Alljährlich steigt der CO2-Gehalt der Atmosphäre als Folge der Verbrennung fossiler Brennstoffe weiter an. Doch die Entwicklung der gemessenen CO2-Werte weist nicht ständig nur in eine Richtung. Im Jahresverlauf, wenn auf der Nordhalbkugel Sommer ist, geht der CO2-Gehalt immer ein wenig zurück, während er im Winter dann nach oben schießt. Diese saisonalen Schwankungen werden unter anderem durch das unstete Wachstum von Pflanzen ausgelöst. Ning Zeng, Atmosphärenforscher an der Universität von Maryland.

"Die Hälfte der Biomasse der Pflanzen besteht aus Kohlenstoff. Und dieser stammt aus dem Kohlendioxid der Atmosphäre. Am Höhepunkt der Vegetationsperiode nehmen die Pflanzen mehr CO2 auf. Dadurch sinkt in dieser Zeit der CO2-Gehalt der Atmosphäre, was man auch in allen CO2-Messungen sehen kann."

Im Herbst und Winter, wenn die Bäume ihre Blätter abwerfen und viele Pflanzen absterben, gelangt wiederum mehr CO2 in die Atmosphäre. Die Messkurve des Kohlendioxidgehalts der Luft zeigt deshalb ein feines sinusförmiges Schwingen. Interessanterweise hat die Amplitude dieses saisonalen Auf und Ab über die vergangenen 50 Jahre um bis zu 50 Prozent zugenommen. Forscher haben das bisher mit dem Klimawandel zu erklären versucht. Bei wärmeren Temperaturen wachsen die Wälder im hohen Norden schneller. Außerdem hat der erhöhte CO2-Gehalt der Atmosphäre allgemein eine Art Düngeeffekt. Doch beide Faktoren allein reichen nicht aus, um die Zunahme der Schwankungen komplett zu erklären. Gleich zwei Studien im Wissenschaftsmagazin "Nature" liefern nun eine neue Spur. Ning Zeng stieß bei Simulationsrechnungen mit einem globalen Vegetationsmodell darauf.

"Es geht um die Intensivierung der Landwirtschaft. In den 1950er- und 60er-Jahren wurde auf den Feldern noch drei Mal weniger geerntet als heute. Dieser Effekt wurde mit Blick auf die saisonalen CO2-Schwankungen bisher kaum beachtet."

Züchtungsfortschritte, aber auch der Einsatz von Kunstdünger und Bewässerung sind die treibenden Kräfte hinter der sogenannten Grünen Revolution. Sie ermöglichte massive Ertragssprünge. Mais, Reis oder Weizen liefern heute aber nicht nur mehr Ertrag, sie binden durch ihr starkes Wachstum vorübergehend auch mehr CO2. Global gesehen, so hat Ning Zeng errechnet, sind rund 40 Prozent des Anstiegs der saisonalen CO2-Schwankungen darauf zurückzuführen. Damit hätte die Grüne Revolution sogar einen größeren Einfluss als die Erwärmung und der Düngeeffekt des CO2. Die zweite Studie zeichnet ein ähnliches Bild, allerdings mit nur etwa halb so hohen Werten. Josh Gray von der Boston University basierte seine Analyse nicht auf Simulationen, sondern realen Erntestatistiken der UN-Welternährungsorganisation FAO – und zwar für die vier wichtigsten Grundnahrungsmittel Weizen, Reis, Mais und Soja.

"Es geht jetzt nicht darum, wer falsch oder richtig liegt mit seinen Angaben. Ning Zeng hat den Ackerbau komplett simuliert, wir haben nur vier Pflanzenarten betrachtet. Aber die Erkenntnis ist die gleiche: Die intensive Landwirtschaft hat einen großen Einfluss auf die Zunahme der Saisonalität des CO2. Und das ist wirklich überraschend, weil das von der Wissenschaft bisher kaum beachtet wurde."

Ein Detail hat Josh Gray besonders verblüfft: Zwei Drittel der von der Landwirtschaft verursachten Zunahme der CO2-Saisonalität geht seinen Berechnungen nach allein auf das Konto des Maisanbaus, vor allem im Mittleren Westen der USA und in Nordchina.

"Es sind konzentrierte Produktionszonen, die die Saisonalität maßgeblich antreiben. Von so kleinen Vegetationsgebieten hätte ich nicht erwartet, dass sie sich so stark auf den globalen Kohlenstoffkreislauf auswirken, aber sie tun es."

Den allgemeinen Klimawandel aufhalten kann die intensiv betriebene Landwirtschaft freilich nicht. Die verstärkte Aufnahme von Kohlenstoff durch Mais und Co. erzeugt zwar etwas größere Dellen in den Messkurven von CO2. Doch der langfristige Trend der Treibhausgaskonzentration in der Atmosphäre weist eindeutig nach oben.