Studie zeigt, wie Binnen- und Küstenwasserstraßen das Klima beeinflussen

„Bäche zum Fluss, Fluss zum Meer.“ Wenn es nur so einfach wäre.

Die meisten Bemühungen zur globalen Kohlenstoffbilanzierung gehen von einem linearen Wasserfluss vom Land zum Meer aus, der das komplexe Zusammenspiel zwischen Bächen, Flüssen, Seen, Grundwasser, Flussmündungen, Mangroven und mehr ignoriert. Eine Studie unter der gemeinsamen Leitung der Klimawissenschaftlerin Laure Resplandy, Assistenzprofessorin für Geowissenschaften und des High Meadows Environmental Institute (HMEI) an der Princeton University, beschreibt detailliert, wie Kohlenstoff gespeichert und durch die Komplexität von Binnen- und Küstenwasserstraßen transportiert wird. Erschienen in der aktuellen Ausgabe der Zeitschrift Naturhat die Arbeit erhebliche Auswirkungen auf die Durchsetzung der Kohlenstoffberechnungen, die Teil internationaler Klimaabkommen sind.

Land- und Meeresökosysteme haben einen starken Einfluss auf das Klima, indem sie den Gehalt an atmosphärischem Kohlendioxid (CO2) regulieren. Diese Ökosysteme werden jedoch oft als voneinander getrennt angesehen, was die Übertragung von Kohlenstoff vom Land in den offenen Ozean durch ein komplexes Netzwerk von Gewässern ignoriert – das Kontinuum von Bächen, Flüssen, Flussmündungen und anderen Gewässern, die Wasser vom Land zum Ozean transportieren das Meer.

In einer detaillierten Analyse entdeckte das Forscherteam aus Belgien, den Vereinigten Staaten und Frankreich, dass dieses Land-zu-Ozean-Wasser-Kontinuum (LOAC) eine beträchtliche Menge an Kohlenstoff anthropogenen Ursprungs (z. B. aus fossilen Brennstoffen) enthält. Daher wird der Kohlenstoff, der durch terrestrische Ökosysteme aus der Atmosphäre entfernt wird, nicht vollständig lokal gespeichert, wie allgemein angenommen wird, was Auswirkungen auf globale Vereinbarungen hat, die von Ländern verlangen, ihre Kohlenstoffbestände zu melden. Die Forscher fanden auch heraus, dass der Kohlenstofftransfer natürlichen Ursprungs vom Land zum Ozean größer war als bisher angenommen, mit weitreichenden Auswirkungen auf die Bewertung der anthropogenen CO2-Aufnahme durch den Ozean und das Land.

„Die Komplexität des LOAC, das Flüsse, Grundwasser, Seen, Stauseen, Flussmündungen, Gezeitensümpfe, Mangroven, Seegras und Gewässer oberhalb der Festlandsockel umfasst, hat es schwierig gemacht, seinen Einfluss auf den globalen Kohlenstoffkreislauf zu bewerten“, sagte Pierre Regnier , Professor an der Universität Brüssel, der die Studie gemeinsam mit Resplandy leitete.

Aufgrund dieser Komplexität gehen wichtige globale Kohlenstoffbudgetierungsbemühungen, wie die des Zwischenstaatlichen Ausschusses der Vereinten Nationen für Klimaänderungen und des Global Carbon Project, typischerweise von einem direkten „Pipeline“-Transfer von Kohlenstoff von Flussmündungen in den offenen Ozean aus. Eine weitere gängige Annahme ist, dass der gesamte transportierte Kohlenstoff natürlich ist, wobei die Auswirkungen menschlicher Störungen auf dieses aquatische Kontinuum, wie Staudämme und die Dezimierung der Küstenvegetation, vernachlässigt werden.

In dieser Studie haben die Forscher mehr als 100 einzelne Studien der verschiedenen Komponenten des Kontinuums synthetisiert. Aus dieser Synthese wurden LOAC-Kohlenstoffbudgets für zwei Zeiträume entwickelt: die vorindustrielle Zeit und die Gegenwart. Ihre Ergebnisse bestätigen den bekannten vorindustriellen Kohlenstoff-„Kreislauf“, in dem Kohlenstoff von terrestrischen Ökosystemen aus der Atmosphäre aufgenommen, von Flüssen ins Meer transportiert und dann wieder in die Atmosphäre abgegeben wird.

„Wir stellen fest, dass die Menge an Kohlenstoff, die von diesem natürlichen Land-zu-Ozean-Kreislauf transportiert wird, 0,65 Milliarden Tonnen pro Jahr, etwa 50 % größer ist als bisher angenommen“, sagte Resplandy.

Darüber hinaus besteht dieser Kreislauf aus zwei kleineren Kreisläufen, einem, der Kohlenstoff aus terrestrischen Ökosystemen in Binnengewässer überträgt, und einem anderen aus der Küstenvegetation (sogenannte „blaue Kohlenstoffökosysteme“) in den offenen Ozean.

„Ein größerer vorindustrieller Kohlenstofftransport vom Land zum Ozean impliziert, dass die Ozeanaufnahme von anthropogenem CO2, die zuvor aus Beobachtungen abgeleitet wurde, unterschätzt wurde“, sagte Resplandy.

„Die Kehrseite ist, dass die Landaufnahme von anthropogenem CO2 überschätzt wurde“, fügte Regnier hinzu.

Die Studie zeigt, dass anthropogener Kohlenstoff, der von Flüssen transportiert wird, entweder wieder in die Atmosphäre ausgegast oder schließlich in aquatischen Sedimenten und im offenen Ozean gespeichert wird.

Philippe Ciais, Forschungsdirektor am Laboratoire des Sciences du Climat et de l’Environnement und Mitautor der Studie, erklärte: „Diese neue Sichtweise des anthropogenen CO2-Budgets könnte einen Silberstreif am Horizont haben, da Sedimente und der Ozean wohl mehr bieten stabilere Speicher als terrestrische Biomasse und Bodenkohlenstoff, die anfällig für Dürren, Brände und Landnutzungsänderungen sind.“

Die Forscher haben auch gezeigt, dass Menschen die Aufnahme von atmosphärischem CO2 aus Blue-Carbon-Ökosystemen um bis zu 50 % verringert haben. „Wenn der Anstieg des Meeresspiegels, die Verschmutzung und die Küstenentwicklung ungeschützt bleiben, wird die Aufnahme von blauem Kohlenstoff aus atmosphärischem CO2 weiter abnehmen und zu einer zusätzlichen Klimaerwärmung beitragen“, sagte Raymond Najjar, Professor an der Pennsylvania State University, der auch Co-Autor der Studie war lernen.

„The land-to-ocean loops of the global carbon cycle“ von Pierre Regnier, Laure Resplandy, Raymond G. Najjar und Philippe Ciais erscheint in der Ausgabe der Zeitschrift vom 17. März Natur.