Studie Werden CO2-Schlucker zu CO2-Schleudern?

Steigen die Temperaturen weiter wie bisher, werden aus unseren CO2-Senken bald selbst CO2-Quellen. Vor allem die Landökosysteme würden dann CO2 abgeben, statt mehr aufzunehmen, sagt ein US-Forschungsteam, das weltweite Daten ausgewertet hat. Wissenschaftler aus Deutschland und Australien sind skeptisch, was die Ergebnisse der Studie angeht.

Luftaufnahme: Fluss in Wald
Gewaltige russische Wälder - große CO2-Speicher. Nur wie lange noch? Bildrechte: IMAGO

Erreichen wir schon viel früher, nämlich in 20 bis 30 Jahren den Zeitpunkt, an dem der Temperaturanstieg unumkehrbar wird? Ein Forschungsteam aus den USA warnt genau davor. Bis Mitte des Jahrhunderts können aus Ökosystemen wie Regen- und Taigawäldern Kohlenstoffquellen statt Kohlenstoffsenken werden. Das heißt: Statt CO2 aufzunehmen, wie bisher, würden diese Gebiete CO2 abgeben. Davor warnt die aktuelle Studie, die das Fachmagazin Science veröffentlicht hat.

Wie kommt das Forschungsteam um Kathy Duffy von der Northern Arizona Universität zu dieser dramatischen Prognose? Duffy erforscht, wie die Biosphäre auf dem Festland der Erde auf Temperaturänderungen reagiert. Basis ihrer Berechnungen sind Daten aus dem globalen Netzwerk FLUXNET und zwar aus dem Zeitraum von 1991 bis 2015. FLUXNET erfasst die Bewegung von Kohlendioxid zwischen Ökosystemen und der Atmosphäre. Duffys Forschungsteam bestimmte Photosynthese- und Atmungsänderungen, die allein auf Temperaturänderungen an jedem Flux-Tower-Standort zurückzuführen sind.

Was ist FLUXNET?

Das globale Netzwerk gibt es seit 1997, unterstützt von der NASA. Mess-Türme erfassen weltweit den Austausch von Kohlendioxid, Wasserdampf und Energie zwischen Biosphäre und Atmosphäre.

Anhand der Daten kommen Duffy und ihr Team zu dem Schluss: Ökosysteme, die am meisten Kohlenstoff speichern, wie zum Beispiel Regen- und Taigawälder, könnten binnen 20, 30 Jahren mehr als 45 Prozent ihrer Fähigkeit zur Kohlenstoffspeicherung verlieren. Mitte des Jahrhunderts wären etwa die Hälfte der Landökosysteme an einem Kipppunkt, also an den Punkt, ab dem Pflanzen Kohlenstoff schneller in die Atmosphäre abgeben, als sie ihn binden.

Stimmen aus der Wissenschaft zu der Studie und ihrer Prognose

Das Echo aus der Wissenschaft auf diese Prognose: Gemischt, allgemeine Skepsis, in Dresden genauso wie in Jena und im australischen Melbourne. Was genau wird an der Studie kritisiert? Professor Dr. Matthias Forkel, vom Institut für Photogramme­trie und Fernerkundung an der TU Dresden findet die Studie als schwierig einzuordnen, weil der Faktor Wasserverfügbarkeit mit statistischen Berechnungen aus dem Modell herausgerechnet wurde:

Dadurch wurden Wechselwirkungen zwischen Temperaturänderungen und deren Einfluss auf die Verdunstung und damit Wasserverfügbarkeit nicht berücksichtigt.

Dr. Matthias Forkel, TU Dresden

Die Kohlenstoffbilanz in Ökosystemen werde aber nicht allein durch die Temperatur, sondern auch durch andere Komponenten gesteuert: Wasser- und Nährstoffverfügbarkeit, Struktur und Zusammensetzung der Vegetation, vorhandener Kohlenstoffvorrat in Biomasse und Böden. Besorgniserregend seien die Studienergebnisse insofern, weil für die Studie Faktoren wie Dürren oder Waldbrände nicht berücksichtigt wurden, die die CO2-Abgabe von Ökosystemen an die Atmosphäre aber zusätzlich verstärken.

In Jena ist man skeptisch

Prof. Dr. Markus Reichstein, Direktor Department Biogeochemical Integration am Max-Planck-Institut für Biogeochemie in Jena, meint, der in der Studie beschriebene Effekt sei nicht neu, dass steigende Temperatur irgendwann die Atmung die Fotosynthese "überhole". Er bemängelt, dass das statistische Modell, mit dem Duffy und ihr Team arbeiteten, kein CO2 berücksichtige. Auch andere Faktoren, außer der Wasserverfügbarkeit, seien nicht berücksichtigt worden. Deshalb sind für ihn die Schlussfolgerungen von Duffys Team nicht aus den Daten ablesbar.

In Melbourne sagt man: Unglaubwürdig

Professor Dr. Stefan Arndt, der an der Universität Melbourne an ähnlichen Themen forscht, findet die Studie wenig glaubhaft. Die Anhäufung von Daten und der Vergleich der Temperatur-Kurven erwecke den Eindruck, dass das Temperatur-Optimum der Brutto-Primärproduktivität (der Wert sagt aus, wie viel Biomasse die Pflanzen bilden und wie viel CO2 sie aufnehmen) bald überschritten sei. Über den täglichen Kohlenstoffaustausch von Ökosystemen sage die Studie aber nichts aus:

Da ist es sicher eher so, dass die meisten Ökosysteme die meiste Zeit des Jahres nicht Temperaturen ausgesetzt sind, die zu negativen Kohlenstoff-Flüssen führen.

Dr. Stefan Arndt, Uni Melbourne

Arndt verweist zur Erklärung des Zusammenhangs zwischen CO2-Aufnahme und Temperaturentwicklung auf seine Studie, die im Februar 2021 veröffentlicht wird: Darin geht es um die die Brutto-Primärproduktivität der australischen Wälder, die wie jedes Ökosystem von der Temperatur abhängig sind. Arndt und sein Team haben ausgerechnet, wie sich die Brutto-Primärproduktivität ändert, wenn die Tagestemperatur um zwei oder vier Grad höher wäre. "Bei zwei Grad Tagestemperatur-Erhöhung zeigen alle Wälder eine Erhöhung der Brutto-Primärproduktivität, bei vier Grad zeigten die meisten Systeme eine Erhöhung der Brutto-Primärproduktivität und einige wenige Wälder eine kleine Reduktion. Das bedeutet, dass eine Temperatur-Erhöhung nur geringe Folgen für die Kohlenstoffbilanz haben sollte." Und damit das Gegenteil dessen, was die jetzt veröffentlichte US-Studie sagt.

Grasland und Regenwald in Queensland, Australien
Wie reagiert das Ökosystem beispielsweise in Queensland in Australien, wenn es wärmer wird? Die Ergebnisse der Studie sollen im Februar veröffentlicht werden. Bildrechte: imago images / blickwinkel

Link zur Studie

Die Untersuchung "Earth's terrestrial ecosystems may transition from carbon sinks to carbon sources within decades" ist im Journal Science Advances erschienen.

(lfw)

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