Könnten Klimawandel und Entwaldung das Absterben von Amazon auslösen?

Könnten Klimawandel und Entwaldung das Absterben von Amazon auslösen? Amazonas Waldbrände in Rondonia, Brasilien, 24. August 2019. Bildnachweis: EFE News Agency / Alamy Stockfoto.

Im vergangenen Sommer war der Amazonas-Regenwald wieder in den Nachrichten aus den falschen Gründen. Die Entwaldungsraten steigen unter der Führung des brasilianischen Präsidenten Jair Bolsonaro und 2019 brachte die höchste Anzahl von Waldbränden in fast einem Jahrzehnt.

Für das globale Klima gibt dies Anlass zur Sorge. Der Amazonas spielt eine wichtige Rolle im Klimasystem. Er recycelt Wasser, um die Niederschläge in der Region aufrechtzuerhalten und die atmosphärischen Zirkulationen in den Tropen zu fördern. Darüber hinaus hätte die Zerstörung des Waldes erhebliche Auswirkungen auf das atmosphärische CO2.

Tippende Punkte

Dieser Artikel ist Teil einer einwöchigen Sonderserie über „Wendepunkte“, bei denen ein sich änderndes Klima Teile des Erdsystems in abrupte oder irreversible Veränderungen treiben könnte

Es wird geschätzt, dass der verbleibende intakte Amazonas-Regenwald derzeit absorbiert 5-10% der menschlichen CO2-Emissionenund dazu beitragen, den Klimawandel zu verlangsamen. Die Entwaldung entfernt diese Kohlenstoffsenke und ersetzt sie durch eine Quelle, was die ohnehin schon herausfordernde Aufgabe darstellen würde Pariser Klimaziele unmöglich.

Es gibt viele legitime Gründe, sich für einen besseren Schutz des Amazonas-Regenwaldes einzusetzen. Aber selbst wenn sich die direkte Abholzung der Menschen wieder verlangsamt, könnte der Wald aufgrund des Klimawandels verschwinden?

Durch den Klimawandel verursachtes Absterben des Amazonaswaldes

Die jüngsten Amazonasbrände haben löste Ansprüche aus Das Verbrennen des Regenwaldes hat einen erheblichen Einfluss auf die Sauerstoffmenge in der Luft, die wir atmen.

Dies ist ein Aspekt der Zerstörung von Amazon, über den wir uns keine Sorgen machen müssen. Der Amazonas-Regenwald enthält etwa 15% des gesamten Kohlenstoffs weltweit in Vegetation gelagert. Wenn diese 70 Mrd. Tonnen Kohlenstoff freigesetzt würden, würde er sich mit Luftsauerstoff verbinden und größtenteils als CO2 freigesetzt werden. Da Sauerstoff jedoch bis zu 21% unserer Atmosphäre ausmacht, würde dies die Sauerstoffkonzentration nur um weniger als 0.01% reduzieren.

Es gibt jedoch viel dringlichere Gründe, sich Sorgen über die Zerstörung des Amazonas-Regenwaldes zu machen - nicht zuletzt, dass dies als möglich angepriesen wurde Klimakipppunkt.

Glossar: Kohlenstoff vs. CO2: Die Begriffe „Kohlenstoff“ und „CO2“ werden häufig synonym verwendet, es gibt jedoch einen wichtigen Unterschied. Kohlenstoff ist ein Element, während CO2 eine Verbindung ist, die ein Kohlenstoffatom mit zwei Sauerstoffatomen enthält.

Dies ist zum Teil auf die Klimamodellsimulationen zurückzuführen, die meine Forschungsgruppe am durchgeführt hat Traf Office Hadley Centre für Klimavorhersage und Forschung in den späten 1990er und frühen 2000er Jahren. Wir haben eine Darstellung beigefügt, wie sich Vegetationstypen als Reaktion auf den Klimawandel verändern könnten und wie sich dies auf die Geschwindigkeit des Klimawandels auswirken könnte.

