Die Fähigkeit eines natürlichen Lebensraums, Schäden zu widerstehen und sich davon zu erholen, kann empirisch aus dem Weltraum überwacht werden – und die Methode könnte sich in den kommenden Jahrzehnten des Klima- und Landnutzungswandels als wichtig erweisen.
Die erste Studie, die empirisch dokumentiert, dass die Widerstandsfähigkeit der Vegetation aus dem Weltraum gemessen werden kann, wurde heute in veröffentlicht Natur Klimawandel von einem Forschungsteam der Universität Potsdam, des Potsdam-Instituts für Klimafolgenforschung (PIK), der Technischen Universität München (TUM) und der University of Exeter.
Die Methode wird wahrscheinlich für zukünftige Bewertungen des Rückgangs der Vegetationsresilienz aufgrund des anthropogenen Klimawandels und einer nicht nachhaltigen Ressourcenbewirtschaftung wichtig sein.
„Neue Wege zum Umgang mit großen Datensätzen ermöglichen es, weit verbreitete Theorien und Annahmen über die Funktionsweise von Ökosystemen zu überprüfen“, sagt Hauptautor Taylor Smith von der Universität Potsdam.
„Unsere Arbeit bestätigt empirisch eine dieser Theorien – dass es möglich ist, mit einem einfachen mathematischen Modell zu messen, wie widerstandsfähig die Vegetation gegenüber äußerem Druck ist.“
Die Studie verwendete Beobachtungsdaten, um die Variabilität der globalen Vegetation sowie die Erholungsgeschwindigkeit nach großen Vegetationsverlusten abzuschätzen.
Durch die Analyse verschiedener Satellitenprodukte seit 1992 zeigt die Gruppe, dass einfache Metriken verwendet werden können, um die Widerstandsfähigkeit von Ökosystemen gegenüber großen Schocks abzuschätzen – selbst wenn noch keine großen Vegetationsverluste aufgetreten sind.
„Bisher war es schwierig, die Resilienz der Vegetation auf globaler Ebene zuverlässig zu messen“, sagt Co-Autor Niklas Boers, TUM, PIK und Exeter’s Global Systems Institute.
„Wir haben leistungsstarke mathematische Ergebnisse verwendet, um dieses Problem zu lösen. Dies ermöglicht uns, Änderungen in der Widerstandsfähigkeit der Vegetation an jedem Ort auf der Erdoberfläche kontinuierlich zu messen. Wir bieten einen soliden, empirisch bestätigten Rahmen für die Überwachung der Widerstandsfähigkeit der Vegetation aus dem Weltraum.“
Die Arbeit zeigt ferner, dass die globale Vegetation in vielen Regionen in den letzten zwei Jahrzehnten an Widerstandsfähigkeit verloren hat, was bedeutet, dass die Vegetation anfälliger geworden ist und länger braucht, um nach Störungen ihr natürliches Gleichgewicht wiederzuerlangen.
„Vegetationsresilienz kann man sich als die Fähigkeit vorstellen, sich von großen Schocks wie Dürren oder Bränden zu erholen. Wir finden sehr unterschiedliche langfristige Trends in der Resilienz – je nach Klimazone und Vegetationstyp – aber insgesamt ist der Rückgang der Vegetationsresilienz stärker geworden in den letzten zwei Jahrzehnten üblich“, sagte Smith.
Die Analyse zeigt, dass die Vegetation im Durchschnitt der 90er Jahre weltweit zunächst an Widerstandsfähigkeit gewonnen hat.
Dann kam es seit Anfang der 2000er Jahre zu einer Verschiebung mit stärker ausgeprägtem Resilienzverlust.
Das Ergebnis zeigt, dass insbesondere tropische Regenwälder und sibirische boreale Wälder anfälliger für Ereignisse wie Waldbrände, Schädlinge, menschliche Störungen und Naturkatastrophen geworden sind.
Zahlreiche Faktoren könnten zu dieser Verschiebung beitragen, wie z. B. natürliche Variabilität, anthropogener Klimawandel, zunehmende Landnutzung und Entwaldung durch den Menschen sowie eine höhere Häufigkeit von Dürren und Waldbränden.
„Wir müssen unsere Bemühungen dringend intensivieren, um potenzielle Veränderungen in der Widerstandsfähigkeit der Vegetation zu erkennen und die zugrunde liegenden Treiber zu verstehen“, sagte Boers. „Wir gehen davon aus, dass die anthropogene globale Erwärmung sowie Landnutzungsänderungen eine wichtige Rolle spielen werden, aber viele Prozesse sind nicht gut verstanden, was es schwierig macht, das Schicksal natürlicher Vegetationssysteme in den kommenden Jahrzehnten vorherzusagen.“
Smith fügte hinzu: „Satellitendaten können hier eine entscheidende Rolle spielen, insbesondere bei der kontinuierlichen Überwachung der Gesundheit der Vegetation und anderer Ökosysteme.“
Die Studie ist Teil des TiPES-Projekts, einem interdisziplinären EU-Horizon-2020-Klimawissenschaftsprojekt zu Kipppunkten im Erdsystem. 18 Partnerinstitutionen arbeiten in mehr als 10 Ländern zusammen. TiPES wird vom Niels-Bohr-Institut an der Universität Kopenhagen, Dänemark, und vom Potsdam-Institut für Klimafolgenforschung, Deutschland, koordiniert und geleitet.
Taylor Smith et al, Empirische Beweise für jüngste globale Veränderungen in der Widerstandsfähigkeit der Vegetation, Natur Klimawandel (2022). DOI: 10.1038/s41558-022-01352-2