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Dynamics in CO2 uptake, growth, and mortality of an old-growth temperate forest under drought stress

Koebsch, Franziska und Klosterhalfen, Anne und Emad, Anas und Mund, Martina und Ammer, Christian und Dietenberger, Steffen und Donfack, Laura und Heidenreich, Marius und Mueller, Marlin M. und Seidel, Dominik und Thiel, Christian und Tiedemann, Frank und Knohl, Alexander (2024) Dynamics in CO2 uptake, growth, and mortality of an old-growth temperate forest under drought stress. EGU General Assembly 2024, 2024-04-14 - 2024-04-19, Vienna, Austria. doi: 10.5194/egusphere-egu24-15114.

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Kurzfassung

Understanding drought stress responses and adaptation mechanisms in forest ecosystems towards climate extremes is crucial. This knowledge aids in assessing adaptive capacities and developing supportive management measures. Here, a comprehensive long-term data set obtained in the Hainich National Park, an old-growth mixed-beech forest in Central Germany (DE-Hai), gives the opportunity to investigate stress effects and transformation processes caused by the 2018 and 2019 summer droughts on tree and stand scale. The forest displays a near-natural, diverse system with a range of tree age classes and species (main species: Fagus sylvatica, Fraxinus excelsior, Acer pseudoplatanus). In this study, we combined long-term observations of stand-level CO2 exchange obtained with the eddy covariance method with annual growth records and structural indices of 80 trees obtained from dendrometer bands and terrestrial laser scans. Further, drone and satellite imagery provided estimates of tree mortality through canopy gap dynamics. Based on this multi-scale data set, we strive to better understand the link between forest CO2 uptake and tree response dynamics under the influence of a severe drought. During the drought events in 2018 and 2019, we observed that the forest remained a net CO2 sink, but the CO2 uptake strength was considerably diminished (up to -30%) in comparison to the reference period of the previous 17 years. Moreover, the reduction in CO2 uptake extended beyond the duration of the droughts, which implies significant changes in the mechanisms and dynamics of the forest. Further, an increase in the canopy gap fraction by more than 50% in 2021 indicated a significant increase in tree mortality. Surviving trees were affected differently by the droughts depending on species-specific stress response strategies and a tree's role as competitor or suppressed individual. In particular, the growth of older and larger trees, mostly Fraxinus excelsior, was impaired during and after the drought period. However, approximately half of the observed trees, mostly suppressed, vital Fagus sylvatica, showed a positive growth trend during and after the drought period. The structural diversity of the old-growth mixed forest could buffer the drought-induced outage in the CO2 uptake strength, though the increased growth of a large cohort of surviving, suppressed Fagus sylvatica could not compensate for the diminished CO2 uptake by a few dying dominant trees. The natural succession dynamics in the forest ecosystem seem to be accelerated due to drought events. A continuous and consistent long-term monitoring of forest ecosystems is needed to further investigate the initiated transformation processes, the stand and tree resilience, and additionally the impact of legacy effects.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/210284/
Dokumentart:Konferenzbeitrag (Vortrag)
Titel:Dynamics in CO2 uptake, growth, and mortality of an old-growth temperate forest under drought stress
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Koebsch, FranziskaUniversity GöttingenNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Klosterhalfen, AnneUniversity GöttingenNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Emad, AnasUniversity GöttingenNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Mund, MartinaGotha Forestry Research and Competence CenterNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Ammer, Christianchristian.ammer (at) forst.uni-goettingen.dehttps://orcid.org/0000-0002-4235-0135NICHT SPEZIFIZIERT
Dietenberger, Steffensteffen.dietenberger (at) dlr.dehttps://orcid.org/0009-0003-2771-6068NICHT SPEZIFIZIERT
Donfack, LauraUniversity GöttingenNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Heidenreich, MariusUniversity GöttingenNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Mueller, Marlin M.marlin.mueller (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0001-7267-3886NICHT SPEZIFIZIERT
Seidel, Dominikdseidel (at) gwdg.dehttps://orcid.org/0000-0003-4131-9424NICHT SPEZIFIZIERT
Thiel, ChristianChristian.Thiel (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Tiedemann, FrankUniversity GöttingenNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Knohl, AlexanderUniversity GöttingenNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:2024
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Nein
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Nein
In ISI Web of Science:Nein
DOI:10.5194/egusphere-egu24-15114
Status:veröffentlicht
Stichwörter:drought stress, CO2, forest, Hainich National Park, unoccupied aerial vehicle (UAV), terrestrial laser scanning, canopy gap, eddy covariance
Veranstaltungstitel:EGU General Assembly 2024
Veranstaltungsort:Vienna, Austria
Veranstaltungsart:internationale Konferenz
Veranstaltungsbeginn:14 April 2024
Veranstaltungsende:19 April 2024
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Luftfahrt
HGF - Programmthema:Komponenten und Systeme
DLR - Schwerpunkt:Luftfahrt
DLR - Forschungsgebiet:L CS - Komponenten und Systeme
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):L - Unbemannte Flugsysteme, L - Klima, Wetter und Umwelt
Standort: Jena
Institute & Einrichtungen:Institut für Datenwissenschaften > Datenanalyse und -intelligenz
Hinterlegt von: Dietenberger, Steffen
Hinterlegt am:19 Dez 2024 11:04
Letzte Änderung:19 Dez 2024 11:04

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