Erschreckend, unsere ersten gekoppelten Modellprojektionen sah den vorhergesagten „Absterben“ des Amazonas-Waldes unter dem Klimawandel - obwohl wir keine direkten vom Menschen verursachten Entwaldungen und Brände in unsere Simulationen einbezogen hatten.

Dieses Modellierungsergebnis war stark, aber es stellte sich als Ergebnis eines subtilen Zusammenspiels verschiedener Rückkopplungsmechanismen heraus.

In erster Linie starb unser Amazonas-Regenwald, weil das Klimamodell eine starke Erwärmung und Trocknung unter dem Emissionsszenario „Business as usual“ mit dem Namen „IS92a”. Dies reduzierte die Ausdehnung des Waldes, die in einem sich ändernden Klima erhalten werden kann. Mit weniger Wald gab es ein weniger effizientes Recycling der abnehmenden Niederschläge in der Region, was zu einer weiteren Erwärmung und Trocknung und einer weiteren Verringerung der Waldfläche führte.

Aber so einfach war das nicht. Da der Klimawandel hauptsächlich durch CO2-Erhöhungen getrieben wurde, wirkten sich auch direkte Auswirkungen von CO2 auf die Wälder aus.

Höhere CO2-Werte in der Atmosphäre haben eine „DüngungWirkung auf Pflanzen und Bäume, Förderung der Photosynthese und Förderung des Wachstums. Bei erhöhtem CO2 neigen Pflanzen auch dazu Wasser effizienter nutzen, so dass sie für eine bestimmte Menge an Photosynthese weniger Wasser benötigen.

Könnten Klimawandel und Entwaldung das Absterben von Amazon auslösen?

Bei ausreichendem Bodenwasser und ausreichenden Nährstoffen äußert sich dieser Effekt in einer erhöhten Kohlenstoffaufnahme durch einen Wald. Bei begrenzter Wasserversorgung äußert sich die gesteigerte Effizienz jedoch in einer verringerten Evapotranspiration von Bäumen. Dies bietet Schutz vor einer Verringerung des Niederschlags, jedoch auf Kosten eines weiteren Anstiegs der lokalen Oberflächentemperatur infolge einer verringerten Verdunstungskühlung.

In unserem Modell war die Entwicklung des Amazonas-Regenwaldes diesem Wettbewerb zwischen den weitgehend negativen Auswirkungen des Klimawandels und den weitgehend positiven Auswirkungen des zunehmenden CO2-Ausstoßes ausgeliefert.

Unser Modell deutete darauf hin, dass die CO2-Effekte im 20. Jahrhundert dominiert hatten - was zu einer Kohlenstoffsenke im intakten Regenwald führte. Das Modell hatte jedoch die negativen Klimaeffekte, die sich letztendlich durchsetzten - was zu einem plötzlichen Absterben des Amazonas-Regenwaldes ab etwa 2040 führte, als die globale Erwärmung in dieser Projektion etwa 3 ° C erreicht hatte.

Sie können dies in der folgenden Tabelle sehen, die zeigt, wie sich unser Modell der projizierten Vegetation im Amazonasgebiet ändern könnte, wenn sich das Klima auf 2100 erwärmt. Es zeigt einen Amazonas, der seit Jahrzehnten von Bäumen dominiert wird (durchgezogene Linie), aber dann den Anteil der Region das von Bäumen bedeckt ist, fällt Mitte des 21. Jahrhunderts dramatisch ab. Es wird dann durch Gräser (gestrichelte Linien) und nackten Boden (gestrichelte und gepunktete Linie) ersetzt.

Könnten Klimawandel und Entwaldung das Absterben von Amazon auslösen? Modellierte Entwicklung der Amazonasvegetation unter dem üblichen Emissionsszenario IS92a. Nachdruck mit freundlicher Genehmigung von Springer. Cox et al. (2004) Absterben des Amazonaswaldes unter Projektionen des Klima-Kohlenstoff-Kreislaufs für das 21. Jahrhundert, Theoretische und Angewandte Klimatologie

Gute und schlechte Nachrichten

Unsere Ergebnisse waren stark. Jedoch, neuere Forschungen deutet darauf hin, dass der Amazonaswald möglicherweise widerstandsfähiger gegen den Klimawandel ist. Seit wir dieses Absterbeszenario im Jahr 2000 veröffentlicht haben, sind viele relevante Forschungsergebnisse unter die Brücke geflossen - einige gute und einige schlechte Nachrichten für den Wald.

