Jenaer Wissenschaftler entdecken Turbo-Effekt beim Klimawandel

Wetterextreme wie Hitzewellen, Dürreperioden, Stürme oder auch Großfeuer beschleunigen den Klimawandel in erheblichem Maße. Diesen Effekt haben nun Wissenschaftler des Jenaer Max-Planck-Instituts (MPI) für Biogeochemie und internationale Forscherkollegen erstmals eindeutig belegt. Die Ergebnisse ihrer Metastudie im Rahmen des Carbo-Extreme-Projekts sorgten im renommierten britischen Forschungsmagazin "Nature" für Aufsehen.

Anhaltende Dürre: Der Schaden - wie hier im Norden Kenias 2009 - trifft nicht nur die Menschen vor Ort hart, sondern hat auch einen nachhaltigen Einfluss auf den Klimawandel. Foto: dpa

Anhaltende Dürre: Der Schaden - wie hier im Norden Kenias 2009 - trifft nicht nur die Menschen vor Ort hart, sondern hat auch einen nachhaltigen Einfluss auf den Klimawandel. Foto: dpa

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Jena. Nach Berechnungen des Forscherverbunds, an dem Fachleute aus acht Nationen beteiligt sind, kann die Landvegetation global aufgrund verheerender Wetterereignisse drei Gigatonnen des Klimakillers CO2 pro Jahr weniger aufnehmen, als sie es unter normalen Umständen vermöchte. Das entspricht, wie MPI-Direktor Markus Reichstein vorrechnet, derzeit etwa einem Drittel der weltweiten Kohlendioxid-Emissionen.

Anders - allerdings hypothetisch - kalkuliert, bedeutet das, dass wir praktisch kein CO2-Problem hätten, wenn das Klimagas von einer idealen, ungestört arbeitenden Vegetation aufgenommen würde. Um einen Klimawandel hätten wir uns dann weit weniger Sorgen zu machen. Tatsächlich arbeiten die globalen Klimasysteme jedoch in die entgegengesetzte Richtung. Man geht davon aus, dass Wetterextreme wegen des Klimawandels zunehmen werden - das heißt: dass sie häufiger auftreten und stärker ausfallen.

"Das haben wir nicht untersucht", erklärt zwar Miguel Mahecha, einer der Jenaer Koautoren der Studie, im Gespräch mit unserer Zeitung. Aber auch er nimmt an, dass ein sich aufschaukelnder Effekt eintreten könnte. Die Forscher wollen keinen Alarmismus verbreiten, macht Mahecha klar. Ihre Aufgabe ist es jedoch, Mechanismen des globalen Karbonkreislaufs zu untersuchen.

Langfristige, globale Messungen

In dem hochkomplexen Kreislaufsystem kommt der Pufferwirkung durch die Vegetation eine äußerst wichtige Bedeutung zu: Je mehr CO2 von Pflanzen mittels Photosynthese aufgenommen wird, desto weniger kann das vor allem durch fossile Brennstoffe freigesetzte Gas in die Atmosphäre aufsteigen und die Erderwärmung anheizen. Allerdings wird dieser Puffereffekt seit jeher durch "natürliche" Ereignisse wie anhaltende Trockenheiten, Frosteinbrüche, starke Stürme, Lawinen oder Flächenbrände gestört.

Durch Windbruch und Waldbrand potenziert sich sogar der Nachteil für die Karbon-Bilanz, weil in den betroffenen Gebieten nicht nur die CO2-Absorption in der Folgezeit gedrosselt oder sogar nahezu ganz unterbunden wird, sondern weil zudem in den Bäumen langfristig gebundene Kohlenstoffe freigesetzt werden. Außerdem erholen sich Baumbestände nur relativ langsam von solchen Schäden. Die riesigen Waldbrände, die Russland vor drei Jahren heimsuchten, nennt Miguel Mahecha als schlagendes Beispiel für solche Ereignisse, die demnach leider sehr nachhaltig wirken.

Für ihre Studie haben die Wissenschaftler erstmals großvolumige Datensammlungen über die gesamte Biosphäre der Landmassen genutzt. Sie untersuchten den CO2-Austausch zwischen der Atmosphäre und Landökosystemen wie Wäldern, Sümpfen, Ackerflächen und Graslandschaften.

Produktivität der Ökosysteme wird reduziert

Dazu gehören Messungen per Satelliten zwischen 1982 und 2011, wie viel Licht Pflanzen in den jeweiligen Gebieten absorbierten; daraus wiederum ließ sich errechnen, wie viel Biomasse ein Ökosystem vor, während und nach einem Extremwetterereignis aufbaut. Außerdem wurden für die Studie Daten aus dem FluxNet eingesetzt, in dem seit 15 Jahren weltweit 500 Messstationen mit sogenannten CO2-Analyzern verbunden sind; diese messen den Kohlendioxid-Austausch der Vegetation wenige Meter über dem Erdboden bzw. über den Baumkronen und zeichnen Luftströmungen auf.

Die Jenaer Studie stellt somit keine Prognose dar; sie gibt aktuelle Zahlen aus den vergangenen drei Jahrzehnten wieder. Daraus lässt sich sogar eine Entwicklung ablesen: "Die Tendenz ist, dass die Produktivität der Ökosysteme reduziert wird", erklärt der Jenaer Mahecha. Gemeint ist, dass sie weniger Biomasse erzeugen und somit weniger Kohlenstoffe binden.

Eine andere wichtige Beobachtung der Forscher gilt dem sogenannten Skalierungseffekt: Demnach wirken sich wenige besonders verheerende Wetterextreme stärker aus als viele kleinere. Das gilt etwa für die schwere Dürre, die Mittel- und Südeuropa im Sommer 2003 heimsuchte und so überhaupt erst den Impuls für die Studie gab.

Nun wollen die Wissenschaftler im Carbo-Extreme-Projekt die Folgen solcher Ereignisse für Land-Ökosysteme in Labor- und Freilandversuchen genauer untersuchen. Nicht zuletzt wegen des Skalierungseffekts dürfe man sich dabei nicht auf Schadensfälle beschränken, die statistisch relativ häufig - also einmal in 100 Jahren - passieren. "Wir sollten auch Ereignisse in den Blick nehmen, die bisher nur einmal in 1000 oder gar 10.000 Jahren auftreten", mahnt der Projektpartner an der Universität Innsbruck, Michael Bahn. Seine Begründung: Sie dürften gegen Ende dieses Jahrhunderts stärker zunehmen.

Das Carbo-Extreme-Projekt wird von der Europäischen Kommission gefördert und am Jenaer MPI für Biogeochemie koordiniert.

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