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Wälder sind dynamische Ökosysteme – sie sind Veränderungen gewöhnt, doch sie brauchen Zeit, um sich anzupassen. Der Klimawandel setzt Bäume drastischen Veränderungen bei Niederschlägen aus (also bei deren Zeitpunkt und Menge) und konfrontiert sie zugleich mit Hitzewellen, die viele Bäume nicht tolerieren können. Diese Belastungen stören den Lebenszyklus der Bäume und können zu weit verbreitetem Baumsterben führen.
„Solche negativen Auswirkungen haben enorme Folgen und betreffen die Menschen auf unerwartete Weise, unter anderem bei der Trinkwasserversorgung, Bewässerung oder Energieproduktion. Deshalb ist es notwendig zu klären, wie, wo und wann Wasserstressbedingungen Waldökosysteme negativ beeinflussen könnten“, erklärt César D. Jiménez-Rodríguez, Waldhydrologe und R&T Scientist am Luxembourg Institute of Science & Technology (LIST) in der Forschungsgruppe von Dr. Patrick Matgen. Ziel seiner Forschung ist es, Computermodelle von Waldökosystemen zu entwickeln, um zu untersuchen, wie bestimmte Faktoren sie beeinflussen.
Was Computermodelle uns zeigen können
Was die derzeitigen Forschungsmöglichkeiten betrifft, erklärt César, dass natürliche Ökosysteme mithilfe numerischer Modelle auf unterschiedlichen räumlichen Skalen dargestellt werden. Solche Modelle helfen zu verstehen, wie Ökosysteme auf bestimmte Szenarien reagieren könnten – anhand „virtueller Experimente“.
Dieser Ansatz ermöglicht es uns zu bewerten, wie verschiedene Ökosysteme, etwa Wälder, auf drastische Veränderungen wie weniger Niederschlag, höhere Temperaturen oder sogar die Entfernung der Vegetation reagieren werden, um zu verstehen, was lokal oder auf Landschaftsebene geschieht. Dadurch können wir mehrere Bedingungen im selben Ökosystem über unterschiedliche Zeitskalen von Jahrzehnten oder Jahrhunderten testen, ohne so lange warten oder die Ökosysteme physisch beeinflussen zu müssen.
César D. Jiménez-Rodríguez, LIST
Lokale und regionale Merkmale berücksichtigen
Es ist eine Herausforderung, die richtige Skala zu finden, um die einzelnen Prozesse zu charakterisieren, die die Reaktionen der untersuchten Wälder bestimmen. Das bedeutet, dass es entscheidend ist, die Skala der untersuchten Prozesse mit der Skala der Modelle in Einklang zu bringen, aber auch die richtige Charakterisierung auf der Grundlage lokaler oder regionaler Merkmale auszuwählen.
Es ist bedauerlich, das erwähnen zu müssen, aber die Förderprioritäten stehen der Lösung dieser Herausforderung im Weg. Heute hat der Schwung der Open-Science-Philosophie dazu geführt, dass Daten und Modelle breit verfügbar sind. Gleichzeitig bietet die IT-Infrastruktur diesem Forschungsfeld eine fantastische Chance, sich weiterzuentwickeln. Allerdings ist die Zahl der Wettbewerber um Forschungsgelder in den Geowissenschaften stark gestiegen, ohne dass die verfügbaren Forschungsgelder entsprechend zugenommen hätten. Daher setzt die Auswahl von Projekten immer Prioritäten bei der Mittelvergabe – und die Geowissenschaften stehen dabei nicht ganz oben auf der Liste.
César D. Jiménez-Rodríguez, LIST
Fortschritt trotz Herausforderungen
Im vergangenen Jahrzehnt haben verschiedene numerische Modelle zu einer verbesserte Darstellung der Vegetation geführt. César erklärt, dass sie dem Prozess ähneln, bei dem Vegetation Bodenwasser aufnimmt, es durch Stämme, Äste, Zweige und Blätter transportiert und später oberhalb des Kronendachs oder entlang dieses Weges wieder freisetzt.
