Projekt MOMENTplus

Permafrostregionen sind ein zentrales Element in unserem Klimasystem - die Böden dieser Regionen speichern große Mengen an organischer Bodensubstanz, die bisher größtenteils in dauerhaft gefrorenem Boden - dem sogenannten Permafrostboden - gespeichert ist.

Wenn der Permafrost taut, verändern sich sowohl die Vegetation als auch wichtige biologische und chemische Prozesse im Boden. Diese Veränderungen beeinflussen die Freisetzung und Aufnahme der Treibhausgase Kohlendioxid (CO₂), Methan (CH₄) und Lachgas (N₂O), deren Zusammenspiel entscheidend für zukünftige Klimaprognosen ist. Dennoch bestehen große Unsicherheiten darüber, wie sich Prozesse der Treibhausgasbildung in den kommenden Jahrzehnten entwickeln werden.

Hier setzt das Projekt MOMENTplus an. Aufbauend auf dem Vorgängerprojekt MOMENT wird das Zusammenspiel von Vegetation, Mikroorganismen und Bodeneigenschaften erstmals umfassend für alle drei Treibhausgase untersucht. Neue Studien deuten darauf hin, dass eine erhöhte Produktivität der Vegetation zusätzliche CO2‑Emissionen aus tauenden Böden freisetzen kann. Gleichzeitig können Veränderungen im Bodenwasser und in der Vegetation dazu führen, dass die Reduktion eines Treibhausgases die Emission eines anderen verstärkt. Erste Messungen in Westgrönland zeigen beispielsweise, dass trockene Tundragebiete Methan aufnehmen, aber gleichzeitig geringe Mengen N₂O freisetzen, während feuchte Standorte hohe Methanemissionen aufweisen.

MOMENTplus wird diese komplexen Wechselwirkungen durch moderne Feldmessungen, Laborstudien und Modellierungen besser verstehen und auf die Landschaftsebene übertragen. Ein besonderer Schwerpunkt liegt auf bisher kaum untersuchten CO₂‑ und N₂O‑Flüssen sowie deren hoher zeitlicher Variabilität. Die neuen Erkenntnisse fließen anschließend in das globale Vegetations‑ und Bodenmodell ICON‑Land ein, um realistischere Vorhersagen zukünftiger Treibhausgasbudgets zu ermöglichen.

Durch enge internationale Zusammenarbeit, den Einsatz einzigartiger Langzeitdatensätze und die Ausbildung junger Forschender wird MOMENTplus einen wichtigen Beitrag leisten, Unsicherheiten in Klimaprojektionen zu verringern und das Verständnis arktischer Ökosysteme entscheidend zu erweitern.

Das übergeordnete Ziel besteht darin, die Unsicherheiten bei zukünftigen Treibhausgasprojektionen zu verringern.

MOMENTplus wird ein vollständiges Treibhausgasbudgets der drei wichtigsten Treibhausgase arktischer Ökosysteme ermitteln um die Kopplung biogeochemischer Prozesse in vom Klimawandel beeinflussten Permafrostgebieten zu verstehen. Die gewonnenen Erkenntnisse werden in Erdsystemmodelle implementiert, um zuverlässige Projektionen zukünftiger Treibhausgasflüsse in permafrostbeeinflussten Ökosystemen zu ermöglichen. 

Die Feldforschung zu den Treibhausgasflüssen findet statt im Tal Kuup Ilua, nördlich von Qeqertarsuaq auf der Disko-Insel, Grönland:

MOMENT ist in vier Teilprojekte unterteilt:

• Teilprojekt 1: Prozessstudien zum Einfluss von Vegetation, mikrobiellen Gemeinschaften und Bodeneigenschaften auf Kohlenstoffspeicherung und Treibhausgasflüsse in einer sich wandelnden Arktis
• Teilprojekt 2: Treibhausgasmonitoring und Hochskalierung
• Teilprojekt 3: Rezente und zukünftige arktische Treibhausgasbilanz
• Teilprojekt 4: Wissenschaftlich-technische Koordination

Beteiligte Forschungseinrichtungen

Verschiedene deutsche Forschungseinrichtungen arbeiten im Verbund am Projekt MOMENTplus:

• Universität Hamburg
• GFZ Helmholtz-Zentrum für Geoforschung, Potsdam
• Max-Planck-Institut für Biogeochemie, Jena
• Max-Planck-Institut für Meteorologie, Hamburg
• Leibniz Universität Hannover
• Universität zu Köln

Partnerprojekte

• Universität Hamburg
  • angesiedelt im CEN (Zentrum für Erdsystemforschung und Nachhaltigkeit)
  • enge Kooperation mit dem Team des Projekts A1 (Kohlenstoffdynamik in der Arktis) des DFG-Excellenzclusters CLICCS
• Leibniz Universität Hannover
  • enge Kooperation mit Deutsch-Tschechischem (DFG-GAČR) Kooperationsprojekt CryoVulcan (Vulnerability of carbon in Cryosols - substrate-microorganisms-aggregate interactions)
• Alfred-Wegener-Institut
  
  • enge Kooperation mit den auf Grönland stattfindenden Forschungen innerhalb der Permafrostprojekte der Technical University of Denmark unter Leitung von Thomas Ingeman-Nielsen.
• Max-Planck-Institut für Meteorologie
  • enge Zusammenarbeit mit den Partnerprojekten ERC Q-ARCTIC und EU ESM2025