Höhere Temperaturen und zunehmende Schwere der Dürre im Zusammenhang mit dem Klimawandel tragen zu häufigeren und schwereren Waldbränden in ganz Nordamerika bei.
Während die Aufmerksamkeit bei Waldbränden üblicherweise auf Kalifornien und den Westen der USA gerichtet ist, werden die bewaldeten Regionen des oberen Mittleren Westens, einschließlich Minnesota, durch gut dokumentierte Brandschutzregelungen erhalten. Da sich diese Brandregime mit dem Klimawandel ändern, gibt es nur begrenzte Kenntnisse darüber, wie sich direkte Waldbrände in Wassereinzugsgebieten auf die Wasserqualität von Seen auswirken, einschließlich der Frage, welche Seen am empfindlichsten auf Waldbrände reagieren und welche Waldbrandeigenschaften zu den größten Auswirkungen auf die Wasserqualität führen.
Neue Forschungsergebnisse des Natural Resources Research Institute (NRRI) der University of Minnesota Duluth, kürzlich in der Zeitschrift veröffentlicht Geophysikalische Forschungsbriefestellt fest, dass Seen in verbrannten Wassereinzugsgebieten im Vergleich zu Kontrollseen höhere Konzentrationen an Nährstoffen (Stickstoff und Phosphor), gelöstem organischem Kohlenstoff und insgesamt suspendierten Feststoffen sowie eine geringere Wasserklarheit und einen geringeren pH-Wert aufwiesen.
„Da Waldbrände im Zuge des Klimawandels häufiger und schwerwiegender werden, können sie zu einem wichtigen Stressfaktor werden, der zu Beeinträchtigungen der Wasserqualität und verminderten Ökosystemleistungen wie der Fischerei in unseren wertvollen bewaldeten Seen führt“, sagte Chris Filstrup, angewandter Limnologe am NRRI und Co-Autor der Studie. „Diese abgelegenen bewaldeten Seen sind im Vergleich zu anderen Seen im Bundesstaat vor direkten menschlichen Einflüssen in ihren Wassereinzugsgebieten geschützt, sodass sie möglicherweise besonders anfällig für die Auswirkungen des Klimawandels sind, einschließlich der Zunahme von Waldbränden.“
Als Fallstudie nutzte das Forschungsteam den Greenwood Fire in der Nähe von Isabella, Minnesota, der neuntgrößte Waldbrand in Minnesota seit 1984. Das Greenwood-Feuer brannte vom 15. August bis September 2021 108 Quadratkilometer des Superior National Forest nieder, nachdem es durch einen Blitzeinschlag entzündet worden war.
Von Mai bis September 2022 beprobten sie monatlich insgesamt 30 Seen, wobei sich 15 Seen in verbrannten Wassereinzugsgebieten und 15 Seen in nahegelegenen, nicht betroffenen Seen befanden (Kontrollgruppe). Zu den verbrannten Seen und Kontrollseen gehörten sowohl Entwässerungsseen als auch isolierte Seen, und verbrannte Seen unterschieden sich in der Menge der verbrannten Wassereinzugsgebiete und der Schwere der Waldbrände.
Wasserproben wurden an der tiefsten Stelle jedes Sees als integrierte Proben gemischter Oberflächenschichten entnommen. Wasserproben wurden auf Nährstoffe (Gesamtstickstoff und Gesamtphosphor), gelösten organischen Kohlenstoff, Gesamtschwebstoffe, Wasserklarheit, Chlorophyll a (Maß für Algenbiomasse), pH-Wert und Temperatur analysiert.
Die Studie ergab Folgendes:
„Wir waren überrascht, dass wir in verbrannten Seen keinen Anstieg der Algenbiomasse feststellen konnten, der durch übermäßige Nährstoffkonzentrationen in diesen Seen verursacht wurde“, sagte Filstrup. „Wir wissen nicht, wie lange die Lichteinschränkung die Algenbiomasse in diesen Seen noch unterdrücken wird oder ob Veränderungen im Nährstoff- und Lichtregime unter Wasser zu Veränderungen in den Algengemeinschaften beitragen werden.“
Laut Filstrup deuten die Ergebnisse darauf hin, dass Seen mit Waldbränden entlang der Küste oder Seen in Zonen mit hoher Brandgefahr am anfälligsten für Beeinträchtigungen der Wasserqualität durch Waldbrände sind und nach Waldbränden verstärkt überwacht werden sollten, um die Auswirkungen zu dokumentieren.
Die Folgen des Klimawandels, einschließlich zunehmender Waldbrände, werden die Funktionsweise aquatischer Ökosysteme weiterhin verändern. Daher müssen Wissenschaftler und Naturressourcenmanager weiterhin zusammenarbeiten, um bisherige Managementstrategien anzupassen, um den Herausforderungen dieser neuen Realitäten gerecht zu werden.
„Wir arbeiten mit unseren Agenturpartnern zusammen, um herauszufinden, wie unsere Ergebnisse zu gezielten Überwachungsstrategien nach Waldbränden beitragen können, um die Auswirkungen von Waldbränden auf die Gesundheit des Sees und die Bereitstellung von Ökosystemdienstleistungen zu bewerten, und wie sie zur Unterstützung der Forstwirtschaft genutzt werden können.“ Praktiken und Strategien zur Kraftstoffreduzierung in der Nähe empfindlicher Seen“, sagte Filstrup.
Für zukünftige Studien fügte Filstrup hinzu, dass die Ergebnisse zeigen, wie Seen kurzfristig auf Störungen durch Waldbrände reagieren, die nachhaltigen, langfristigen Auswirkungen von Waldbränden auf die Wasserqualität von Seen jedoch kaum verstanden werden. Darüber hinaus ist unklar, wie sich Waldbrände direkt (durch erhöhte Erosion und Abfluss) und indirekt (durch Veränderungen der Wasserqualität) auf die biogeochemischen Raten in verbrannten Seen auswirken, einschließlich Schadstoffen wie Quecksilber und Methylquecksilber.
Mehr Informationen:
Ian M. McCullough et al., Brandeigenschaften und hydrologische Konnektivität beeinflussen kurzfristige Reaktionen nördlicher gemäßigter Seen auf Waldbrände, Geophysikalische Forschungsbriefe (2023). DOI: 10.1029/2023GL103953