Dürre erhöht die CO₂-Konzentration in der Luft

In trockenen Jahren steigt die Konzentration von Kohlendioxid in der Atmosph?re schneller an, dies zeigt eine aktuelle Studie von ETH-Forschenden. Grund dafür ist, dass gestresste ?kosysteme weniger Kohlenstoff aufnehmen. Der globale Effekt ist st?rker als bisher angenommen und muss in die n?chste Generation von Klimamodellen integriert werden.

Trockenheit stresst Ökosysteme
Trockenheit stresst ?kosysteme so, dass sie weniger Kohlendioxid aufnehmen. Weltweit ist dieser Effekt ausgepr?gter als bisher angenommen (Bild: Colourbox).

?kosysteme auf dem Land absorbieren durchschnittlich 30% der menschengemachten CO2-Emissionen und mildern so den Anstieg der CO2-Konzentration in der Atmosph?re. Aber Pflanzen brauchen Wasser um zu wachsen. Wenn eine Dürre auftritt und die B?den austrocknen, reduzieren Pflanzen ihre Photosynthese. Sie reduzieren ihre Aktivit?t, um Wasser zu sparen und ihr Gewebe zu erhalten. Dadurch k?nnen sie kein Kohlendioxid mehr aus der Umgebungsluft abscheiden und es verbleibt mehr in der Luft. Dieser Effekt ist im Labor leicht zu beobachten, seinen Einfluss auf den gesamten Planeten zu messen hat sich allerdings als schwierig erwiesen. Eine der gr?ssten Herausforderungen: herauszufinden, wo und wie oft Dürren weltweit auftreten. Vincent Humphrey, Klimaforscher in der Gruppe von Sonia Seneviratne, Professorin für Land-Klima-Dynamik an der ETH Zürich, hat in einer neuen Studie mit innovativer Satellitentechnologie die globale Empfindlichkeit von ?kosystemen gegenüber Wasserstress berechnet. Die Studie wurde in Zusammenarbeit mit dem Laboratoire des Sciences du Climat et de l'Environnement (Frankreich) und der Universit?t Exeter (Grossbritannien) durchgeführt.

Vergr?sserte Ansicht: Infografik Duerre CO2
?kosysteme auf dem Land sind wichtig für die Absorption von menschengemachten CO2-Emissionen.

Mit Satelliten Dürren messen

Pflanzen k?nnen dank ihrer Wurzeln auch Wasser aus tiefen Bodenregionen erreichen. Herk?mmliche Satelliten sehen aber nur, was an der Oberfl?che passiert und k?nnen nicht messen, wie viel Wasser tief unter der Erde verfügbar ist. Seit einigen Jahren wird eine neuartige Satellitenmission verwendet, um extrem kleine Ver?nderungen im Schwerefeld der Erde zu messen. Ver?nderungen in der Wasserspeicherung verursachen genau solche kleinen St?rungen des Gravitationsfeldes. Wenn es in einer bestimmten Region eine grosse Dürre gibt, ist die Wassermasse dort geringer und die Schwerkraft in dieser Region etwas schw?cher. Solche Schwankungen sind so klein, dass sie für den Menschen nicht wahrnehmbar sind. Aber mit Satellitenmessungen sind Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler in der Lage, gr?ssere Ver?nderungen in der Wassermasse mit einer Genauigkeit von etwa vier Zentimetern überall auf dem Planeten abzusch?tzen.

Diese Karte zeigt Anomalien in der Wasserspeicherung
Diese Karte zeigt Anomalien in der Wasserspeicherung, die aus St?rungen des Gravitationsfeldes der Erde gesch?tzt werden. Das Jahr 2015 war im Durchschnitt besonders trocken, mit intensiven Dürren in Südamerika, Südafrika und Osteuropa. (Daten: NASA-GSFC; Bild: ETH Zürich/Vincent Humphrey).

Schnellerer Anstieg in trockenen Jahren

Dank dieser neuen Satellitenbeobachtungen konnten Humphrey und seine Kolleginnen und Kollegen den globalen Einfluss von Dürren auf die Nettokohlenstoffaufnahme der ?kosysteme messen. Sie verglichen die j?hrlichen Ver?nderungen der Gesamtwassermasse über alle Kontinente mit den globalen Messungen des CO2-Anstiegs in der Atmosph?re. In den trockensten Jahren, wie z.B. im Jahr 2015, haben ?kosysteme etwa 30% weniger Kohlenstoff aus der Atmosph?re entfernt als in einem normalen Jahr. Dadurch stieg 2015 die CO2-Konzentration in der Atmosph?re, im Vergleich zu normalen Jahren, schneller an. Im feuchtesten Jahr 2011 war das Gegenteil der Fall. Dank einer gesunden Vegetation verlief der Anstieg der CO2-Konzentration deutlich langsamer. Diese Ergebnisse helfen zu verstehen, warum das atmosph?rische CO2-Wachstum von Jahr zu Jahr stark schwankt, obwohl die CO2-Emissionen durch menschliche Aktivit?ten im Vergleich dazu recht best?ndig sind.

Entscheidend bei der ?berwachung von Emissionen

Im letzten Jahrhundert ist die CO2-Konzentration in der Atmosph?re aufgrund menschlicher Aktivit?ten stetig gestiegen. ?Jetzt, da sich die meisten L?nder der Welt darauf geeinigt haben, die CO2-Emissionen zu begrenzen, stehen wir vor der Herausforderung, die menschlichen CO2-Emissionen mit einer h?heren Genauigkeit als je zuvor zu überwachen?, sagt Vincent Humphrey. Um die Auswirkungen der Klimapolitik genau beurteilen zu k?nnen, müssen die Forscher zun?chst Vegetationsmodelle entwickeln, die die j?hrlichen St?rungen durch natürliche ?kosysteme quantifizieren und vorhersagen k?nnen. ?Unsere neuen Ergebnisse beweisen, dass die Auswirkungen von Dürren st?rker sind als bisher von Vegetationsmodellen gesch?tzt?, betont Sonia Seneviratne. Die Beobachtungen müssen deshalb in die n?chste Modellgeneration integriert werden. Diese angepassten Modelle k?nnten helfen, CO2-Emissionen genauer zu bestimmen und dadurch auch besser zu überprüfen, ob die in internationalen Klimaabkommen festgelegten Emissionsziele erreicht werden.

Literaturhinweis

Humphrey V, Zscheischler J, Ciais P, Gudmundsson L, Sitch S, Seneviratne SI: Sensitivity of atmospheric CO2 growth rate to observed changes in terrestrial water storage. Nature, 30. August 2018. doi: externe Seite10.1038/s41586-018-0424-4  

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