Year-to-year variations in crop yields can have major impacts on the livelihoods of subsistence farmers and may trigger significant global price fluctuations, with severe consequences for people in developing countries. Fluctuations can be induced by weather conditions, management decisions, weeds, diseases, and pests. Although an explicit quantification and deeper understanding of weather-induced crop-yield variability is essential for adaptation strategies, so far it has only been addressed by empirical models. Here, we provide conservative estimates of the fraction of reported national yield variabilities that can be attributed to weather by state-of-the-art, process-based crop model simulations. We find that observed weather variations can explain more than 50% of the variability in wheat yields in Australia, Canada, Spain, Hungary, and Romania. For maize, weather sensitivities exceed 50% in seven countries, including the United States. The explained variance exceeds 50% for rice in Japan and South Korea and for soy in Argentina. Avoiding water stress by simulating yields assuming full irrigation shows that water limitation is a major driver of the observed variations in most of these countries. Identifying the mechanisms leading to crop-yield fluctuations is not only fundamental for dampening fluctuations, but is also important in the context of the debate on the attribution of loss and damage to climate change. Since process-based crop models not only account for weather influences on crop yields, but also provide options to represent human-management measures, they could become essential tools for differentiating these drivers, and for exploring options to reduce future yield fluctuations.
The remaining carbon stocks in wet tropical forests are currently at risk because of anthropogenic deforestation, but also because of the possibility of release driven by climate change. To identify the relative roles of CO2 increase, changing temperature and rainfall, and deforestation in the future, and the magnitude of their impact on atmospheric CO2 concentrations, we have applied a dynamic global vegetation model, using multiple scenarios of tropical deforestation (extrapolated from two estimates of current rates) and multiple scenarios of changing climate (derived from four independent offline general circulation model simulations). Results show that deforestation will probably produce large losses of carbon, despite the uncertainty about the deforestation rates. Some climate models produce additional large fluxes due to increased drought stress caused by rising temperature and decreasing rainfall. One climate model, however, produces an additional carbon sink. Taken together, our estimates of additional carbon emissions during the twenty-first century, for all climate and deforestation scenarios, range from 101 to 367 Gt C, resulting in CO2 concentration increases above background values between 29 and 129 p.p.m. An evaluation of the method indicates that better estimates of tropical carbon sources and sinks require improved assessments of current and future deforestation, and more consistent precipitation scenarios from climate models. Notwithstanding the uncertainties, continued tropical deforestation will most certainly play a very large role in the build-up of future greenhouse gas concentrations
Im Rahmen der Forschungen zur Landschaftsentwicklung des Pazifischen Nordwestens der USA wurde die Entwicklung eines Schluchtensystems im südlichen Teil des North Fork Cottonwood Creek bei Monument, Zentral-Oregon, untersucht. Die ackerbauliche Nutzung begann hier um 1870. Während des späten 19. Jahrhunderts überwog hier die Hangerosion. Bis zum frühen 20. Jahrhundert wurden Oberböden der Oberhänge erodiert und Sedimente mit sehr geringer Infiltrationskapazität freigelegt. Dieses bewog die Farmer zur Umstellung der Landnutzung auf extensives Weideland. Die dadurch eintretende Verringerung der Sedimentkonzentration im Oberflächenabfluß verursachte seitdem ausgedehnte Einkerbungen. Ein vor etwa 110 Jahren angelegter Brunnen im Süden der Talaue wurde dabei angeschnitten. Heute hat die Hauptschlucht eine Tiefe von mehr als 15m und eine Länge von mehr als einem Kilometer. Eine Terrasse im breiten Talboden der Schlucht enthielt Teile eines alten Autos. Durch das Hineinwerfen von Schrottautos in den oberen Teil der Schlucht konnten die Farmer deren weitere Ausbreitung verhindern.
