Ecosystem greenhouse gas fluxes respond directly to weather not climate; A Case study on the relationship of global atmospheric circulation, foehn frequency, and winter weather to northern alps regional grassland phenology and carbon cycling

生態系起源の温室効果ガスフラックスは気候ではなく気象に直接応答する; 大気大循環、フェーン現象、および冬季の北アルプス草原の炭素循環に関するケーススタディ

Desai, A. R.*; Wohlfahrt, G.*; Zeeman, M.*; 堅田 元喜; Mauder, M.*; Schmid, H. P.*

Desai, A. R.*; Wohlfahrt, G.*; Zeeman, M.*; Katata, Genki; Mauder, M.*; Schmid, H. P.*

気候変動が及ぼす領域規模の生物地球化学循環への影響の予測精度を高めるためには、生態系が気候に直接応答するのではなく気象現象の発生を通じて間接的に応答することと、気象現象に対する生態系応答の多くは時間的遅れを伴うことの2点を考慮する必要がある。本研究では、北アルプス草原地帯でこれらの問題にアプローチした。オーストリアとドイツでのフラックスおよび植物季節学的特徴についての長期観測と生物物理モデルによって、冬季の気温、降雪、融雪頻度の違いが草本の枯死率と炭素吸収に大きく影響することが明らかになった。さらに、冬の気温や積雪深を支配している気象現象は、主にフェーン(温かく乾燥した南風)であることが示された。最終的に、フェーン出現率の経年変化の多くは、北極振動の影響を受けるグリーンランド上の500hPa気圧面のパターンによって説明できることがわかった。

The impact of climate change on regional ecosystem has two important aspects: (1) ecosystems don't respond directly to climate, but indirectly via frequency and occurrence of weather systems, (2) many responses of ecosystems to these weather patterns and extremes are lagged in time. Here, we examine these aspects for northern Alpine grasslands. Long-term flux and phenology observations in Austria and Germany and biophysical models reveal a strong influence of winter air temperature, snowfall, and snowmelt frequency on winter grass mortality and spring grassland carbon uptake. Further, the mode of climate variability that drives winter air temperature and snow depth patterns is primarily the frequency of strong regional southerly Foehn flow. Finally, we demonstrate that much of the interannual variance in Foehn frequency and southerly flow is driven by statistics and climatic trends of 500 hPa pressure patterns in Greenland, part of the Arctic Oscillation.