Ganz schön fleißig, diese Forscher! Im EU-Projekt "Carbo-Extreme" werteten sie Unmengen von Daten aus den letzten 30 Jahren aus. Über Wetterextreme auf dem ganzen Globus. Und darüber, wie effektiv Wälder und Wiesen in dieser Zeit Photosynthese betrieben. Bei diesem Prozess entziehen grüne Pflanzen der Atmosphäre das Treibhausgas Kohlendioxid. Normalerweise ist das jedenfalls so. Doch durch extreme Wetterereignisse büßt die Landvegetation diese Fähigkeit zu einem großen Teil ein und nimmt nicht mehr so viel CO2.auf wie sonst. Das ist das Ergebnis der neuen Studie, die Markus Reichstein leitete. Der Landschaftsökologe ist Direktor am Max-Planck-Institut für Biogeochemie in Jena:
"Die Studie, die wir jetzt hier durchgeführt haben, ist letztendlich die erste, die das ganze Problem global anschaut. Und kommt dann eben auch zu Ergebnissen, die eine globale Relevanz haben. Das Ergebnis ist, daß insbesondere Dürren, aber auch andere Extremereignisse dazu führen, daß die Vegetation deutlich weniger Kohlenstoff aufnimmt, als sie ohne die Extreme könnte."
Reichstein und seine Kollegen werteten Daten von Satelliten und von über 500 Bodenstationen aus. Darunter sind auch spezielle Messtürme, die in Wäldern aufgestellt worden sind. Dort registrieren sie den Fluss von Kohlendioxid über dem Kronendach. Bei starken Veränderungen in der CO2-Aufnahme untersuchten die Forscher, ob es zu dieser Zeit Wetterextreme gab, die dafür verantwortlich waren. Die ganzen Daten wanderten schließlich in Computermodelle. Um zu sehen, wie stark Hitzewellen, Dürren und Orkane die Aufnahme von CO2 an Land im globalen Maßstab beeinträchtigen.Heraus kam am Ende eine Zahl. Demnach nimmt die Vegetation in einem Jahr mit Wetterextremen elf Milliarden Tonnen CO2 weniger auf als sonst. Reichstein:
"Wir kommen eben auf eine Größenordnung, die durchaus wichtig ist. Elf Milliarden Tonnen entsprechen größenordnungsmäßig etwa einem Drittel der globalen Emissionen durch den Menschen."
Insgesamt kommen die Forscher auf rund 200 Wetterextreme in den letzten drei Jahrzehnten, die alle so stark waren, daß sie die CO2-Aufnahme an Land nachhaltig verringerten. Reichstein:
"Für die europäische Hitzewelle 2003 haben wir festgestellt, daß letztendlich drei bis fünf Jahre Netto-Kohlenstoffaufnahme durch diese Hitzewelle in wenigen Monaten zunichte gemacht worden sind."
Wäldern und Graslandschaften machen dabei nicht nur die extrem hohen Temperaturen zu schaffen. Noch stärker setzt ihnen offenbar lang anhaltende Trockenheit zu, wie Markus Reichstein erläutert:
"Das führt ganz einfach dazu, daß der Boden austrocknet, die Pflanzen nicht mehr so viel Wasser aufnehmen können. Die welken dann und können dadurch weniger Kohlendioxid aufnehmen. Und im Zweifel, wenn die Dürre sehr lange andauert, führt das natürlich auch zum Absterben insbesondere von Wäldern. Dann ist das Holz dem Abbau durch Mikroorganismen ausgesetzt und gelangt dann letztendlich als Kohlendioxid wieder in die Atmosphäre."
Natürlich kann sich ein Wald auch wieder erholen oder neu angepflanzt werden. Dann nehmen die Bäume auch wieder reichlich CO2 auf. Und können die vorhergehenden Verluste im Prinzip wieder wettmachen. Das bestätigt auch der Geoökologe Miguel Mahecha vom Jenaer Max-Planck-Institut:
"Der Punkt ist nur der, daß dieses CO2, was dabei aufgenommen wird, sehr langsam aufgenommen wird, verglichen mit dem Verlust des CO2, der unmittelbar nach dem Extrem normalerweise stattfindet."
Markus Reichstein fürchtet nun, daß die Vegetation in Zukunft immer weniger Kohlendioxid aufnimmt und diese große CO2-Senke an Land, wie sie auch genannt wird, immer mehr zusammenschrumpft:
"Das ist genau die plausible Folgerung: Daß also, wenn in der Zukunft die Wetterextreme sich zum Beispiel verdoppeln sagen wir mal, daß dann eben auch doppelt so viel Kohlendioxid nicht aufgenommen wird wie unter normalen Bedingungen."
