a vital societal resource. The study proposes a new model to account for the existence of previously unexplained helium-rich reservoirs. The findings, published today in Nature, could help locate untapped reservoirs of accessible helium.
Helium—essential for many medical and industrial processes—is in critically short supply worldwide. Production is also associated with significant carbon emissions, contributing to climate change. This study provides a new concept in gas field formation to explain why, in rare places, helium accumulates naturally in high concentrations just beneath the Earth’s surface. The findings could help locate new reservoirs of carbon-free helium—and potentially also hydrogen.
Dr. Anran Cheng (Department of Earth Sciences, University of Oxford), lead author of the study, said, „Our model shows the importance of factoring in the high diffusivity of helium and the long timescales needed to accumulate significant gas quantities, and the fact that the entire geological system acts dynamically to affect the process. This model provides a new perspective to help identify the environments that slow helium gases down enough to accumulate in commercial amounts.“
Where rare helium-rich underground gas fields have been found, they always occur alongside high concentrations of nitrogen gas. Until now, there has been no explanation for this. For the first time, this new study, which also involved the University of Toronto and Durham University, provides an answer.
The research team built a model to account for these helium-rich deposits by (for the first time) factoring in the presence of nitrogen, which is also released from the deep crust along with helium. The authors identified the geological conditions where the concentration of nitrogen becomes high enough to create gas bubbles in the rock pore space.
Such a process can take hundreds of millions of years, but when it happens the associated helium escapes from the water into the gas bubbles. These bubbles rise, because of buoyancy, towards the surface until they hit a rock type that doesn’t allow the bubbles through. According to the model, the helium-rich gas bubbles then collect beneath the seal and form a substantial gas field. The nitrogen and helium-rich gases contain no methane or carbon dioxide so tapping them does not release carbon emissions.
When the researchers applied the model to an example system (Williston Basin, North America) using expected nitrogen concentration values, the model predicted the observed nitrogen/helium proportions in real life. The model could help identify areas likely to contain similar helium-rich deposits.
Helium is a $6 billion (£5.3 billion) market, with the gas being essential for the operation of MRI scanners, computer chips and fiber optic manufacture, and state of the art nuclear and cryogenic applications. A current global shortage has pushed supplies almost to a crisis point, with prices skyrocketing in recent years. The situation has been escalated by the Ukraine war, since this ruled out helium being supplied from the new Russian Amur plant, planned to supply 35% of the global helium demand.
In addition, almost all helium today is a by-product of methane or carbon dioxide natural gas production. This carries a significant carbon footprint and hinders ambitions to achieve net-zero carbon emissions by 2050.
Together, these reasons mean that identifying alternative, carbon-free sources of natural helium has become critically important.
The model also suggests regions where large amounts of hydrogen gas may accumulate underground, since the radioactivity that generates helium also splits water to form hydrogen. With a global market of $135 billion, hydrogen is used to create fertilizer and to produce many compounds essential for the food, petrochemical, and pharmaceutical industries. Virtually all hydrogen gas is currently produced from coal and natural gas (methane), and this alone accounts for 2.3% of global CO2 emissions. Hydrogen-rich underground deposits could provide an alternative carbon-free source.
Prof. Chris Ballentine (Department of Earth Sciences, University of Oxford), co-author for the study, notes, „The amount of hydrogen generated by the continental crust over the last 1 billion years could power society’s energy needs for over 100,000 years.“
Prof. Barbara Sherwood Lollar (Department of Earth Sciences, University of Toronto), co-author, adds, „Much of this hydrogen has escaped, been chemically reacted or used up by subsurface microbes—but we know from studying the gas in deep locations in the subsurface around the world that some of this hydrogen is indeed stored underground in significant quantities.“
Prof. Jon Gluyas (Durham Energy Institute/Department of Earth Sciences, Durham University), co-author, states, „This new understanding of helium accumulation provides us with the critical start of a recipe to identify where significant amounts of geological hydrogen, as well as helium, might still be found.“
Paper: Chris Ballentine, Primary N2-He gas field formation in intracratonic sedimentary basins, Nature (2023). DOI: 10.1038/s41586-022-05659-0. www.nature.com/articles/s41586-022-05659-0