Wälder gelten als natürliche Lösung für das Klimaproblem, da sie beim Wachsen Kohlendioxid aus der Atmosphäre aufnehmen und in ihren Stämmen, Ästen, Blättern und Wurzeln speichern können. Eine neue Studie bestätigt jedoch weit verbreitete Zweifel daran, ob die meisten Wälder im Westen der USA dazu beitragen können, den Klimawandel einzudämmen.
Veröffentlicht in Die Zukunft der Erde, das Papier analysierte Trends bei der Kohlenstoffspeicherung im gesamten amerikanischen Westen von 2005 bis 2019. Unter der Leitung von Jazlynn Hall, einer Wald- und Landschaftsökologin am Cary Institute of Ecosystem Studies, stellte das Team fest, dass in den meisten Teilen der Region der Klimawandel und Brände dazu führen könnten, dass die Wälder nicht mehr, sondern weniger Kohlenstoff speichern.
„Es gibt eine große Dynamik, Wälder als natürliche Klimalösung zu nutzen“, sagte Hall. „Viele Klimaschutzmaßnahmen stützen sich teilweise auf die zusätzliche Speicherung von Kohlenstoff in Wäldern, um die Erwärmung in diesem Jahrhundert unter 1,5 Grad Celsius zu halten. Wir wollten eine Grundlage dafür schaffen, wie viel Kohlenstoff derzeit in westlichen Wäldern gespeichert ist, wie sich dieser verändert und wie Störungen wie Feuer und Dürre eine Bedrohung für die Klimaschutzziele darstellen.“
Die Autoren warnen, dass es in vielen westlichen Wäldern in den kommenden Jahren oder Jahrzehnten zu einer rasanten Beschleunigung des Kohlenstoffverlusts kommen könnte.
„Diese Herausforderungen bergen das Potenzial, die Kohlenstoffspeicherkapazität zu beeinträchtigen und unsere Fähigkeit zu untergraben, den Klimawandel einzudämmen“, warnt Hall.
Indem sie einen beispiellosen Überblick über die Bedrohungen auf Landschafts- und regionaler Ebene bieten, entwickeln Hall und seine Kollegen einen Rahmen, der Forstverwaltern helfen könnte, standortspezifische Strategien zur Stärkung der Widerstandsfähigkeit der Wälder anzupassen. Sie identifizieren auch die verbleibenden Gebiete mit dem geringsten Risiko und dem höchsten Potenzial zur Kohlenstoffspeicherung, wie etwa den pazifischen Nordwesten.
Eine neue Methode zur Verfolgung der Kohlenstoffspeicherung in Wäldern
Anhand von Umfragedaten des US Forest Service schätzten Hall und seine Kollegen, wie viel Kohlenstoff in lebenden und toten Bäumen in 19 Ökoregionen im Westen gespeichert ist. Diese Ökoregionen entsprechen den unterschiedlichen klimatischen und ökologischen Gebieten, die vom heißen und trockenen Südwesten bis zum feuchten und kühlen pazifischen Nordwesten reichen.
Anhand der Daten des Forstamtes konnte das Team Trends bei der Kohlenstoffspeicherung zwischen 2005 und 2019 ableiten. Mithilfe maschinellen Lernens wurde ermittelt, welche Faktoren – darunter menschliche Aktivitäten, Waldbrände, Topografie und Klima – diese Trends höchstwahrscheinlich vorangetrieben haben.
„Unsere Studie entwickelt neue Methoden, um die Kohlenstoffspeicherung in Wäldern auf regionaler Ebene genau abzuschätzen, sie im Zeitverlauf zu verfolgen und die Ursachen für Veränderungen im Zeitverlauf zu diagnostizieren“, sagte Co-Autor Park Williams, Hydroklimatologe an der UCLA. Er geht davon aus, dass die Methoden künftig bei der Überwachung der Kohlenstoffspeicherung sowie bei der Bewertung der Kohlenstoffauswirkungen von Managementmaßnahmen wie Waldausdünnung und kontrolliertem Abbrennen von Nutzen sein werden.
Der leitende Autor Winslow Hansen, ein Waldökologe am Cary Institute, sagte, eine der Stärken der Studie liege darin, dass sie ein breites geographisches Gebiet mit hoher Auflösung abdecke und es dadurch ermögliche, sowohl auf lokaler als auch regionaler Ebene Projekte zur Waldbewirtschaftung und Lösung des Klimawandels zu steuern.
Klimalösung oder Kohlenstoffquelle?
Die Studie ergab, dass der in lebenden Bäumen gespeicherte Kohlenstoff zwischen 2005 und 2019 in weiten Teilen des Westens der USA zurückgegangen ist. Toter Kohlenstoff – der in toten Bäumen und Holzresten gespeicherte Kohlenstoff – nahm zu. Stehende tote Bäume und umgestürzte Baumstämme speichern keinen Kohlenstoff langfristig, sondern geben ihn durch Zersetzung oder Verbrennung bei Waldbränden wieder in die Atmosphäre ab.
