Durch Waldbrände zerstörte Wälder stoßen Kohlenstoff noch lange nach dem Erlöschen der Flammen aus – neue Studie
Sogar in den Wäldern der nördlichen Hochbreiten der Erde werden durch den Klimawandel voraussichtlich häufigere und heftigere Waldbrände auftreten.
Im hohen Norden der Erde gibt es den borealen Wald, einen riesigen grünen Gürtel, der sich von Nordamerika bis Sibirien erstreckt. Der boreale Wald ist eine der größten CO₂-Senken der Welt. In den letzten paar tausend Jahren hat er rund 1 Billion Tonnen Kohlenstoff aus der Luft entfernt und in den Bäumen und im Boden gespeichert. Aufgrund der großen Menge an Kohlenstoff, die im borealen Wald gespeichert ist, können Brände hier viel mehr CO₂ in die Luft freisetzen als Waldbrände anderswo, was den Klimawandel verstärkt.
Während Waldbrände wüten, wird viel CO₂ freigesetzt, das die Klimaerwärmung fördert. Unsere Untersuchungen im europäischen Teil dieses Waldes haben jedoch gezeigt, dass sich die CO₂-Senke des Waldes nur langsam erholt. Die verbrannten Flächen geben noch mehrere Jahre nach dem Erlöschen der Brände CO₂ ab. Dies übersteigt die Menge an CO₂, die durch das Feuer selbst freigesetzt wird.
Ein großer CO₂-Speicher ist in Gefahr
Extrem heißes und trockenes Wetter im Jahr 2018 führte in den nordischen Ländern zu den meisten Waldbränden der modernen Geschichte. In Schweden war die gesamte Brandfläche zehnmal größer als in einem durchschnittlichen Jahr.
Unsere Forschung konzentrierte sich auf den größten dieser Brände im Zentrum Schwedens, in der Nähe von Ljusdal. Wir maßen kontinuierlich, wie viel CO₂ zwischen der Landoberfläche und der Atmosphäre ausgetauscht wurde, und beobachteten den Boden und das Nachwachsen der Vegetation während der ersten vier Jahre nach dem Brand.
Wir haben dies in Waldgebieten getan, in denen die Bäume abgetötet wurden, und in Gebieten, in denen Bäume überlebt haben. Wir haben auch Gebiete verglichen, die in Naturschutzgebiete umgewandelt wurden – wobei die verkohlten Bäume stehen gelassen wurden – und Gebiete, die einer in Schweden typischen Nachbrandbehandlung unterzogen wurden, bei der alle verkohlten Bäume gefällt (sogenannte „Bergung“) und neue gepflanzt wurden.
Unsere Messungen an einigen der am stärksten zerstörten Standorte, nämlich einem abgebrannten Wald nach der Bergung und einem jungen Wald, in dem alle Bäume während des Feuers abgetötet wurden, ergaben, dass in den ersten vier Jahren nach dem Brand durchschnittlich 650 g Kohlenstoff pro verbranntem Quadratmeter freigesetzt wurden. Dies ist mehr als doppelt so viel wie die Gesamtemissionen des Feuers. Zum Vergleich: Ein ähnlicher, unverbrannter Wald würde im gleichen Zeitraum 1.200 g Kohlenstoff pro Quadratmeter aus der Luft entfernen.
Und die Emissionen gehen weiter. Wir haben die Daten, die wir von Brandgebieten und anderen borealen Wäldern Schwedens gesammelt haben, in ein Computermodell eingespeist, das das Baumwachstum simuliert. Das Modell sagte voraus, dass es mehr als 40 Jahre dauern würde, bis das gesamte CO₂, das durch das Feuer von 2018 freigesetzt wurde, wieder in neuem Wald gespeichert wäre.
Wie sieht es anderswo aus?
Brände in den borealen Wäldern Nordamerikas sind gut erforscht, doch dieses Wissen lässt sich auf Europa nicht so leicht übertragen. Waldbrände in Nordamerika dringen meist bis in die Baumkronen vor und töten daher viele Bäume. Bei solchen Bränden entsteht der Großteil der Kohlenstoffemissionen während des Brandes selbst.
Mittlerweile werden zwischen 60 und 80 % der Waldfläche der nordischen Länder intensiv für kommerzielle Forstwirtschaft genutzt, was die Auswirkungen von Waldbränden auf den Wald verändert. Zur Waldbewirtschaftung kann das Entfernen abgestorbener Pflanzenteile und regelmäßiges Fällen gehören, um sicherzustellen, dass die Bäume nicht zu dicht beieinander wachsen. Diese Praxis wird als „Ausdünnung“ bezeichnet.
Auch hinsichtlich der Baumarten gibt es auf den beiden Kontinenten Unterschiede: Die borealen Bäume Nordamerikas brauchen Feuer zur Fortpflanzung, während ihre europäischen Pendants sich so entwickelt haben, dass sie dem Feuer widerstehen.
Infolgedessen bleiben Waldbrände in den bewirtschafteten borealen Wäldern der nordischen Länder meist in Bodennähe und vernichten den Boden sowie das Unterholz, wodurch viele Bäume verschont bleiben.
Das Brandmanagement ist entscheidend
Wir haben auch festgestellt, dass eine weitere Störung des abgebrannten Waldes – durch Rodungen oder durch Pflügen des Bodens vor dem Neuanpflanzen, was in Schweden ein gängiges Managementverfahren ist – die Erholung der Vegetation verlangsamt. Wenn überlebende Bäume stehen bleiben, wachsen sie zwar langsamer als unverbrannte Bäume, aber sie binden und speichern dennoch kontinuierlich CO₂.
Die Art und Weise, wie ein Wald nach einem Brand bewirtschaftet wird, hat Einfluss darauf, wie lange es dauert, bis genügend neue Vegetation wächst, um den Wald wieder in eine Kohlenstoffsenke zu verwandeln. Aus dieser Sicht stellen unsere Ergebnisse die Wirksamkeit der Abholzung überlebender Bäume in Frage.
In den nordischen Ländern, insbesondere in Schweden, gelang es in den letzten 200 Jahren, Waldbrände durch intensive Forstwirtschaft erfolgreich einzudämmen. Ob dies angesichts der häufigeren Dürren und der mit der Erwärmung des Klimas verbundenen erhöhten Brandgefahr auch weiterhin möglich sein wird, ist unklar.
All dies hängt mit dem wissenschaftlichen Verständnis zusammen, wie Waldbrände zum Klimawandel beitragen. Da die CO₂-Emissionen während der langsamen Erholung von Vegetation und Boden nach einem Brand anhalten, sollten Klimamodellierer nicht nur die Emissionen des Feuers selbst berücksichtigen, sondern auch die zusätzlichen langfristigen Emissionen, die unsere Forschung aufgedeckt hat.
Natascha Kljun, Professorin für Umweltwissenschaften, Universität Lund und Julia Kelly, Postdoktorandin, Zentrum für Umwelt- und Klimawissenschaften, Universität Lund