Die Folge wäre, daß immer mehr CO2-Emissionen aus Kraftwerken, Industrie und Verkehr in der Atmosphäre verblieben, was zu einer noch stärkeren Erwärmung führen würde – ein Prozess, der sich selbst verstärkt. Daß das keine so abwegige Vorstellung ist, legt eine neue Modellstudie aus dem Potsdam-Institut für Klimafolgenforschung nahe. Demnach könnten wochenlange Hitzewellen im Jahr 2040 auf einer Fläche vorkommen, die viermal so groß ist wie heute.
"Die Studie, die wir jetzt hier durchgeführt haben, ist letztendlich die erste, die das ganze Problem global anschaut. Und kommt dann eben auch zu Ergebnissen, die eine globale Relevanz haben. Das Ergebnis ist, daß insbesondere Dürren, aber auch andere Extremereignisse dazu führen, daß die Vegetation deutlich weniger Kohlenstoff aufnimmt, als sie ohne die Extreme könnte."
Reichstein und seine Kollegen werteten Daten von Satelliten und von über 500 Bodenstationen aus. Darunter sind auch spezielle Messtürme, die in Wäldern aufgestellt worden sind. Dort registrieren sie den Fluss von Kohlendioxid über dem Kronendach. Bei starken Veränderungen in der CO2-Aufnahme untersuchten die Forscher, ob es zu dieser Zeit Wetterextreme gab, die dafür verantwortlich waren. Die ganzen Daten wanderten schließlich in Computermodelle. Um zu sehen, wie stark Hitzewellen, Dürren und Orkane die Aufnahme von CO2 an Land im globalen Maßstab beeinträchtigen.Heraus kam am Ende eine Zahl. Demnach nimmt die Vegetation in einem Jahr mit Wetterextremen elf Milliarden Tonnen CO2 weniger auf als sonst. Reichstein:
"Wir kommen eben auf eine Größenordnung, die durchaus wichtig ist. Elf Milliarden Tonnen entsprechen größenordnungsmäßig etwa einem Drittel der globalen Emissionen durch den Menschen."
Insgesamt kommen die Forscher auf rund 200 Wetterextreme in den letzten drei Jahrzehnten, die alle so stark waren, daß sie die CO2-Aufnahme an Land nachhaltig verringerten. Reichstein:
"Für die europäische Hitzewelle 2003 haben wir festgestellt, daß letztendlich drei bis fünf Jahre Netto-Kohlenstoffaufnahme durch diese Hitzewelle in wenigen Monaten zunichte gemacht worden sind."
Wäldern und Graslandschaften machen dabei nicht nur die extrem hohen Temperaturen zu schaffen. Noch stärker setzt ihnen offenbar lang anhaltende Trockenheit zu, wie Markus Reichstein erläutert:
"Das führt ganz einfach dazu, daß der Boden austrocknet, die Pflanzen nicht mehr so viel Wasser aufnehmen können. Die welken dann und können dadurch weniger Kohlendioxid aufnehmen. Und im Zweifel, wenn die Dürre sehr lange andauert, führt das natürlich auch zum Absterben insbesondere von Wäldern. Dann ist das Holz dem Abbau durch Mikroorganismen ausgesetzt und gelangt dann letztendlich als Kohlendioxid wieder in die Atmosphäre."
Natürlich kann sich ein Wald auch wieder erholen oder neu angepflanzt werden. Dann nehmen die Bäume auch wieder reichlich CO2 auf. Und können die vorhergehenden Verluste im Prinzip wieder wettmachen. Das bestätigt auch der Geoökologe Miguel Mahecha vom Jenaer Max-Planck-Institut:
"Der Punkt ist nur der, daß dieses CO2, was dabei aufgenommen wird, sehr langsam aufgenommen wird, verglichen mit dem Verlust des CO2, der unmittelbar nach dem Extrem normalerweise stattfindet."
Markus Reichstein fürchtet nun, daß die Vegetation in Zukunft immer weniger Kohlendioxid aufnimmt und diese große CO2-Senke an Land, wie sie auch genannt wird, immer mehr zusammenschrumpft:
"Das ist genau die plausible Folgerung: Daß also, wenn in der Zukunft die Wetterextreme sich zum Beispiel verdoppeln sagen wir mal, daß dann eben auch doppelt so viel Kohlendioxid nicht aufgenommen wird wie unter normalen Bedingungen."
Die Folge wäre, daß immer mehr CO2-Emissionen aus Kraftwerken, Industrie und Verkehr in der Atmosphäre verblieben, was zu einer noch stärkeren Erwärmung führen würde – ein Prozess, der sich selbst verstärkt. Daß das keine so abwegige Vorstellung ist, legt eine neue Modellstudie aus dem Potsdam-Institut für Klimafolgenforschung nahe. Demnach könnten wochenlange Hitzewellen im Jahr 2040 auf einer Fläche vorkommen, die viermal so groß ist wie heute.