Stefan Rahmstorf

Rückkopplungseffekte im Erdsystem Warum jetzt sogar Wälder den Klimawandel anheizen könnten

Stefan Rahmstorf
Ein Gastbeitrag von Stefan Rahmstorf
Ein Gastbeitrag von Stefan Rahmstorf
Nicht alles CO2, das wir in die Luft pusten, bleibt dort. Ozeane und Wälder schlucken mehr als die Hälfte davon. Das hilft uns - aber wie lange noch?
Wald in Russland: Es gibt erhebliche Zweifel daran, dass Ozeane und Landbiosphäre weiterhin in bekanntem Maße den Klimawandel dämpfen werden.

Wald in Russland: Es gibt erhebliche Zweifel daran, dass Ozeane und Landbiosphäre weiterhin in bekanntem Maße den Klimawandel dämpfen werden.

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Yevgeny Sofroneyev/ ITAR-TASS/ imago images

Die anhaltende, extreme Hitzewelle in Sibirien hat nicht nur wahrscheinlich zu einem neuen Hitzerekord von 38 Grad Celsius innerhalb des Polarkreises geführt, sondern auch Böden und Vegetation ausgetrocknet  und dadurch zu massiven Waldbränden beigetragen. Ähnliches haben wir erst vor einigen Monaten bei den großen Feuern in Australien erlebt, die auf das wärmste und trockenste Jahr in der australischen Geschichte folgten. Oder letztes Jahr, als riesige Waldgebiete in Alaska, Kanada und Sibirien brannten. Die Auswertung von Holzkohle in Sedimentbohrkernen legt nahe, dass die Zunahme der Feuer in den borealen Wäldern ein seit mindestens 10.000 Jahren einmaliges Niveau  erreicht hat.

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Foto: Astrid Eckert

Stefan Rahmstorf schreibt regelmäßig für den SPIEGEL über die Klimakrise. Er ist Klima- und Meeresforscher und leitet die Abteilung Erdsystemanalyse am Potsdam-Institut für Klimafolgenforschung (PIK). Seit dem Jahr 2000 ist er zudem Professor für Physik der Ozeane an der Universität Potsdam. Zu seinen Forschungsschwerpunkten gehören die Paläoklimaforschung, Veränderungen von Meeresströmungen und Meeresspiegel sowie Wetterextreme.

Eine Folge dieser Flächenbrände ist die Freisetzung von Kohlendioxid - wichtigstes Verbrennungsprodukt und Ursache der Erderwärmung. Bei den Buschbränden in Australien im vergangenen Sommer wurden laut Berechnung der australischen Regierung  850 Millionen Tonnen CO2 freigesetzt – mehr als der gesamte CO2-Jahresausstoß von Deutschland.

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Damit ergibt sich das, was die Wissenschaft "positive Rückkopplung" nennt - der Laie eher einen Teufelskreis. "Positiv" heißt diese Rückkopplung nicht, weil sie gut ist, sondern weil sie verstärkend auf die Erderhitzung wirkt – negative Rückkopplungen wirken Störungen entgegen.

Die Waldbrände sind ein Beispiel für die wichtige Rolle des Kohlenstoffkreislaufs im Klimawandel. Verlust von Wald ist eine Quelle von CO2 – ob der Wald nun abbrennt, durch Schädlingsbefall verrottet oder abgeholzt wird (außer das Holz wird in Möbeln oder Gebäuden verbaut und damit erhalten). Wächst der Wald wieder nach, wird dabei der vorher freigesetzte Kohlenstoff wieder gebunden – allerdings dauert das Jahrzehnte.

Wie lange hilft uns die Natur noch beim Klimaschutz?

Inzwischen haben wir – vor allem durch Verbrennung fossiler Energieträger – die CO2-Menge in der Luft um 45 Prozent erhöht, auf ein Niveau, das unser Planet seit mehreren Millionen Jahren nicht erlebt hat. Doch ohne die Hilfe der Natur wäre es noch viel schlimmer: Von dem CO2, das wir in die Luft geblasen haben, wurde bislang ein Drittel von den Wäldern aufgesogen und ein Viertel vom Ozean. Nur weniger als die Hälfte ist in der Atmosphäre geblieben. Ohne diesen Effekt wäre die Erderwärmung bereits doppelt so stark ausgefallen.

