Wald ist nicht gleich Wald

Forscher stellen fest, dass bisherige Berechnungsmodelle die CO₂-Freisetzungen durch Landnutzungsänderungen besonders bei Wäldern unterschätzt haben.

Will man die Auswirkungen des Klimawandels berechnen, müssen zunächst die einzelnen Faktoren genau bestimmt werden. Das bedeutet vor allem, den CO₂-Austausch zwischen der Erde und der Atmosphäre möglichst genau abzubilden und die einzelnen CO₂-Flüsse zu berechnen, um eine Bilanz zu erhalten, aufgrund der man Bekämpfungsmaßnahmen beschließen kann. Klingt einfach, ist es aber nicht: In diesem komplexen System gibt es nach wie vor viele Variablen, die schwierig auf globalem Level zu bestimmen sind. In einer neuen Studie hat jetzt ein Forschungsteam vom Institut für Meteorologie und Klimaforschung – Atmosphärische Umweltforschung (IMK-IFU) des Karlsruher Institutes für Technologie (KIT) herausgefunden, dass die CO₂-Freisetzung durch Landnutzungsänderungen deutlich unterschätzt wurde.

Große Fehlerquote

Landökosysteme absorbieren etwa 20 Prozent des aus anthropogenen Freisetzungen stammenden CO₂. Diese Zahl ist gut zu berechnen, weil man andere Komponenten der globalen CO₂-Flüsse recht genau kennt. Diese Komponenten sind die Werte für die anthropogenen CO₂-Emissionen, die Aufnahme von CO₂ durch die Ozeane und der aktuelle CO₂-Wert der Atmosphäre.

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Wesentlich schwerer ist festzustellen, wie sich der CO₂-Fluss zwischen Atmosphäre und Land zusammensetzt. Auch wenn der Gesamtfluss recht gut zu bestimmen ist, besteht er aus zwei wichtigen Einzelwerten: Einmal dem CO₂-Fluss durch Landnutzungsänderungen und dem Restfluss. Es ist sehr schwierig, diese zwei Werte voneinander zu trennen, weil es für beide keine geeigneten Erfassungsmethoden gibt. Dies ist aber wichtig, weil beide sich sowohl aus CO₂-Freisetzungen als auch aus CO₂-Aufnahmen zusammensetzen. Die dadurch entstandene Fehlerquote schätzt das Forscherteam in diesem Bereich auf 35 bis 40 Prozent. Im Gegensatz dazu betragen die Ungenauigkeiten bei der anthropogenen Freisetzung durch die Nutzung fossiler Brennstoffe und der Zementherstellung etwa 5 Prozent und bei der Aufnahme durch die Ozeane etwa 13 Prozent.

Schwierige Berechnungen bei Landnutzungsänderungen

Besonders interessant bei den Berechnungen des Atmosphäre-Land-Flusses sind die Landnutzungsänderungen. Sie können über Daten bestimmt werden, also quasi über eine Buchführung der verschiedenen Änderungen und Freisetzungen, oder aber über globale Vegetationsmodelle. Beide Methoden haben jedoch größere Unsicherheiten bei der Genauigkeit der Daten: Die reine Datenerfassung bietet zwar eine belastbare Datengrundlage, muss aber für Bereiche ohne Daten (von Regionen bis hin zu Ländern) diese aus lokalen Gegebenheiten extrapolieren, sodass hier in der Realität auftretende Abweichungen nicht erfasst werden können. Vegetationsmodelle basieren dagegen auf reinen Berechnungen und sind kaum durch „echte“ Daten belegt.

Problematisch wird es, wenn großflächige Landnutzungsänderungen, zum Beispiel Brandrodungen, per globalem Vegetationsmodell berechnet werden sollen. Werden in einer Region Wälder per Brandrodung abgeholzt und parallel dazu gleichgroße Landflächen aufgeforstet, werden diese Areale in den Modellen gleichgesetzt und eine Landnutzungsänderung von „Null“ berechnet. In der Realität kommt es aber zu unterschiedlichen CO₂-Flüssen: Zum einen wird durch Brandrodung in kurzer Zeit viel CO₂freigesetzt, dazu kommt eine langsamere Freisetzung von CO₂ durch Zersetzungsprozesse auf dem ehemaligen Waldboden und es kommt zu einer langsamen CO₂-Aufnahme durch die renaturierten Flächen, unter dem Strich also zu einer erhöhten CO₂-Freisetzung. Dadurch, dass globale Rechenmodelle diese Vorgänge nicht genügend berücksichtigen, führen die Ergebnisse zu einer Unterschätzung der tatsächlichen CO₂-Freisetzung.

