Project

Discipline

global climate modeling; biomass burning; ice cores; black carbon; global change; ecosystem responses; satellite fire products; charcoal; climate change; fire tracers

Lead
Rekonstruktion von Waldbränden mit Hilfe von Eiskernen hochalpiner GletscherGrossflächige Wald- und Buschbrände setzen nicht zu vernachlässigende Mengen von Treibausgasen und Schwebstaubpartikeln in die Atmosphäre frei. Global gesehen sind diese Emissionen in der Grössenordnung von denjenigen aus der Verbrennung von fossilen Brennstoffen. Bisher wurde angenommen, dass die Stärke und Anzahl der Brände erheblich von der Umgebungstemperatur abhängt. Dieser Zusammenhang ist deutlich für die vergangenen tausende von Jahren. In den letzten 150 Jahren hat aber die Anzahl der Brände abgenommen, obwohl die Temperatur zunahm. Es ist nicht endgültig verstanden, ob diese Entkopplung von Feuer und Klima nur auf die zunehmende Zerstückelung der Landräume und auf Feuer-Management zurückzuführen sind oder ob die Feuer-Rekonstruktionen über diesen Zeitraum unsicher sind.
Lay summary
Inhalt und Ziel des Forschungsprojekts Im Projekt „Paleo fires from high-alpine ice cores“ möchten wir den Zusammenhang zwischen Feuer und Klima in verschiedenen Regionen der Erde über die letzten 150 Jahre im Vergleich zu den 2000 Jahren davor untersuchen. Dafür werden wir Russ und Holzkohle in Eiskernen von hochalpinen Gletschern chemisch analysieren und daraus regionale Rekonstruktionen der Häufigkeit von Bränden für Zentral-Europa, Süd-Sibirien, Amazonien und der Arktis erstellen. Das Einzugsgebiet der jeweiligen Gletscher-Archive werden wir durch Einbindung von Russ und Holzkohle in ein globales Klimamodell ermitteln. Zusätzlich werden wir mit Satelliten-Daten einzelne Brände identifizieren und mit dem Signal im Eiskern in Verbindung bringen. Ein Vorteil der Verwendung von bereits datierten Eiskernen gegenüber Seesedimenten, die normalerweise zur Rekonstruktion von Bränden verwendet werden, ist dass die Eiskerne über die letzten 150 Jahre eine besonders genaue Zeitskala aufweisen. Ausserdem enthalten sie neben Holzkohle auch noch zusätzliche Feuer- und Klima-Indikatoren, wie z.B. Russ und andere chemische Verbrennungsprodukte, die mit hoher zeitlicher Auflösung analysiert werden können. Wissenschaftlicher und gesellschaftlicher Kontext des Forschungsprojekts Ein besseres Verständnis der bei der Entstehung von Bränden zugrundeliegenden Prozesse ist besonders wichtig in Anbetracht der zurzeit beobachteten weltweiten Häufigkeit von verheerenden Wald- und Buschbränden. Zusätzlich ist dieses Verständnis entscheidend für ein geeignetes Feuer-Management unter zukünftigen Klimaszenarien.

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Last update: 05.11.2014

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Fires play a major role in the global carbon budget through emissions of greenhouse gases and aerosols. On a global scale today’s biomass burning emissions contribute roughly 50% of those from fossil fuel combustion. However, the most important drivers for the long-term biomass burning trend are still largely debated. During the last 150 years a decoupling of fire activity from the main drivers temperature and population density was suggested, because of its typical shape the reconstructed fire activity pattern was denominated “broken” fire hockey stick. The decoupling between fire and climate is in agreement with increases in landscape fragmentation, but is not supported by other data such as methane concentrations, implying that the underlying processes are not fully understood. This lack of understanding in combination with the worldwide occurrence of devastating wildfires in the past decades raises major concerns about the capacity to manage fire under future climate change scenarios. The project “Paleo fires from high-alpine ice cores” (further referred to as Paleo fires) is an integrated research frame work aiming to test the hypothesis of the “broken” fire hockey stick. The overall objective is to significantly advance the understanding of complex systemic linkages between climate, land use, fire and vegetation for different regions over the most recent period of the last 150 years in comparison to the previous 2000 years. The approach of Paleo fires is to establish regional paleo fire histories from multi-proxy high-alpine ice core records in the four geographical areas of Central Europe, Southern Siberia, tropical Amazonia, and the Arctic, using Black Carbon (BC) and charcoal as fire tracers. The atmospheric footprint of the ice cores in terms of the different sources contributing to BC and charcoal will be determined using back tra-jectories and global modelling of biomass burning relevant tracers to better understand the representativeness of the individual proxies. Quantitative transfer functions will be developed through identification of single fire events and their corresponding burned area from satellite data in combination with air mass trajectories.Paleo fires will be based on analyses of existing high-alpine ice cores with a good, controlled chronology particularly for the time period AD1850 to present, allowing linking modern ice core data directly with coincide observations from satellites. This is a major advantage compared to previous fire records, which are partly undated and usually have multi-decadal resolutions only. The ice cores have the additional benefit of containing complementary information on past climate and vegetation changes on the same high-resolution time scale as the fire tracers.