Eine globale Analyse identifiziert gefährdete Wälder

Wälder führen einen heiklen, tödlichen Tanz mit dem Klimawandel, saugen mit Milliarden von Blattstroh Kohlendioxid aus der Luft und beherbergen eine reiche Artenvielfalt, solange der Klimawandel mit seinen Dürren, Waldbränden und Veränderungen des Ökosystems sie nicht tötet Erste.

In einer Studie veröffentlicht in Wissenschaft, William Anderegg, Gründungsdirektor des Wilkes Center for Climate Science and Policy der University of Utah, und Kollegen quantifizieren das Risiko für Wälder durch den Klimawandel anhand von drei Dimensionen: Kohlenstoffspeicherung, Biodiversität und Waldverlust durch Störungen wie Feuer oder Dürre. Die Ergebnisse zeigen, dass Wälder in einigen Regionen eindeutigen und konsistenten Risiken ausgesetzt sind. In anderen Regionen ist das Risikoprofil weniger klar, weil verschiedene Ansätze, die unterschiedliche Aspekte des Klimarisikos berücksichtigen, zu unterschiedlichen Antworten führen.

„Die große Unsicherheit in den meisten Regionen zeigt, dass es noch viel mehr wissenschaftliche Studien gibt, die dringend benötigt werden“, sagt Anderegg.

Ein internationales Team

Anderegg stellte ein Team zusammen, dem Forscher aus dem Vereinigten Königreich, Deutschland, Portugal und Schweden angehörten.

„Ich hatte einige dieser Leute schon einmal getroffen“, sagt er, „und hatte viele ihrer Artikel gelesen. Als ich eine große, synthetische Analyse wie diese durchführte, kontaktierte ich sie, um sie zu fragen, ob sie an einer globalen Analyse beteiligt sein und etwas liefern wollten ihr Fachwissen und ihre Daten.“

Ihre Aufgabe war gewaltig: Klimarisiken für die Wälder der Welt zu bewerten, die sich über Kontinente und Klimazonen erstrecken und eine enorme Artenvielfalt beherbergen, während sie eine immense Menge an Kohlenstoff speichern. Forscher hatten zuvor versucht, Risiken für Wälder mithilfe von Vegetationsmodellen, Beziehungen zwischen Klima und Waldattributen und Klimaauswirkungen auf den Waldverlust zu quantifizieren.

„Diese Ansätze haben unterschiedliche inhärente Stärken und Schwächen“, schreibt das Team, „aber es fehlt eine Synthese von Ansätzen auf globaler Ebene.“ Jeder der vorherigen Ansätze untersuchte eine Dimension des Klimarisikos: Kohlenstoffspeicherung, Biodiversität und Risiko des Waldverlusts. Für ihre neue Analyse ging das Team allen dreien nach.

Drei Dimensionen des Risikos

„Diese Risikodimensionen sind alle wichtig und ergänzen sich in vielen Fällen. Sie erfassen verschiedene Aspekte der Widerstandsfähigkeit oder Verwundbarkeit von Wäldern“, sagt Anderegg.

Kohlenstoffspeicherung: Wälder absorbieren etwa ein Viertel des Kohlendioxids, das in die Atmosphäre emittiert wird, und spielen daher eine entscheidende Rolle bei der Abfederung des Planeten vor den Auswirkungen des steigenden atmosphärischen Kohlendioxids. Das Team nutzte die Ergebnisse von Dutzenden verschiedener Klimamodelle und Vegetationsmodelle, um zu simulieren, wie verschiedene Pflanzen- und Baumarten auf unterschiedliche Klimazonen reagieren. Anschließend verglichen sie das Klima der jüngsten Vergangenheit (1995–2014) mit dem Ende des 21. Jahrhunderts (2081–2100) in Szenarien mit sowohl hohen als auch niedrigen CO2-Emissionen.

Im Durchschnitt zeigten die Modelle bis zum Ende des Jahrhunderts globale Gewinne bei der Kohlenstoffspeicherung, wenn auch mit großen Meinungsverschiedenheiten und Unsicherheiten zwischen den verschiedenen Klima-Vegetationsmodellen. Aber indem sie sich regionale Wälder ansahen und Modelle berücksichtigten, die Kohlenstoffverluste und Veränderungen in der Vegetation vorhersagen, stellten die Forscher ein höheres Risiko für Kohlenstoffverluste in südlichen borealen Wäldern (unmittelbar südlich der Arktis) und in den trockeneren Regionen des Amazonas und der afrikanischen Tropen fest.

