Max-Planck-Institut für Meteorologie: Die Nachweisbarkeit der Klimaeffekte durch Abholzung ist erst nach Jahrzehnten möglich

Historisch beläuft sich die globale Entwaldung auf 22 Millionen Quadratkilometer (Mio km2) zwischen den Jahren 800 und 2015. Dieser Wert könnte sich in einem Zukunftsszenario mit sehr hohen Treibhausgasemissionen bis 2100 sogar verdoppeln. In Anbetracht von angestrebten Mitigations- und Anpassungsmaßnahmen an den Klimawandel ist es wichtig, die Auswirkungen von Abholzung auf das Klima und die Kohlenstoff- sowie Wasserkreisläufe zu verstehen.

In einer neuen Studie, veröffentlicht in Biogeosciences und geleitet von Dr. Lena Boysen, Prof. Victor Brovkin und Prof. Julia Pongratz vom Max-Planck-Institut für Meteorologie (MPI-M), hat ein Team von internationalen Wissenschaftlern ein idealisiertes Abolzungsexperiment simuliert. Diese Simulationen wurden mit neun Erdsystemmodellen ausgeführt, die an dem Coupled Model Intercomparison Project Phase 6 (CMIP6) teilnehmen, und geben Aufschluss über die möglichen Klimaeffekte. Die Wissenschaftler*innen fanden heraus, dass die biogeophysikalischen Temperaturänderungen erst nach mehreren Jahrzehnten sicher festgestellt werden können und dass sich diese Änderungen vom Zentrum zu den Rändern der tropischen Abholzung und in westlicher Richtung in der borealen Zone ausbreiten.

Änderungen in der Waldbedeckung beeinflussen das Klima durch die Modifizierung der biogeophysischen und biogeochemischen Eigenschaften der Erdoberfläche. Erstere beziehen sich auf das Zusammenspiel von Wasser- und Energieflüssen zwischen der Erdoberfläche und der Atmosphäre, während letztere Änderungen im Kohlenstoffkreislauf umfassen. Das idealisierte Experiment wurde im Zuge des Land Use Model Intercomparison Projects (LUMIP) innerhalb von CMIP6 entworfen und sieht drastische Abholzungen vor: Innerhalb von 50 Jahren werden 20 Mio. km² der am dichtesten bewachsenen vorindustriellen Waldflächen durch Grasland ersetzt. Diese Entwaldung ist viel schneller als die tatsächliche historische Entwaldung und konzentriert sich hauptsächlich auf boreale und tropische Gebiete (siehe Konturen in Abbildung 1).

Abb. 1: Die Zeit bis zur sicheren Feststellung der Temperaturänderung durch biogeophysikalische Effekte der Abholzung in Jahren. — Abb. 1: Die Zeit bis zur sicheren Feststellung der Temperaturänderung durch biogeophysikalische Effekte der Abholzung in Jahren (angepasst aus Boysen et al., 2020).

Ein erwartetes Ergebnis wurde bestätigt: Die meisten Modelle simulieren eine globale Abkühlung von im Mittel 0.2°C einhergehend mit einer Erwärmung der tropischen Entwaldungsflächen alleinig hervorgerufen durch biogeophysikalische Effekte. Dabei ändert sich das Vorzeichen von Erwärmung zu Abkühlung bei 23°N. Die Kohlenstoffemissionen würden eine Erwärmung von fast einem halben Grad Celsius hervorrufen. Ein neues Ergebnis bringt die Abschätzung einer „time of emergence“, das heißt der Zeit bis zur sicheren Feststellung einer Veränderung, hier in der Temperatur, die über die Schwankungen des Systems hinausgehen. Die räumliche Analyse ist in Abb. 1 dargestellt. „Wir waren überrascht,“ sagt Lena Boysen, „dass das Temperatursignal sich strahlenförmig in den Tropen und zonal in der borealen Abholzungsregion ausbreitet.“ Daraus konnten zwei wichtige Erkenntnisse abgeleitet werden: Zum einen, dass sich die biogeophysikalischen Effekte tatsächlich nicht auf ihren Ursprungsort beschränken, sondern durch atmosphärische Prozesse weitergetragen werden, wie auch schon in vorherige Studien gezeigt wurde. Zum anderen, dass es Jahrzehnte dauern wird oder Abholzungsflächen so groß wie ein Drittel oder die Hälfte einer Gitterzelle im Modell braucht, bevor eine Temperaturveränderung festgestellt werden kann. Victor Brovkin betont: „Häufig wird angenommen, dass sich die biogeophysikalischen Effekte von Abholzung aber auch von Aufforstung sofort bemerkbar machen. Wir zeigen hingegen, dass die sichere Nachweisbarkeit dieser Effekte Jahrzehnte dauern wird.“ Dies gilt insbesondere, da die heutige Entwaldungsrate nur etwa 20% der des Experiments beträgt. Obwohl schlussendlich immer noch die CO₂-Emissionen von Abholzungen die globale Temperatur bestimmen, können biogeophysikalische Effekte regional dominieren. „Diese Studie zeigt auf, wie unterschiedlich oder auch ähnlich diese neun, viel genutzten Klimamodelle auf Änderungen in der Waldbedeckung reagieren,“ sagt Julia Pongratz. „Dies sind sehr nützliche Ergebnisse, da diese Modelle zur Simulation von zukünftigen Szenarien genutzt werden, welche eine Reduzierung der Abholzung und Aufforstung als Mitigations- und Adaptionsstrategien abbilden.“

Originalveröffentlichung:

Boysen, L., V. Brovkin, J. Pongratz, D. Lawrence, P. Lawrence, N. Vuichard, P. Peylin, S. Liddicoat, T. Hajima, Y. Zhang, M. Rocher, C. Delire, R. Séférian, V. K. Arora, L. Nieradzik, P. Anthoni, W. Thiery, M. Laguë, D. Lawrence and M-H Lo (2020) Global climate response to idealized deforestation in CMIP6 models. Biogeosciences. https://doi.org/10.5194/bg-17-5615-2020

Kontakt:

Dr. Lena Boysen
Max-Planck-Institut für Meteorologie
E-Mail: lena.boysen@we dont want spammpimet.mpg.de

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