Die zeitliche Veränderung von Hangerosion und bearbeitungsbedingter Bodenverlagerung konnten quantifiziert und auf die Landnutzungsentwicklung im 20. Jahrhundert zurückgeführt werden. Die Forschungsarbeiten wurden in einem kleinen, lößbedeckten Einzugsgebiet im zentralen Palouse in Ost-Washington durchgeführt, dessen hügeliges Relief durch die charakteristischen "rolling hills" geprägt ist. Detaillierte Untersuchungen der Bodenhorizonte und Kolluvien beweisen, daß Hangerosion und bearbeitungsbedingte Bodenverlagerung etwa seit dem Jahr 1935 in hohem Maße auftraten. In diesem Jahr wurde der Ackerbau auf die steilen Hangbereiche und die Hügelkuppen ausgedehnt. Eine zweijährige Fruchtfolge mit einjähriger Schwarzbrache ohne jegliche Vegetationsbedeckung bildete den Ansatzpunkt für extrem hohe Wassererosionsraten. Von 1935 bis 1980 wurde durchschnittlich 198t Bodenmaterial pro Hektar und Jahr erodiert. Die 1980 eingeführte pfluglose Bodenbearbeitung brachte nur eine Reduzierung der Erosionsraten um durchschnittlich 14%. Seitdem betragen diese durchschnittlich 171t pro Hektar und Jahr. Durch häufiges Pflügen besonders während der Brachejahre wurde zusätzlich Bodenmaterial hangabwärts bewegt. Auf den Kuppen wurde der Boden dadurch seit 1935 bis zu einer Tiefe von 130cm abgetragen. Der auf bearbeitungsbedingte Bodenverlagerung zurückzuführende Bodenverlust beträgt seitdem im Durchschnitt 84t pro Hektar und Jahr.
BISSINGER, V.; TITTEL, J.: Process rates and growth limiting factors of planktonic algae (Chlamydomonas sp.) from extremely acidic (pH 2,5 - 3) mining lakes in Germany ; BORK, H.-R. et al.: Erodierte Autos und Brunnen in Oregon, USA ; BRONSTERT, A. et al.: Bewirtschaftunsmöglichkeiten im Einzugsgebiet der Havel ; JELTSCH, F. et al.: Beweidung als Degradationsfaktor in ariden und semiariden Weidesystemen ; JELTSCH, F. et al.: Entstehung und Bedeutung räumlicher Vegetationsstrukturen in Trockensavannen: Baum-Graskoexistenz und Artenvielfalt ; JESSEL, B. et al.: Bodenbewertung für Planungs- und Zulassungsverfahren in Brandenburg ; JESSEL, B.; ZSCHALICH, A.: Erarbeitung von Ausgleichs- und Ersatzmaßnahmen für die Wert- und Funktionselemente des Landschaftsbildes ; RÖßLING, H. et al.: Umsetzung von Ausgleichs- und Ersatzmaßnahmen beim Ausbau der Bundesautobahn A 9 ; SPINDLER, J.; GAEDKE, U.: Estimating production in plankton food webs from biomass size spectra and allometric relationships ; TIELBÖRGER, K. et al.: Sukzessionsprozesse in einem Sanddünengebiet nach Ausschluß von Beweidung ; TIELBÖRGER, K. et al.: Populationsdynamische Funktionen von Ausbreitung und Dormanz ; TIELBÖRGER, K. et al.: Raum-zeitliche Populationsdynamik von einjährigen Wüstenpflanzen ; TITTEL, J. et al.: Ressourcennutzung und -weitergabe im planktischen Nahrungsnetz eines extrem sauren (pH 2,7) Tagebausees ; WALLSCHLÄGER, D.; WIEGLEB, G.: Offenland-Management auf ehemaligen und in Nutzung befindlichen Truppenübungsplätzen im pleistozänen Flachland Nordostdeutschlands: Naturschutzfachliche Grundlagen und praktische Anwendungen ; WEITHOFF, G.; GAEDKE, U.: Planktische Räuber-Beute-Systeme: Experimentelle Untersuchung von ökologischen Synchronisationen
BLUMENSTEIN, O.: Investigation of Environmental Quality and Social Structures in a Mining Area in the North West Province of South Africa ; BRONSTERT, A.; GÜNTNER, A.: A large-scale hydrological model for the semi-arid environment of north-eastern Brazil ; BRONSTERT, A. et al.: Hochwasserproblematik und der Zusammenhang mit Landnutzungs- und Klimaänderungen ; FRIEDRICH, S.: Vergleichende Untersuchungen zur Wasserqualität des anfallenden Regenwassers an den 14 Regenwassereinläufen der Stadt Potsdam ; GELDMACHER, K. et al.: Bodenzerstörung im Palouse, Washington, USA ; ITZEROTT, S.; KADEN, K.: Modellierung der flächenhaften Verdunstung im Gebiet der Unteren Havel ; KNÖSCHE, R.: Das remobilisierbare Nährstoffpotential in Augewässersedimenten einer Tieflandflußaue