Losses outlast gains in Northern Hemisphere tree growth under climate change

Wälder sind die Lungen der Erde; sie absorbieren Kohlendioxid und speichern es im Holz, ein Prozess, der hilft, die Temperatur des Planeten zu regulieren. Doch Bäume sind keine statischen Maschinen; sie sind Lebewesen, die je nach dem Wetter um sie herum schneller oder langsamer wachsen. Wenn die Luft warm und feucht ist, wachsen viele Bäume gut. Wenn es zu heiß oder zu trocken ist, haben sie zu kämpfen. Wissenschaftler wissen seit langem, dass der Klimawandel diese Bedingungen verändert, aber die große Frage war, ob die Wälder der Welt im Laufe des Jahrhunderts letztlich mehr oder weniger wachsen werden. Die Antwort war frustrierend gemischt. In einigen kalten Regionen scheint wärmeres Wetter den Bäumen beim Wachstum zu helfen, während dieselbe Erwärmung in heißen, trockenen Gebieten sie zu ersticken scheint. Da diese lokalen Effekte in unterschiedliche Richtungen ziehen, war es schwierig, den Gesamttrend für die gesamte Nordhalbkugel zu erkennen.

Eine neue Studie von Forschern der Hebräischen Universität Jerusalem und des Forschungsinstituts für Wald, Schnee und Landschaft der Schweiz durchbricht diese Verwirrung, indem sie das große Ganze über Tausende von Wäldern hinweg betrachtet. Sie sammelten eine massive Sammlung von Baumringdatensätzen aus 4.110 verschiedenen Standorten auf der Nordhalbkugel, die mehr als 12 Millionen Einzelmessungen des Baumwachstums repräsentieren, die bis ins Jahr 1902 zurückreichen. Anstatt davon auszugehen, dass Bäume auf das Klima auf eine einfache, geradlinige Weise reagieren, nutzten die Forscher ein Computermodell, um die komplexen, gekrümmten Beziehungen zwischen Klima und Wachstum direkt aus den Daten zu erlernen. Sie speisten dieses Modell dann mit zukünftigen Klimaprojektionen, um zu sehen, wie die Wälder reagieren würden, während sich die Welt weiter erwärmt. Das Ergebnis ist eine klare, wenn auch ernüchternde Richtung: Über die Nordhalbkugel hinweg wird das Baumwachstum insgesamt voraussichtlich zurückgehen.ت Wichtiger noch, die Studie zeigt eine eklatante Asymmetrie darin auf, wie sich diese Veränderungen im Laufe der Zeit vollziehen. Sobald ein Wald beginnt, unter Klimastress Verluste zu erleiden, bleiben diese Verluste bestehen. Gewinne hingegen sind flüchtig.

Die Forscher fanden heraus, dass einige Gebiete zwar vorübergehende Wachstumssteigerungen erleben könnten, diese Verbesserungen jedoch selten von Dauer sind. Im Gegensatz dazu kehrt das Wachstum, wenn es einmal zu sinken beginnt, fast nie zurück. Bis zum Ende des Jahrhunderts, unter einem moderaten Klimaszenario, litten 90 Prozent der Standorte, die einen signifikanten Rückgang des Wachstums erfahren hatten, immer noch unter diesem Rückgang. Gleichzeitig konnten nur etwa 56 Prozent der Standorte, die einen vorübergehenden Zuwachs an Wachstum verzeichneten, diese Gewinne halten. Dieses Muster zeigte sich in jeder gut untersuchten Region, vom Mittelmeer bis Nordeuropa, und die Kluft zwischen dauerhaften Verlusten und verblassenden Gewinnen wurde unter einem Szenario mit hohen Emissionen noch größer. Die Studie legt nahe, dass Wälder nicht einfach zwischen guten und schlechten Jahren hin und her schwanken; sie werden stetig nach unten gezogen.

