Wissenschaft: Der Regenwald wird zur CO2-Quelle

Erderwärmung, Rodungen, Trockenheit, Brände: Das Amazonas-Gebiet gibt einer Studie zufolge inzwischen mehr Kohlenstoff an die Erdatmosphäre ab, als es aufnimmt. Jahrzehntelang entzog der größte Regenwald des Planeten der Lufthülle große Mengen Kohlendioxid (CO2) und dämpfte so den Klimawandel.

Das habe sich geändert, berichtet ein Team um Luciana Gatti vom brasilianischen Nationalen Institut für Weltraumforschung (Inpe) nach fast 600 Messflügen im Fachblatt Nature. Demnach hat das Gebiet von 2010 bis 2018 pro Jahr etwa 290 Millionen Tonnen Kohlenstoff emittiert. Vor allem – aber nicht nur – wegen der vielen Brände.

Schlechte Nachrichten für die Entwicklung des Weltklimas

Für die Entwicklung des Weltklimas seien das schlechte Nachrichten, schreibt Scott Denning von der Colorado State University in Fort Collins in einem Kommentar. Es sei fraglich, ob die tropischen Regenwälder in der Zukunft noch große Mengen CO2 speichern könnten.

Die steigenden Konzentrationen von Treibhausgasen – vor allem CO2 – in der Atmosphäre sind Ursache des Klimawandels. Pro Jahr gelangen durch den Menschen etwa 11 Gigatonnen (Milliarden Tonnen) Kohlenstoff in die Lufthülle der Erde – vor allem durch fossile Brennstoffe. Davon nimmt die Vegetation durch Fotosynthese demnach 3,4 Gigatonnen auf, die Ozeane weitere 2,4 Gigatonnen. Übrig bleiben gut 5 Gigatonnen Kohlenstoff, die sich Jahr für Jahr in der Atmosphäre anreichern.

Das zeigt sich in steigender CO2-Konzentration: Diese erreichte im Juni 2021 nach Angaben der US-Wetterbehörde NOAA knapp 419 ppm (parts per million). Zum Vergleich: Um 1750 lag sie einer Studie zufolge bei etwa 280 ppm, 1965 um 320.

Das Team um Gatti schätzt, dass im Amazonasgebiet etwa 123 Gigatonnen Kohlenstoff in Form von Biomasse gebunden sind. Generell entziehen Pflanzen der Luft durch Fotosynthese Kohlendioxid und nehmen den darin enthaltenen Kohlenstoff auf. Der wird in Form von Kohlendioxid wieder frei, wenn die Pflanzen etwa verrotten oder verbrennen. Um den Kohlenstoff-Haushalt am Amazonas zu ermitteln, maß das Team um Gatti vom Flugzeug aus die Kohlenstoff-Konzentrationen von 2010 bis 2018. Bei insgesamt 590 Flügen in vier verschiedenen Regionen ermittelten sie die Werte unter anderem von Kohlendioxid und Kohlenmonoxid (CO) bis in eine Höhe von 4,8 Kilometern. Daraus errechneten sie – unter Berücksichtigung der Luftströmungen – die Kohlenstoff-Bilanzen der vier Teilregionen.

Etwa ein Sechstel des gesamten Regenwaldes wurde zerstört

Die hängen stark von der Landnutzung ab: In den vergangenen Jahrzehnten wurde etwa ein Sechstel (17 Prozent) des gesamten Regenwalds zerstört: Im westlichen Amazonien waren es etwa 11 Prozent, im östlichen, kleineren Teil mit etwa 27 Prozent deutlich mehr. Der Großteil der Flächen wurde zu Weiden und Ackerland umgewandelt.

Das spiegeln die Kohlenstoff-Werte wider: Im Nordosten und im Südosten Amazoniens registrierten die Forscher sehr hohe CO2-Emissionen. Verantwortlich dafür sei ein Mix aus Klimawandel, Abholzung und Bränden. „Die Intensivierung der Trockenzeit und eine Zunahme der Abholzung scheinen im östlichen Amazonasgebiet den Stress für das Ökosystem zu steigern, zu mehr Bränden zu führen und die Kohlenstoff-Emissionen zu erhöhen“, schreibt das Team.

