Disturbances Increase Net Carbon Emissions in the Arctic-Boreal Zone - An Expert Assessment

Die Arktis und die weiten nördlichen Wälder, die kollektiv als die arktisch-boreale Zone bezeichnet werden, halten eine gewaltige Menge an Kohlenstoff in gefrorenem Boden und uralter Vegetation gebunden. Diese Region fungiert wie ein riesiger Gefrierschrank, der organisches Material davon abhält zu verrotten und dessen gespeicherten Kohlenstoff in die Atmosphäre freizusetzen. Lange Zeit wussten Wissenschaftler bereits, dass dieser gefrorene Boden mit der Erwärmung des Planeten langsam auftauen und dabei etwas dieses Kohlenstoffs freisetzen wird. Doch die Geschichte ist komplexer als ein langsames, stetiges Schmelzen. Die Landschaft unterliegt auch plötzlichen, heftigen Störungen – Ereignissen wie Waldbränden, Insektenplagen, extremen Stürmen oder menschlichen Bauaktivitäten, die das Ökosystem in einer einzigen Saison durchziehen können. Diese plötzlichen Ereignisse werden als Störungen bezeichnet. Während das langsame Auftauen ein Hintergrundprozess ist, sind diese Störungen die scharfen Spitzen, die enorme Mengen an Kohlenstoff auf einmal freisetzen können. Das Verständnis darüber, wie sich diese plötzlichen Ereignisse in Zukunft verändern werden, ist entscheidend, denn wenn sie genug Kohlenstoff freisetzen, könnten sie die gesamte Region von einem Kohlenstoffspeicher in eine Quelle von Emissionen verwandeln und die globale Erwärmung auf eine Weise beschleunigen, die aktuelle Klimamodelle nicht vollständig erfassen.

Um zu verstehen, was im nächsten Jahrhundert geschehen könnte, brachten eine große Gruppe von Wissenschaftlern ihr kollektives Wissen zusammen, um über die Grenzen aktueller Computermodelle hinauszublicken. Da direkte Messungen dieser plötzlichen Ereignisse über den gesamten gefrorenen Norden hinweg schwierig zu sammeln sind und da die Wechselwirkungen zwischen verschiedenen Arten von Störungen komplex sind, wandten sich die Forscher an eine Expertenbewertung. Sie luden 180 Spezialisten aus Fachgebieten, die von der Ökologie bis zur Fernerkundung reichen, ein, um eine Reihe detaillierter Fragen zu fünf spezifischen Arten von Störungen zu beantworten: menschengemachte Veränderungen wie Bergbau und Abholzung, biologische Ereignisse wie Insektenschwärme, Waldbrände, plötzliche Bodeneinstürze durch schmelzendes Eis und extreme Wetterereignisse. Die Experten wurden gebeten, vorherzusagen, wie sich die Häufigkeit, die Ausdehnung und die Intensität dieser Ereignisse bis zum Jahr 2100 und sogar bis 2300 unter verschiedenen Szenarien der globalen Erwärmung verändern werden. Sie wurden auch gebeten zu schätzen, wie viel zusätzlichen Kohlenstoff diese Störungen im Vergleich zu heute in die Atmosphäre freisetzen würden.

Der Konsens unter den Experten war klar und konsistent: Jede Art von Störung wird voraussichtlich häufiger auftreten, größere Flächen bedecken und intensiver werden, während sich das Klima erwärmt. Diese Zunahme ist nicht nur ein kurzfristiger Ausreißer; die Experten stimmten darin überein, dass diese Veränderungen über Jahrhunderte anhalten werden und auch dann noch andauern, wenn die Menschheit vielleicht schon aufgehört hat, neuen Kohlenstoff durch die Verbrennung fossiler Brennstoffe hinzuzufügen. Als die Forscher die Schätzungen aller Experten kombinierten, fanden sie heraus, dass diese Störungen bis zum Jahr 2100 die arktisch-boreale Zone dazu bringen könnten, zusätzlich 154 bis 427 Einheiten Kohlenstoff pro Jahr freizusetzen, abhängig davon, wie stark sich der Planet erwärmt. Im extremsten Erwärmungsszenario, in dem die globalen Temperaturen signifikant steigen, könnten die zusätzlichen Emissionen den höheren Bereich dieser Spanne erreichen. Als bedeutendste Beitragszahler zu dieser zusätzlichen Kohlenstofffreisetzung wurden plötzliche Bodeneinstürze, bei denen schmelzendes Eis dazu führt, dass der Boden absinkt und verrottet, sowie Waldbrände identifiziert, die durch Vegetation und Boden brennen. Biologische Ereignisse wie Insektenbefall und menschliche Aktivitäten tragen ebenfalls zum Gesamtergebnis bei, wenn auch in geringerem Maße als der physische Kollaps des Bodens und Feuer.

Was diese Erkenntnisse besonders dringlich macht, ist, dass diese Emissionen derzeit in den globalen Berechnungen fehlen, die zur Festlegung von Klimazielen verwendet werden. Die Experten merkten an, dass selbst wenn die Welt Erfolg dabei hat, die menschengemachten Emissionen auf Null zu senken, der durch diese natürlichen und menschlichen Störungen freigesetzte Kohlenstoff noch lange Zeit in die Atmosphäre fließen wird. Dies bedeutet, dass die aktuellen Ziele zur Begrenzung der globalen Erwärmung schwieriger zu erreichen sein könnten als bisher angenommen, da der Planet selbst aufgrund dieser Störungen weiterhin Kohlenstoff emittieren wird. Die Forscher fanden auch heraus, dass die Wechselwirkungen zwischen diesen Ereignissen das Problem schwerer vorhersagbar machen. Beispielsweise kann ein Waldbrand die schützende Schicht aus Pflanzen und Boden entfernen, wodurch der Boden wärmer wird und wahrscheinlicher kollabiert, was wiederum mehr Kohlenstoff freisetzt. Ähnlich dazu können extreme Dürren Wälder anfälliger für Brände machen. Während die Experten zuversichtlich hinsichtlich des allgemeinen Trends hin zu mehr Emissionen waren, gaben sie zu, dass es immer noch erhebliche Lücken in ihrem Wissen gibt. Sie verfügen noch nicht über genügend Daten darüber, wo genau diese Ereignisse stattfinden werden oder wie schnell sich das Land regeneriert, insbesondere in entlegenen Gebieten wie Sibirien.

Um diese Vorhersagen zu verbessern, identifizierte die Gruppe drei Hauptprioritäten für die zukünftige Forschung. Erstens benötigen wir bessere Karten, die zeigen, wo und wie oft diese Störungen in der gesamten Region auftreten. Zweitens müssen Wissenschaftler den Kohlenstofffluss während und unmittelbar nach diesen Ereignissen messen, da die aktuellen Daten hauptsächlich aus ungestörten Gebieten stammen. Schließlich müssen die zur Vorhersage des zukünftigen Klimas verwendeten Computermodelle aktualisiert werden, um diese plötzlichen, disruptiven Ereignisse einzubeziehen, anstatt nur langsame, graduelle Veränderungen zu berücksichtigen. Bis diese Lücken geschlossen sind, dient die Expertenbewertung als entscheidende Warnung: Der gefrorene Norden wird volatiler, und der dort gespeicherte Kohlenstoff läuft Gefahr, auf eine Weise freigesetzt zu werden, die aktuelle Klimapläne nicht vollständig berücksichtigen. Die Region erwärmt sich nicht nur langsam; sie wird zunehmend anfällig für plötzliche, großflächige Veränderungen, die das globale Klimasystem für Jahrhunderte verändern könnten.