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Evaluation of climate-related carbon turnover processes in global vegetation models for boreal and temperate forests

Thurner, Martin und Beer, Christian und Ciais, Phillipe und Friend, Andrew und Akihiko, Ito und Kleidon, Axel und Lomas, Mark R. und Quegan, Shaun und Rademacher, Tim T. und Schaphoff, Sibyll und Tum, Markus und Wiltshire, Andy und Carvalhais, Nuno (2017) Evaluation of climate-related carbon turnover processes in global vegetation models for boreal and temperate forests. Global Change Biology, 23 (8), Seiten 3076-3091. Wiley. doi: 10.1111/gcb.13660. ISSN 1354-1013.

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Offizielle URL: http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/gcb.13660/abstract

Kurzfassung

Turnover concepts in state-of-the-art global vegetation models (GVMs) account for various processes, but are often highly simplified and may not include an adequate representation of the dominant processes that shape vegetation carbon turnover rates in real forest ecosystems at a large spatial scale. Here, we evaluate vegetation carbon turnover processes in GVMs participating in the Inter-Sectoral Impact Model Intercomparison Project (ISI-MIP, including HYBRID4, JeDi, JULES, LPJml, ORCHIDEE, SDGVM, and VISIT) using estimates of vegetation carbon turnover rate (k) derived from a combination of remote sensing based products of biomass and net primary production (NPP). We find that current model limitations lead to considerable biases in the simulated biomass and in k (severe underestimations by all models except JeDi and VISIT compared to observation-based average k), likely contributing to underestimation of positive feedbacks of the northern forest carbon balance to climate change caused by changes in forest mortality. A need for improved turnover concepts related to frost damage, drought, and insect outbreaks to better reproduce observation-based spatial patterns in k is identified. As direct frost damage effects on mortality are usually not accounted for in these GVMs, simulated relationships between k and winter length in boreal forests are not consistent between different regions and strongly biased compared to the observation-based relationships. Some models show a response of k to drought in temperate forests as a result of impacts of water availability on NPP, growth efficiency or carbon balance dependent mortality as well as soil or litter moisture effects on leaf turnover or fire. However, further direct drought effects such as carbon starvation (only in HYBRID4) or hydraulic failure are usually not taken into account by the investigated GVMs. While they are considered dominant large-scale mortality agents, mortality mechanisms related to insects and pathogens are not explicitly treated in these models.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/114251/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Evaluation of climate-related carbon turnover processes in global vegetation models for boreal and temperate forests
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Thurner, Martindepartment of environmental science and analytical chemistry (aces)NICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Beer, Christiandepartment of environmental science and analytical chemistry (aces)NICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Ciais, PhillipeLaboratoire des Sciences du Climat et de l'Environnement (LSCE), Gif-sur-Yvette, FranceNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Friend, AndrewDepartment of Geography, University of Cambridge, Cambridge, UKNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Akihiko, ItoNational Institute for Environmental Studies, Tsukuba, JapanNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Kleidon, AxelMax Planck Institute for Biogeochemistry, Jena, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Lomas, Mark R.School of Mathematics and Statistics, University of Sheffield, Sheffield, UKNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Quegan, ShaunSchool of Mathematics and Statistics, University of Sheffield, Sheffield, UKNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Rademacher, Tim T.Department of Geography, University of Cambridge, Cambridge, UKNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Schaphoff, SibyllPotsdam Institute for Climate Impact Research, Potsdam, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Tum, Markusmarkus.tum (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Wiltshire, AndyMet Office Hadley Centre, Exeter, UKNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Carvalhais, Nunomax planck institute for biogeochemistryNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:5 April 2017
Erschienen in:Global Change Biology
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:23
DOI:10.1111/gcb.13660
Seitenbereich:Seiten 3076-3091
Herausgeber:
HerausgeberInstitution und/oder E-Mail-Adresse der HerausgeberHerausgeber-ORCID-iDORCID Put Code
Long, SteveNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Verlag:Wiley
ISSN:1354-1013
Status:veröffentlicht
Stichwörter:boreal and temperate forest; climate-related spatial gradients; drought stress and insect outbreaks; forest mortality; frost stress; global vegetation model evaluation; ISI-MIP; remote sensing based NPP and biomass; vegetation carbon turnover rate
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Raumfahrt
HGF - Programmthema:Erdbeobachtung
DLR - Schwerpunkt:Raumfahrt
DLR - Forschungsgebiet:R EO - Erdbeobachtung
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):R - Fernerkundung u. Geoforschung
Standort: Oberpfaffenhofen
Institute & Einrichtungen:Deutsches Fernerkundungsdatenzentrum > Landoberfläche
Hinterlegt von: Zeidler, Julian
Hinterlegt am:28 Sep 2017 14:21
Letzte Änderung:06 Sep 2019 15:20

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