Nach der Analyse der Daten identifizierte ein maschineller Lernalgorithmus Klima und Feuer als die wichtigsten potenziellen Treiber dieser beunruhigenden Kohlenstofftrends. Das Klima (hier gemessen als Niederschlag, Temperatur und Luftfeuchtigkeit) war in acht von 19 Ökoregionen der wichtigste Treiber der Live-Kohlenstofftrends und in fast allen anderen Ökoregionen der zweitwichtigste Treiber. In zwei Dritteln der untersuchten Ökoregionen war Feuer der erste oder zweitwichtigste Treiber.
Beunruhigend ist auch die Tatsache, dass die derzeitigen Kohlenstoffspeichermengen in vielen westlichen Wäldern wahrscheinlich aufgrund der Brandbekämpfungsmethoden der letzten Jahrhunderte künstlich hoch sind. Diese Methoden haben die Brennstoffe in den Wäldern dichter gemacht, was zu den jüngsten Rekordbränden beitrug.
„Trockenwälder im Westen der USA könnten ohne starke und sofortige Investitionen in eine proaktive Waldbewirtschaftung akut anfällig für Kohlenstoffverluste sein. [such as thinning and prescribed burning]schreiben die Wissenschaftler.
Die Studie zeigt auch unterschiedliche Trends und Treiber auf regionaler, ökoregionaler und sogar lokaler Ebene (siehe Karte unten). Entgegen dem rückläufigen Kohlenstofftrend befanden sich im pazifischen Nordwesten einige der wenigen Ökoregionen, in denen die Kohlenstoffspeicherung während des Untersuchungszeitraums zunahm.
„Das war der Ausreißer“, erklärte Hall. „Es bietet einen Hoffnungsschimmer, dass wir Dinge ändern können, insbesondere in von Menschen dominierten Gebieten. Im pazifischen Nordwesten gab es groß angelegte Bemühungen, die Abholzung von Urwäldern zu reduzieren und geschützte Gebiete auszuweiten. Auch wenn ein Teil des Nachwachsens auf Baumplantagen erfolgt und später abgeholzt werden soll, könnte ein Teil des Nachwachsens dauerhaft sein.“
Ein Vorbote der Zukunft
Als die Forscher mit der Studie begannen, standen nur Daten bis 2019 zur Verfügung. Daher wurden die rekordverdächtigen Waldbrandjahre 2020 und 2021 in der Analyse nicht berücksichtigt. Das Team plant, die Analyse zu wiederholen, wenn neuere Daten veröffentlicht werden.
„Wahrscheinlich ist der von uns berechnete Rückgang des Lebendkohlenstoffs bereits deutlicher geworden“, sagte Hall.
Können die westlichen Wälder noch eine praktikable Lösung für den Klimawandel sein?
„Ich glaube nicht, dass wir uns auf eine zunehmende Kohlenstoffspeicherung in den Wäldern im Westen der USA verlassen können“, sagte Hansen. Da der gespeicherte Kohlenstoff bereits abnimmt und die verheerenden Brandsaisons 2020 und 2021 dazu geführt haben, vermutet er, dass diese Ökosysteme möglicherweise einen Wendepunkt erreicht haben.
Er fügte jedoch hinzu: „Ich denke, wir können durch mechanische Ausdünnung und gezieltes Abbrennen einen Punkt erreichen, an dem wir die Kohlenstoffstabilität in den Trockenwäldern des Westens erhöhen können, allerdings bei einer geringeren Kohlenstofftransportkapazität.“
Auf dem Weg zu einem strategischeren und gezielteren Ansatz
Hansen leitet ein großes Forschungsprogramm namens „Western Fire and Forest Resilience Collaborative“, das neue Wege für ein nachhaltiges Leben mit Feuer finden soll. Er sagt, dass das Programm die in dieser Studie ermittelten Grundlagen nutzen wird, um zu verfolgen, wie sich der Kohlenstoffgehalt der Wälder jetzt und in den nächsten fünf bis zehn Jahren verändert.
„Wir werden auch unsere Computersimulationen zukünftiger Entwicklungen mit diesem Basiswert vergleichen“, sagte er, „um zu verstehen, wie zunehmende Brände und Dürren den Kohlenstoffgehalt der Wälder in den kommenden Jahrzehnten verändern könnten.“
Die Ausgangslage der Studie wird auch dabei helfen, künftige Fortschritte bei der Verwirklichung der Klimaschutzziele zu verfolgen und an die Bedingungen vor Ort angepasste Strategien zur Waldbewirtschaftung zu entwickeln.
„Diese Informationen könnten als Grundlage für Waldbewirtschaftungsstrategien dienen, um die Kohlenstoffspeicherung dort zu maximieren, wo es möglich ist“, sagte Hansen, „und um katastrophale Kohlenstoffemissionen anderswo zu vermeiden.“
Mehr Informationen:
Jazlynn Hall et al, Kohlenstoffspeicherung in Wäldern im Westen der USA: Verteilung, Treiber und Trends, Die Zukunft der Erde (2024). DOI: 10.1029/2023EF004399