Laut Studie bedroht der Klimawandel die weltweite Kohlenstoffspeicherung in Wäldern

Laut einer neuen Analyse der Daten des US Forest Service verändert der Klimawandel die Wälder in den Vereinigten Staaten unterschiedlich. Angesichts steigender Temperaturen, zunehmender Dürren, Waldbrände und Krankheitsausbrüchen, die ihren Tribut an Bäume fordern, warnen Forscher, dass die Wälder im gesamten amerikanischen Westen die Hauptlast der Folgen tragen.

Die von den UF Biology-Forschern J. Aaron Hogan und Jeremy W. Lichstein geleitete Studie wurde im veröffentlicht Verfahren der Nationalen Akademie der Wissenschaften. Die Studie zeigt ein ausgeprägtes regionales Ungleichgewicht in der Waldproduktivität, einem wichtigen Barometer für die Waldgesundheit, das das Baumwachstum und die Biomasseakkumulation misst.

In den letzten zwei Jahrzehnten verzeichnete der Westen der USA, der mit schwerwiegenderen Auswirkungen des Klimawandels zu kämpfen hatte, einen deutlichen Rückgang der Produktivität, während der Osten der USA, der mildere Auswirkungen des Klimawandels erlebte, ein leicht beschleunigtes Wachstum verzeichnete.

Wälder spielen eine entscheidende Rolle bei der Regulierung des Erdklimas und fungieren als Kohlenstoffsenken, die jährlich etwa 25 % der menschlichen Kohlenstoffemissionen speichern. Ihre Fähigkeit, Kohlenstoff zu speichern, hängt jedoch von der empfindlichen Balance zwischen den positiven und negativen Auswirkungen des Klimawandels ab.

Die Studie modelliert Trends von 1999 bis 2020 unter Verwendung landesweiter Waldinventurdaten und analysiert 113.806 Messungen in Nichtplantagenwäldern.

„Wir erleben Veränderungen in der Waldfunktion, da Waldökosysteme auf globale Veränderungsfaktoren wie Kohlendioxiddüngung und Klimawandel reagieren“, sagte Hogan. „Es ist das zukünftige Gleichgewicht dieser Faktoren, das das Funktionieren der Wälder in den kommenden Jahren bis Jahrzehnten bestimmen wird.“

Einige Faktoren wie Dürren und Waldpathogene wirken sich negativ auf die Produktivität aus, andere Faktoren wie die Kohlendioxiddüngung sollen jedoch positive Auswirkungen haben. Dieses Phänomen deutet darauf hin, dass ein erhöhter Kohlendioxidgehalt das Pflanzenwachstum durch eine Steigerung der Photosynthese fördert, was die Forscher dazu inspirierte, die Auswirkungen genauer zu untersuchen.

„Der US Forest Service überwacht seit mehreren Jahrzehnten das Wachstum und Überleben von über einer Million Bäumen in den USA“, sagte Lichstein. „Wir waren daran interessiert zu sehen, ob ihre Daten Beweise für ein erhöhtes Baumwachstum liefern, wie es die Hypothese der Kohlendioxiddüngung vorhersagt.“

Während das Baumwachstum im Osten der USA den Erwartungen entspricht, sind in der westlichen Region extreme Klimaeffekte zu verzeichnen, die alle positiven Wachstumstrends überschatten und die vorherrschende Annahme, dass die Kohlenstoffspeicherfähigkeit der Wälder weiter zunehmen wird, in Frage stellen.

„Unsere Studie legt nahe, dass zukünftige Prognosen zum Klima- und Meeresspiegelanstieg möglicherweise zu optimistisch sind, da Ökosysteme in Wirklichkeit in Zukunft wahrscheinlich weniger Kohlenstoff speichern werden“, sagte Lichstein. „Eine geringere Kohlenstoffspeicherung im Ökosystem bedeutet mehr Kohlenstoff in der Atmosphäre und damit eine stärkere Erwärmung und eine Beschleunigung des Klimawandels.“

Die Ergebnisse verdeutlichen auch, dass der Klimawandel keine einheitliche Kraft, sondern ein dynamischer Akteur mit regionalspezifischen Einflüssen ist. Die Studie zeigt, wie das Ausmaß des Klimawandels dazu führen kann, dass Wälder einen Wendepunkt überschreiten. Einige Wälder nähern sich bereits klimatischen Schwellenwerten oder überschreiten diese, wodurch sie zu Kohlenstoffquellen und nicht zu Senken werden, die Kohlenstoff aus der Atmosphäre entfernen.

„Die Speicherung von Kohlenstoff im Ökosystem ist nicht garantiert dauerhaft und kann durch den Klimawandel rückgängig gemacht werden“, sagte Lichstein. „Diese Umkehr findet bereits im Westen der USA statt, und es gibt Anzeichen dafür, dass sie auch in anderen von der Dürre betroffenen Regionen der Welt, wie zum Beispiel dem Amazonas, stattfinden könnte.“

Es könnte verlockend sein, die Verluste auf Extremereignisse zurückzuführen. Den Forschern zufolge kann der Produktivitätsrückgang im Westen der USA jedoch nicht auf ein erhöhtes Baumsterben zurückgeführt werden.

„Wir hören viel von Waldbränden im Westen der USA, die viele Bäume töten und Kohlenstoff in die Atmosphäre freisetzen“, sagte Lichstein. „Aber unsere Studie zeigt, dass es in westlichen Wäldern aufgrund sinkender Baumwachstumsraten zu einem zusätzlichen Kohlenstoffverlust des Ökosystems kommt.“

Da Bäume aufgrund negativer Auswirkungen des Klimawandels, einschließlich geringerer Niederschläge, langsamer wachsen, impliziert die Studie, dass die Kohlenstoffsenke in westlichen Wäldern auch ohne die zunehmenden Waldbrände weiter schwächer wird, ohne dass dringend Maßnahmen zur Reduzierung der menschlichen Treibhausgasemissionen ergriffen werden.

„Wir brauchen gesunde Wälder in Verbindung mit der Emissionsreduzierung, um das globale Kohlenstoffgleichgewicht wiederherzustellen und den Klimawandel zu begrenzen“, sagte Hogan.

Die in den US-Wäldern beobachteten Veränderungen geben Anlass zur Sorge hinsichtlich ihrer künftigen Widerstandsfähigkeit und Nachhaltigkeit. Die Forscher hoffen, dass ihre Ergebnisse die dringende Notwendigkeit verdeutlichen, dass Regierungen und Industrie zusammenarbeiten, um die Treibhausgasemissionen zu reduzieren und so schnell wie möglich Netto-Null-Emissionen zu erreichen.

„Unsere Ergebnisse unterstreichen die Notwendigkeit einer Reduzierung der globalen Treibhausgasemissionen“, sagte Lichstein. „Ohne die Emissionsreduzierungen, die Wissenschaftler seit Jahrzehnten fordern, werden die Kohlenstoffsenken der Wälder wahrscheinlich schwächer, was das Tempo des Klimawandels beschleunigen wird.“

Diese Studie wurde gemeinsam mit Grant Domke von der Northern Research Station des US Forest Service, Kai Zhu von der University of Michigan und Dan Johnson von der School of Forest, Fisheries, and Geomatics Sciences der UF entwickelt.