Erstens die guten Nachrichten. Es scheint nun, dass der Klimawandel den Amazonas-Regenwald wahrscheinlich nicht so schädigt, wie wir ursprünglich befürchtet hatten. In 2013Wir entdeckten, dass die Variation des jährlichen Anstiegs des atmosphärischen CO2 von Jahr zu Jahr es uns ermöglicht, die Empfindlichkeit tropischer Kohlenstoffsenken gegenüber dem Klimawandel abzuschätzen.

Die weltweite CO2-Konzentration hat im Vergleich zum Vorjahr zugenommen, da die CO2-Emissionen durch menschliche Aktivitäten, insbesondere durch Verbrennung fossiler Brennstoffe, Entwaldung und Zementproduktion, gestiegen sind. Wenn Sie jedoch diesen langfristigen Trend herausnehmen, stellen Sie eine Variation der CO2-Wachstumsrate fest, die gut mit den Klimaschwankungen in den Tropen korreliert, die mit der El Niño-Southern Oscillation. Dieses Signal zeigt uns daher, wie empfindlich tropischer Landkohlenstoff gegenüber Klimaschwankungen ist.

Wir können ein Ensemble von Klimakohlenstoffkreislaufmodellen verwenden, um diese kurzfristige Empfindlichkeit mit der längerfristigen Empfindlichkeit tropischer Ökosysteme gegenüber dem Klimawandel in Beziehung zu setzen - um eine sogenannte „emergente Einschränkung“ zu schaffen. Die modellübergreifende Beziehung ermöglicht es uns, eine Beobachtung der Variation der CO2-Wachstumsrate in der realen Welt in eine verbesserte Schätzung der Empfindlichkeit von tropischem Landkohlenstoff gegenüber dem zukünftigen Klimawandel umzuwandeln.

Die sich daraus ergebende Einschränkung der Empfindlichkeit von tropischem Landkohlenstoff gegenüber der globalen Erwärmung weist auf negative Auswirkungen hin, wobei die Erwärmung allein zu einem Kohlenstoffverlust von etwa 50 Mrd. Tonnen Kohlenstoff pro Grad der globalen Erwärmung in den Tropen führt. Das Ausmaß des Effekts ist jedoch etwa ein Drittel so groß wie in unserer ursprünglichen Amazon-Dieback-Projektion.

Es gibt aber auch weniger optimistische Neuigkeiten. Es scheint nun auch, dass der CO2-Düngungseffekt wahrscheinlich nicht so groß ist, wie viele frühe Modelle angenommen haben. Dies liegt daran, dass die Klimakohlenstoffkreislaufmodelle der ersten und zweiten Generation keine Nährstoffbeschränkungen für das Waldwachstum enthielten.

In der realen Welt wird das Wachstum der Vegetation oft nicht nur durch Wasser und CO2 begrenzt, sondern auch durch Nährstoffe. In den meisten Regionen ist Stickstoff der wichtigste Nährstoff, aber in tropischen Wäldern begrenzen Phosphor oder andere Mikronährstoffe das Baumwachstum. Diese Nährstoffbeschränkungen werden die CO2-Düngung des Pflanzenwachstums begrenzen, höchstwahrscheinlich unter der in frühen Klimakohlenstoffkreislaufmodellen beobachteten.

Dies würde den Tropenwald anfälliger für die negativen Auswirkungen des Klimawandels machen als unser ursprüngliches Absterbenszenario, obwohl diese Klimaeffekte selbst möglicherweise weniger negativ sind als ursprünglich befürchtet.

Wie ist die allgemeine Prognose für den durch den Klimawandel verursachten Absterben von Amazon?