Biodiversität: Wenig überraschend stellten die Forscher fest, dass das größte Risiko, dass sich Ökosysteme aufgrund des Klimawandels von einer „Lebenszone“ in eine andere verlagern, an den derzeitigen Grenzen von Biomen zu finden ist – beispielsweise am aktuellen Übergang zwischen gemäßigten und borealen Wäldern. Die Modelle, anhand derer die Forscher arbeiteten, beschrieben Veränderungen in Ökosystemen als Ganzes und nicht Arten einzeln, aber die Ergebnisse deuteten darauf hin, dass die Wälder der borealen Regionen und des westlichen Nordamerikas dem größten Risiko des Verlusts der biologischen Vielfalt ausgesetzt waren.

Störung: Schließlich befassten sich die Autoren mit dem Risiko von „bestandsersetzenden Störungen“ oder Ereignissen wie Dürre, Feuer oder Insektenschäden, die Waldflächen auslöschen könnten. Unter Verwendung von Satellitendaten und Beobachtungen von bestandsersetzenden Störungen zwischen 2002 und 2014 prognostizierten die Forscher dann die Zukunft anhand projizierter zukünftiger Temperaturen und Niederschläge, um zu sehen, wie viel häufiger diese Ereignisse auftreten könnten. Die borealen Wälder sind unter diesen Bedingungen wiederum einem hohen Risiko ausgesetzt, ebenso wie die Tropen.

„Wälder speichern immens viel Kohlenstoff und verlangsamen den Klimawandel“, sagt Anderegg. „Sie beherbergen den Großteil der Artenvielfalt der Erde. Und sie können sehr anfällig für Störungen wie schwere Brände oder Dürre sein. Daher ist es wichtig, jeden dieser Aspekte und Dimensionen zu berücksichtigen, wenn man über die Zukunft der Wälder der Erde in einem sich schnell ändernden Klima nachdenkt. „

Zukünftige Bedürfnisse

Anderegg war überrascht, dass sich die räumlichen Muster des hohen Risikos in den verschiedenen Dimensionen nicht stärker überschnitten. „Sie erfassen verschiedene Aspekte der Reaktionen der Wälder“, sagt er, „also wären sie wahrscheinlich nicht identisch, aber ich habe einige ähnliche Muster und Korrelationen erwartet.“

Modelle können nur so gut sein wie die Grundlage des wissenschaftlichen Verständnisses und der Daten, auf denen sie aufgebaut sind, und diese Studie, schreiben die Forscher, deckt erhebliche Verständnis- und Datenlücken auf, die zu den widersprüchlichen Ergebnissen beitragen können. Globale Biodiversitätsmodelle berücksichtigen zum Beispiel weder Wachstums- und Sterblichkeitsdynamiken noch die direkten Auswirkungen steigender CO2-Emissionen auf Arten. Und Modelle von Waldstörungen beinhalten kein Nachwachsen oder Artenwechsel.

„Wenn Wälder erschlossen werden, um eine wichtige Rolle beim Klimaschutz zu spielen“, schreiben die Autoren, „bedarf es enormer wissenschaftlicher Anstrengungen, um besser zu beleuchten, wann und wo Wälder im 21. Jahrhundert widerstandsfähig gegen den Klimawandel sein werden.“

Die wichtigsten nächsten Schritte, sagt Anderegg, sind die Verbesserung von Modellen zu Waldstörungen, die Untersuchung der Widerstandsfähigkeit von Wäldern nach Störungen und die Verbesserung groß angelegter Ökosystemmodelle.

Das kürzlich gegründete Wilkes Center for Climate Science and Policy an der University of Utah zielt darauf ab, Entscheidungsträgern in den USA und auf der ganzen Welt modernste Wissenschaft und Werkzeuge zur Verfügung zu stellen. Für diese Studie bauten die Autoren a Visualisierungstool der Ergebnisse für Interessenten und Entscheider.

Trotz der Ungewissheit der Ergebnisse scheint das westliche Nordamerika ein konstant hohes Risiko für Wälder zu haben. Der Erhalt dieser Wälder, sagt er, erfordert Maßnahmen.

„Zunächst müssen wir erkennen, dass die Risiken im Westen umso geringer sind, je schneller wir den Klimawandel angehen“, sagt Anderegg. „Zweitens können wir anfangen, Risiken zu planen und Wälder zu bewirtschaften, um Risiken wie Brände zu reduzieren.“