Carbon4D

Die Mineralisation von organischem Bodenkohlenstoff (SOC) ist eine Schlüsselkomponente des globalen Kohlenstoffkreislaufs. Muster der SOC-Mineralisation in Raum, Zeit und Tiefe (4D) sind auf der Landschaftsskala jedoch noch unzulänglich verstanden. Dies liegt insbesondere daran, dass SOC-Mineralisationsraten durch das Zusammenwirken verschiedener Steuergrößen, Mechanismen und nichtlinearer Interaktionen reguliert werden. Diese Komplexität ist jenseits des menschlichen Auffassungsvermögens. Ziel von „Carbon4D“ ist die Entwicklung eines datengetriebenen 4D Modells der SOC-Mineralisation auf der Landschaftsskala, unter Berücksichtigung hochkomplexer und nichtlinearer Zusammenhänge. Um dieses Ziel zu erreichen, werden Messungen der SOC-Mineralisation und wesentlicher Steuergrößen (Kohlenstoffvorräte, Bodenfeuchte und Temperatur) mit Multi-Sensor Fernerkundungsdaten und Wetter- und Bodendaten in einem maschinellen Lernansatz kombiniert. Basierend auf den erlernten Zusammenhängen werden 4D-Vorhersagen für eine typische Mittelgebirgslandschaft in Deutschland getroffen, die als Testgebiet für Carbon4D dient. Auf Grundlage der 4D-Modelldaten wird eine detaillierte Analyse der zeitlichen, räumlichen und vertikalen Muster der SOC-Mineralisation durchgeführt. Carbon4D liefert somit den ersten Ansatz für ein Echtzeit-Monitoring von SOC-Mineralisationsraten und CO2-Emissionen in allen 4 Dimensionen, auf dessen Grundlage neue Erkenntnisse über Muster und Steuergrößen gewonnen werden können.