Die neueste Erdsystemmodelle zeigen begrenzte Hinweise auf das Absterben des Amazonas-Waldes ohne direkte Abholzung des Menschen. Eine Handvoll Modelle zeigen Verringerung der Waldbedeckung im Amazonasgebiet aufgrund des Klimawandels, Die meisten Modelle weisen jedoch aufgrund der CO2-Düngung eine zunehmende Waldbedeckung auf.

Keines dieser Modelle enthält jedoch Phosphorbeschränkungen oder Waldbrände, sodass die Jury immer noch nicht besetzt ist. Persönlich bin ich jedoch weniger besorgt über den durch den Klimawandel verursachten Absterben des Amazonas als bei der Veröffentlichung unserer Studie im Jahr 2000.

Größerer Grund zur Besorgnis über die direkte Entwaldung des Menschen

Ironischerweise macht mir dies mehr Sorgen über die zunehmende absichtliche Entwaldung in Amazonien. Es könnte sogar argumentiert werden, dass die Erhaltung eines Waldes weniger wert ist, wenn dieser Wald später durch den Klimawandel beschädigt wird. Im Gegenteil, eine größere Widerstandsfähigkeit des Amazonas-Regenwaldes gegenüber dem Klimawandel bietet zusätzliche Gründe, um ihn für die Zukunft zu retten.

Könnten Klimawandel und Entwaldung das Absterben von Amazon auslösen?Blick über den Baldachin des Amazonas-Regenwaldes mit Nebel im Morgengrauen. Bildnachweis: David Tipling Photo Library / Alamy Stockfoto.

Der Amazonas-Regenwald erhält sein eigenes Klima aufrecht, indem er Wasser in die Atmosphäre zurückführt, wodurch der Niederschlag erhalten bleibt und die Trockenzeit verkürzt wird. Die Entwaldung untergräbt diese Regulierungsmechanismen und kann letztendlich zu einem Wendepunkt führen.

In Kombination mit der Trockenzeit, die lang genug wird, um regelmäßige natürliche Brände zu ermöglichen, könnte dies zu einem Übergang des Waldes zu einer dauerhaften Savanne führen. Dies würde durch ein gemischtes Baum- und Grünlandsystem mit einem offenen Baldachin gekennzeichnet sein, das es dem Boden ermöglicht, viel heißer und trockener zu werden und viel weniger Kohlenstoff zu speichern.

Daher bleibt der doppelte Druck der Entwaldung und des Klimawandels im Amazonas-Regenwald ein großes Problem. Es ist unwahrscheinlich, dass wir die Anfälligkeit des Regenwaldes für den Klimawandel mit Zuversicht kennen, bis es zu spät ist. Wir sind jedoch sicher, dass die vom Menschen verursachte Entwaldung die Widerstandsfähigkeit des Waldes gegenüber dem Klimawandel und anderen Stressfaktoren verringert.

Viele hatten gedacht, das Problem der Abholzung des Amazonas sei auf dem Weg zur Lösung. Die Entwaldungsrate sank von einem Höchststand im Jahr 2004 von 28,000 Quadratkilometern (km2) - das entspricht der jährlichen Entfernung einer Waldfläche von fast der Größe Belgiens - auf weniger als a Fünftel dieser Rate bis 2014.

Aber das ist jetzt alles in der Vergangenheit. Angesichts der zunehmenden Entwaldung und der anhaltenden globalen Erwärmung besteht erneut eine Vielzahl von Bedrohungen für die Langlebigkeit des Amazonas-Regenwaldes.

Über den Autor

Prof. Peter Cox, Professor für Klimasystemdynamik an der Universität von Exeter und Hauptautor des Kapitels „Globale Kohlenstoff- und andere biogeochemische Kreisläufe und Rückkopplungen“ des bevorstehenden sechsten Bewertungsberichts (AR6) des Zwischenstaatlichen Gremiums für Klimawandel (IPCC) .

Dieser Artikel erschien ursprünglich auf Carbon Brief

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