Die treibende Kraft hinter diesem Rückgang ist eine Kombination aus steigenden Temperaturen und dem zunehmenden Durst der Atmosphäre. Wenn die Luft wärmer wird, kann sie mehr Feuchtigkeit halten, was ein höheres „Vapor Pressure Deficit“ (Dampfdruckdefizit) erzeugt – ein Maß dafür, wie viel Wasser die Luft aus dem Boden und den Bäumen ziehen möchte. Dieser steigende Wasserbedarf überwiegt oft die Vorteile durch erhöhte Niederschläge. In vielen Regionen ist der negative Effekt dieses Austrocknungseffekts so stark, dass er die positiven Effekte durch feuchteres Wetter zunichtemacht. Die Forscher analysierten die Ursachen der Wachstumsveränderungen und fanden, dass in der überwiegenden Mehrheit der Rasterzellen im Netzwerk der kombinierte Effekt von Erwärmung und atmosphärischem Wasserbedarf negativ war. Selbst an Orten, an denen die Niederschläge zunahmen, unterdrückte die Hitze und Trockenheit der Luft das Wachstum oft stärker, als das zusätzliche Wasser helfen konnte.

Die Studie erklärt auch, warum dieselben Klimaveränderungen in verschiedenen Orten so unterschiedliche Ergebnisse haben können. Es kommt darauf an, wo ein spezifischer Wald auf der Kurve seines Wachstumspotenzials startet. In einigen kalten Regionen kann eine leichte Erwärmung einen Baum in eine bessere Wachstumszone führen, aber wenn die Erwärmung anhält, überschreitet der Baum schließlich einen Gipfel und beginnt zu sinken, wenn die Hitze zu intensiv und die Luft zu trocken wird. In anderen Regionen sind die Bäume bereits nahe an ihrer Grenze, sodass jede zusätzliche Erwärmung sie sofort in den Rückgang treibt. Die Forscher visualisierten diese Beziehungen als eine Landschaft aus Hügeln und Tälern. Die Zukunft eines Waldes hängt davon ab, in welche Richtung und über welche Distanz er durch den Klimawandel über dieses Gelände geschoben wird. Für viele Bäume führt der Pfad über den Gipfel und hinunter auf die andere Seite, wo das Wachstum langsamer wird. Für andere führt der Pfad direkt in ein Tal des Rückgangs.

Entscheidend ist, dass die Studie hervorhebt, dass diese Verluste nicht nur vorübergehende Rückschläge sind. Die Analyse, wie Wälder vom Basiswachstum in zukünftige Zustände übergingen, zeigte, dass ein Wald, sobald er in einen Zustand signifikanten Rückgangs eintritt, fast nie zu seinem vorherigen Zustand zurückkehrt. Im Gegensatz dazu sahen Wälder, die eine Phase beschleunigten Wachstums erlebt hatten, oft, wie diese Gewinne verblassten, während sich das Klima weiter verschob. Dies deutet darauf an, dass die vorübergehenden Vorteile eines wärmeren Klimas zerbrechlich sind, während die Schäden durch Hitze und Dürre dauerhaft sind. Die Forscher merkten an, dass sich ihr Modell auf das radiale Wachstum der Bäume konzentrierte, ein Schlüsselindikator dafür, wie viel Holz ein Baum pro Jahr bildet, aber es simulierte keine anderen Faktoren wie die CO2-Düngung oder Insektenausbrüche. Trotz dieser Einschränkungen bietet der datengestützte Ansatz, der direkt aus Millionen von Baumringbeobachtungen gelernt hat, eine robuste Sicht auf die wahrscheinliche Entwicklung.

Die Ergebnisse stellen die Vorstellung infrage, dass Wälder sich leicht an Klimastress anpassen oder von ihm erholen könnten. Stattdessen deutet die Evidenz auf eine Zukunft hin, in der die negativen Auswirkungen einer wärmer werdenden Welt kumulieren. Die Studie kommt zu dem Schluss, dass das Baumwachstum auf der Nordhalbkugel stetig nach unten gezogen wird, wobei die Verluste die Gewinne überdauern. Diese Asymmetrie bedeutet, dass selbst wenn einige Regionen kurzfristige Verbesserungen erleben, der Gesamttrend eine Reduktion ist. Im Verlauf des Jahrhunderts verschiebt sich das Gleichgewicht weiter, wobei die negativen Effekte von Erwärmung und atmosphärischem Bedarf zur dominierenden Kraft in den meisten Teilen des Netzwerks werden. Die Forschung ist eine klare Warnung: Die Wälder, die unser Klima seit Jahrtausenden reguliert haben, werden zunehmend verwundbar, und der Schaden, den sie erleiden, ist wahrscheinlich permanent.