Brände setzen 0,41 Gigatonnen Kohlenstoff frei

Die Bilanz: Für ganz Amazonien und den Studienzeitraum 2010 bis 2018 ermittelten die Forschenden Emissionen von durchschnittlich 0,29 Gigatonnen Kohlenstoff pro Jahr. Brände setzten demnach jährlich 0,41 Gigatonnen Kohlenstoff frei. Mit 0,12 Gigatonnen speicherte die Pflanzendecke nur einen Bruchteil dieser Menge. Von den Emissionen gingen fast drei Viertel (72 Prozent) auf das Konto der östlichen Regionen, obwohl die nur ein knappes Viertel des Gesamtgebietes stellen (24 Prozent).

Rückschlüsse sind mit Unsicherheiten verbunden

Rico Fischer vom Leipziger Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung lobt das aufwendige Vorgehen der Forschenden. Aber gerade die Rückschlüsse auf den Ursprung des gemessenen CO2 seien angesichts der komplexen Luftströmungen in verschiedenen Höhen mit beträchtlichen Unsicherheiten verbunden. Zwar bestätigten viele Studien, dass die CO2-Aufnahmefähigkeit am Amazonas rückläufig sei. Ob die Region aber tatsächlich bereits eine Kohlenstoff-Quelle sei, stehe noch unter Vorbehalt.

Auch Martin Heimann, emeritierter Direktor am Max-Planck-Institut für Biogeochemie in Jena, hält die Methodik für seriös. „Dass die Amazonasregion inzwischen eine Kohlenstoff-Quelle ist, überrascht mich nicht“, sagt er. „Der Einfluss des Menschen ist beträchtlich.“ Nicht nur Rodungen verringerten die CO2-Aufnahmefähigkeit der Vegetation, sondern auch Stress etwa durch Hitze und Trockenheit.

Diesen Zusammenhang betont auch das Team um Gatti: Weil im Osten vielerorts die dichte Pflanzendecke verschwunden sei, steige die Temperatur dort besonders. Dies wiederum beschleunige die Zersetzung der toten Pflanzenmasse, zudem verringere die fehlende Verdunstung die Niederschläge in Windrichtung und steigere so die Feuergefahr.

Während die Erwärmung im gesamten Amazonasgebiet von 1979 bis 2018 nur wenig über dem globalen Mittel lag, stieg die Temperatur im östlichen Teil wesentlich stärker. Besonders stark erwärmt sich diese Region in der Trockenzeit – und genau dann schnellen die Emissionen deutlich in die Höhe.

„Historisch hat das östliche Amazonien während der Trockenzeit einen Rückgang der Niederschläge erlebt, eine starke Steigerung der Temperatur und eine längere Trockenphase“, bilanziert das Team. „Das schafft insgesamt eine zunehmend schwierige Umgebung für die Vegetation.“ Hätte das gesamte Amazonasgebiet eine ähnliche Struktur wie der westliche Teil, so kalkulieren die Autorinnen und Autoren, würde es pro Jahr 200 Millionen Tonnen Kohlenstoff speichern.

Aber auch im Westen beeinflussten zunehmende Hitze und geringere Feuchtigkeit sowohl die Mortalität der Bäume als auch ihre Fotosynthese-Kapazität, schreiben Gatti und ihr Team. Und da im Amazonasgebiet Ostwinde vorherrschen, beeinträchtigt die geringere Verdunstung im Osten die Niederschläge weiter westlich – also in Windrichtung.

Allein mehr als 100.000 Brände im Jahr 2020

Das Forschungsteam um Gatti beschreibt die Entwicklung am Amazonas nur bis 2018. Die ungemein vielen Feuer der vergangenen zwei Jahre – allein 2020 registrierte Inpe mehr als 100.000 Brände – flossen nicht mehr in die Analyse ein. Dass auch die Abholzung 2020 den höchsten Stand seit einem Jahrzehnt erreichte, berichteten Fachleute kürzlich im Fachblatt Nature Ecology and Evolution.

„Die Feuerflächen haben gerade in den letzten beiden Jahren zugenommen“, sagt der Leipziger Experte Fischer. „Dadurch liegen die Kohlenstoff-Emissionen möglicherweise noch über dem in der Studie gezeigten Niveau. Zudem gehen große Waldflächen verloren“ – und somit ihr Potenzial zur Kohlenstoff-Speicherung. (dpa)