Nicht jeder Wald speichert gleich viel CO₂

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Hinzu kommt, dass renaturierte, sekundäre Wälder nicht über den gleichen CO₂-Speicher im Boden verfügen wie Urwälder. Wald ist nicht gleich Wald, wird aber oftmals in Berechnungen gleichgesetzt. Mit Wald bedeckte Flächen werden von den Modellen oftmals als „natürliche Wälder“ identifiziert, obwohl zwei Drittel bis drei Viertel aller Wälder durch den Menschen genutzt werden. Das bezieht sich nicht zwingend auf Kahlschläge, allein die Entnahme von einzelnen Bäumen zur Weiterverarbeitung oder das jahrhundertelange Sammeln von Feuerholz führen zu einer schleichenden Entnahme von Kohlenstoff aus den Wäldern, die in Berechnungen oftmals nicht berücksichtigt werden. Das Forscherteam schätzt, dass vom Jahr 1700 bis 2000 etwa 86 Pg (Petagramm, 10¹⁵g) Kohlenstoff auf diesem Weg aus den Wäldern entfernt wurden und je nach Nutzung früher oder später als CO₂ ihren Weg in die Atmosphäre gefunden haben, von den Modellen aber den Wäldern als noch gebundenes CO₂ zugerechnet werden. Das Forscherteam vermutet daher, dass in bisherigen Modellen die CO₂-Flüsse der Landnutzungsänderungen unterschätzt wurden, dass also wesentlich mehr CO₂ freigesetzt wurde als bisher angenommen.

Auch die CO₂-Speicherkapazität ist größer

Allerdings beinhalten diese korrigierten Berechnungen auch einen positiven Umkehrschluss: Wurde mehr CO₂ freigesetzt als bisher angenommen, bedeutet das, dass in den zurückliegenden Jahrhunderten auch mehr CO₂ von den Senken gespeichert wurde als bisher angenommen. Denn wenn in den neuen Berechnungen mehr CO₂ freigesetzt wurde, als bisher vermutet und die anderen Werte der Berechnung gleich bleiben, muss der CO₂-Pool ebenfalls viel größer gewesen sein, als man bisher annahm. Das bedeutet, dass das Potential der terrestrischen Senken zur Aufnahme von CO₂ vermutlich viel größer ist als bisher bekannt. Die Forscher betonen, dass hierin eine große Chance liegt: Renaturierungsmaßnahmen und Aufforstungen sowie das konsequente Verhindern von Rodungen und der Umwandlung von Wald in Ackerland (sowie der generelle Schutz von Ökosystemen und deren Dienstleistungen) könnten wesentlich wertvollere und effektivere Maßnahmen sein, um den Klimawandel einzugrenzen als bisher angenommen, und „nebenbei“ einen großen Beitrag zum Erhalt der Biodiversität leisten.

Noch sehr viel Arbeit

Allerdings gibt es auch bei diesen Projektionen noch erhebliche Probleme: Wie schon angesprochen, brauchen Wälder Jahrzehnte, um als vergleichbare CO₂-Senken natürliche Wälder zu ersetzen, der Waldboden braucht noch viel länger. Dazu kommen die bisher kaum einschätzbaren Auswirkungen des Klimawandels: Wärmere Temperaturen lassen zwar die Bäume besser wachsen und fördern den Umsatz von organischer Materie im Boden. Dadurch stehen mehr Nährstoffe zur Verfügung, die passend zum höheren CO₂-Angebot der Atmosphäre das Wachstum zusätzlich fördern. Aber: Erhöhter Umsatz von Biomasse im Boden steigert auch die CO₂-Freisetung, höhere Temperaturen fördern zudem die Gefahr von Dürren und damit großflächigen Waldbränden. Damit wird klar, dass wir noch lange nicht alle Faktoren richtig einschätzen können, um die Auswirkungen und die Bekämpfung des Klimawandels möglichst exakt berechnen zu können, betont das Forscherteam. Es bleibt also noch sehr viel zu tun.