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News 19.06.2017

Die mittleren und höheren Breiten der nördlichen Hemisphäre nehmen weiterhin Kohlendioxid auf

Die Landvegetation und die Ozeane absorbieren in den nördlichen Breiten ungefähr ein Viertel des anthropogen erzeugten Kohlendioxids. Um über die wissenschaftlichen Hintergründe dieser Kohlenstoffsenke, ihrer Stabilität und neuerer Entwicklungen zu diskutieren, trafen sich internationale Experten auf dem Gebiet des Kohlenstoffkreislaufs zu einem dreitägigen Symposium am Max-Planck-Institut für Biogeochemie in Jena. Das Symposium ehrte gleichzeitig Prof. Dr. Martin Heimann, der im Frühjahr 2017 als Max-Planck Direktor in den offiziellen Ruhestand verabschiedet wurde.

Nur etwa 45 Prozent des anthropogenen Kohlendioxidausstoßes aus der Verbrennung von Kohle, Öl, Gas und aus Waldrodung sammelt sich in der Atmosphäre an, während die übrigen 55 Prozent zu fast gleichen Teilen von der Landoberfläche und den Ozeanen aufgenommen werden. Im Laufe der letzten 60 Jahre, in denen zuverlässige Messungen durchgeführt wurden, ist diese Verteilung bemerkenswert stabil geblieben. Seit etwa 30 Jahren zeigt sich deutlich, dass sich ein beachtlicher Teil dieser Kohlenstoffsenken in der nördlichen Hemisphäre befindet. Dafür verantwortlich sind vor allem die Vegetation der mittleren Breiten, die borealen Wälder im Norden und der nördliche Pazifik und Atlantik. Die Ausprägung und Besonderheiten dieser nördlichen Kohlenstoffsenken waren Gegenstand eines Symposiums am Max-Planck-Institut für Biogeochemie in Jena, an dem sich 120 Klimaforscher beteiligten, unter ihnen renommierte Wissenschaftler aus vier Kontinenten.

Die Pflanzendecke nimmt Kohlendioxid (CO₂) über den Prozess der Photosynthese auf. Diese Aufnahme steigt mit zunehmender CO₂-Konzentration, was als CO₂-Düngeeffekt bekannt ist. Dabei spielt allerding die Verfügbarkeit von Wasser und Nährstoffen eine begrenzende Rolle. Weiterhin tragen Änderungen im Landmanagement, insbesondere nachwachsende Wälder in den nördlichen und mittleren Breiten zur CO₂-Aufnahme der Landvegetation bei. Ansteigende Temperaturen verstärken jedoch die Bodenatmung, bei der CO₂ frei wird, und verringern damit die Bilanz der Netto-CO₂-Aufnahme. Die Klimaerwärmung trägt zusätzlich dazu bei, dass Permafrost-Böden auftauen und Kohlendioxid und Methan freisetzen, beides wichtige Treibhausgase. Während die Emissionen in den höheren Breiten zurzeit noch recht gering sind, wird erwartet, dass sie mit der Erwärmung der Arktis ansteigen und damit eine beträchtliche positive Rückkopplung beim Klima ausmachen.

Auch wenn viele dieser komplexen Landprozesse noch unzureichend aufgeklärt sind, so konnten doch in den vergangenen Jahrzehnten große Fortschritte bei der Entwicklung leistungsfähiger Instrumente gemacht werden. Dazu gehören hochauflösende Satellitenbeobachtungen, globale Bestandsaufnahmen unter Verwendung von Radiokarbon sowie beträchtliche Verbesserungen terrestrischer Biosphären-Modelle, mit umfassender Berücksichtigung der Kreisläufe von Wasser und Nährstoffen. Dieses gemischte Instrumentarium erlaubte es, viele einzelne Kausalzusammenhänge herauszufinden.

In den vergangenen Jahrzehnten ist auch die Ozean-Senke für Kohlendioxid erheblich angestiegen. Dies konnte durch eine Vielzahl neuer Beobachtungsplattformen einschließlich Messungen an Fähren und Frachtschiffen, autonomen Schwimmbojen und Ankerbojen für Tiefenprofile dokumentiert werden. Diese methodischen Fortschritte haben unser Wissen über den ozeanischen Kohlenstoffzyklus enorm erweitert. Von besonderem Interesse ist aber weiterhin die Frage, warum die Ozeansenke, obwohl sie wächst, gleichzeitig einer höheren Variabilität von Jahrzehnt zu Jahrzehnt unterliegt, als ursprünglich angenommen wurde.

Angesichts dieser verbesserten Sicht auf die komplexen Prozesse des Kohlenstoffkreislaufs an Land und im Ozean, ist es bemerkenswert, dass, insgesamt gesehen, die globale Kohlenstoffsenke bislang sehr stabil geblieben ist, zumindest im Mittel über die Jahrzehnte. Auf kürzeren Zeitskalen wird jedoch die Jahr-zu-Jahr-Variabilität durch Klimaschwankungen bestimmt, wie beispielsweise durch die deutlich sichtbaren El Nino-Ereignisse. Es ist eine offene Frage, ob diese Kurzzeitänderungen für unser Verständnis und das Ausmaß der Reaktion des globalen Kohlenstoffkreislaufs auf die langfristige globale Erwärmung unseres Jahrhunderts herangezogen werden können.

(Quelle: Pressemitteilung des Max-Planck-Instituts für Biogeochemie vom 19.06.2017)