César bei der Arbeit im Freien
Unsere Forschung konzentrierte sich darauf zu bewerten, wie genau diese Darstellung ist, indem wir experimentelle Wälder in ganz Europa auswählten, die über die richtige Instrumentierung verfügen, um verschiedene „Pflanzenkonfigurationen“ mit einem Modell zu testen. Mit unserer Forschung helfen wir der Modellierungsgemeinschaft, die Vor- und Nachteile der Verallgemeinerung unterschiedlicher Vegetationstypen anhand konkreter Beispiele besser zu verstehen – zumindest für Europa.
César D. Jiménez-Rodríguez, LIST
Ich halte zwei Meilensteine in unserem Projekt für besonders wichtig. Erstens hat es aufgezeigt, dass es notwendig ist in der Landdarstellung von Klimamodellen das Grundgestein für saisonal trockene Ökosysteme besser zu berücksichtigen. Zweitens konnten wir bei der Bewertung der verschiedenen „Pflanzenkonfigurationen“ die Bedeutung eines Pflanzenparameters im Modell nachweisen, der eine Schlüsselrolle spielt, in anderen Forschungsarbeiten jedoch übersehen wurde.
César D. Jiménez-Rodríguez, LIST
MEHR ÜBER CÉSAR D. JIMÉNEZ-RODRÍGUEZ
Seine Forschung in einem Satz
„Die Anwendbarkeit einer allgemeinen Darstellung von Waldmerkmalen in Landoberflächenmodellen bewerten, wobei die Wassernutzung von Bäumen als entscheidender Leistungsindikator unter Trocken- und Hitzestress dient.“
Was ihn als Wissenschaftler antreibt
„Ich bin in der Nähe einer Berglandschaft in Costa Rica aufgewachsen, wo mich der üppige prämontane Feuchtwald für immer in seinen Bann gezogen hat. Seitdem wachsen Fragen in meinem Hinterkopf wie: Wie bewegt sich Wasser? Warum wachsen Pflanzen nur auf diesen Felsen? Oder warum gibt es so viele unterschiedliche Blattformen? Diese kindliche Neugier treibt meine wissenschaftliche Arbeit an, und die Gruppe Remote Sensing and Natural Resources Modelling bot mit dem CAPACITY-Projekt die richtige Gelegenheit dafür.“
Warum er Luxemburg für seine Forschung gewählt hat
„Luxemburg bietet dank der großen Vielfalt an Nationalitäten und Hintergründen, die in einem kleinen Land zusammenarbeiten, ein hervorragendes Umfeld für interdisziplinäre Forschung. Diese Vielfalt ermöglicht es uns, unterschiedliche Forschungsperspektiven einzubringen, die mit kulturellen Faktoren verknüpft sind und sich gegenseitig ergänzen. Auch die internationale Zusammensetzung der Bevölkerung in Luxemburg macht das Land zu einem ausgezeichneten Knotenpunkt für internationale Zusammenarbeit mit zahlreichen Ländern und Forschungseinrichtungen im Ausland.“
Was er an der Wissenschaft liebt
„Lernen durch Tun. Das umfasst alles: von den Fehlern und Fallstricken am Anfang bis hin zu den großartigen Datensätzen, wenn am Ende alles reibungslos läuft.“
Mentoren mit Wirkung
„Es gibt fünf Personen, die meine Laufbahn beeinflusst haben. Zuerst sind da meine beiden Eltern, die mir die Liebe und Freude am Verständnis natürlicher Ökosysteme vermittelt haben. Dann Dr. Julio Calvo-Alvarado (Costa Rica), Dr. Miriam Coenders-Gerrits (Niederlande) und Dr. Mauro Sulis (Italien). Alle haben mir unterschiedliche Fähigkeiten vermittelt – von tropischer Ökologie über Isotopenhydrologie bis hin zur Landoberflächenmodellierung.“
Wo er sich in fünf Jahren sieht
„Ich sehe mich als in Luxemburg ansässigen Wissenschaftler, der hochwertige Forschung zur Resilienz natürlicher Ökosysteme in Europa und Lateinamerika betreibt.“
Autor: César D. Jiménez-Rodríguez (LIST) & Emily Iversen (FNR)
Redaktion: Michèle Weber (FNR)