Das bedeutet, die Natur nimmt derzeit netto CO2 auf und setzt es nicht frei. Vor der Industrialisierung war die Natur im Gleichgewicht, das heißt, sie nahm so viel CO2 auf wie sie abgab, und die CO2-Konzentration war Jahrtausende lang fast konstant. Nun nimmt die Natur mehr auf, weil durch den Anstieg in der Luft ein Ungleichgewicht entstanden ist.

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Doch wie lange wird die Natur uns noch diesen immensen Gratis-Klimadienst erweisen? Es gibt erhebliche Zweifel daran, dass Ozeane und Landbiosphäre weiterhin in diesem Maße den Klimawandel dämpfen werden.

  • Die Landvegetation gerät zunehmend unter Klimastress. Wälder leiden, weil sie immer schlechter an die örtlichen Klimabedingungen angepasst sind. Zunehmende Dürren, Feuer, Insekten, Pilze und Krankheiten gehen an die Substanz, es droht ein großes Waldsterben. Selbst ohne Waldverlust wird durch die Erwärmung die Biomasse im Boden schneller unter CO2-Freisetzung zersetzt. Jüngste Messdaten weisen darauf hin , dass der Amazonas-Regenwald in trockenen Jahren bereits kein CO2 mehr aufnimmt, sondern zu einer CO2-Quelle geworden ist.

  • Auch das Leben im Meer gerät unter doppelten Stress durch Hitze und Versauerung. So könnte die biologische Pumpe  immer weniger Kohlenstoff in Form von absinkender Biomasse in die Tiefsee verfrachten.

  • Durch die Erwärmung wird zunehmend das hochpotente Treibhausgas Methan freigesetzt – aus tauenden Permafrostböden und aus Methaneis vom Meeresgrund. Auch Methan gehört zum Kohlenstoffkreislauf.

Eine Studie  führender Erdsystemforscher hat diese Effekte 2018 abgeschätzt und kam zu dem Schluss: selbst wenn wir unsere Emissionen so planen, dass wir damit die Erwärmung unter 2 Grad halten wollen, könnten wir unversehens im Jahr 2100 bei 2,5 Grad  landen. Bei höheren Emissionen wäre der Verstärkungseffekt noch deutlich größer.

Das verbleibende Emissionsbudget könnte deutlich kleiner ausfallen

Ebenfalls 2018 warnte auch der Weltklimarat IPCC in seiner berühmten "Budget-Tabelle " im Sonderbericht zu 1,5 Grad : das noch verfügbare Emissionsbudget zur Einhaltung des Pariser Abkommens könnte durch solche Rückkopplungen um rund 100 Milliarden Tonnen CO2 kleiner ausfallen als gedacht. Das bedeutet zum Beispiel, dass die Welt für eine 50:50-Chance unter 1,5 Grad zu bleiben nicht mehr 500, sondern nur noch 400 Milliarden Tonnen CO2 ausstoßen darf – das reicht gerade mal zehn Jahre auf dem heutigen Emissionsniveau oder bis 2040 bei linearer Absenkung auf null.

Eine deutliche Warnung liefert auch hier die Erdgeschichte. Während der rhythmischen Wechsel zwischen Warmzeiten und Eiszeiten aufgrund der Erdbahnzyklen in den letzten drei Millionen Jahren hat der Kohlenstoffkreislauf nicht dämpfend, sondern verstärkend gewirkt. Wurde es durch die veränderte Erdbahn wärmer, stieg mit Verzögerung auch die CO2-Menge in der Atmosphäre an, was die Erwärmung noch verstärkte. Das zusätzliche CO2 kam offensichtlich aus dem Ozean. Wurde es kälter, verschwand dieses CO2 allmählich wieder im Ozean.

Während die Physik der Treibhauserwärmung seit Langem gut verstanden ist, birgt die Reaktion von Wäldern und Meeresbiologie auf die Erwärmung große Unsicherheiten und Risiken, die in den gängigen Klimaszenarien bislang ungenügend berücksichtigt wurden. Wir können uns aber leider nicht darauf verlassen, dass die Natur weiterhin geduldig unsere Abgase schluckt.