Der Klimawandel beeinflusst das Pflanzenwachstum – der Wachstumsschub im Frühling beginnt immer früher. Bisher dachte man, dass dieses Phänomen den Klimawandel verlangsamt, weil dadurch mehr Biomasse produziert und Kohlenstoff aus der Atmosphäre gebunden wird. Wie nun mit Hilfe von Satellitendaten-auswertungen gezeigt werden konnte, trifft das aber nicht zu, im Gegenteil: In vielen Gegenden führt ein vorverlegter Frühling sogar zu einer verringerten Biomasseproduktion im folgenden Sommer und Herbst. Es wird dadurch also eher weniger als – wie bislang angenommen – mehr CO₂ aus der Atmosphäre gebunden.
„Die bisher verwendeten Klimamodelle müssen also angepasst werden, die Lage des Weltklimas ist noch angespannter als bisher gedacht“, so bringt Prof. Dr. Wolfgang Buermann, der Hauptautor der jetzt im Wissenschaftsjournal „Nature“ veröffentlichten Studie, deren zentrales Ergebnis auf den Punkt. Buermann ist zum 1. Oktober 2018 von der School of Earth and Environment der University of Leeds als neuer Inhaber des Lehrstuhls für Physische Geographie mit Schwerpunkt Klimaforschung an die Universität Augsburg gewechselt.
Satellitendaten: Wie grün ist die Erde?
„Dass sich die Anfänge und Enden der Wachstumsperioden in den nördlichen Ökosystemen verschieben, wussten wir bereits“, erklärt Buermann. Die Winter werden kürzer, die Pflanzen werden früher grün. Was das allerdings für Auswirkungen auf das Pflanzenwachstum und den CO₂-Kreislauf über die gesamte Wachstumsperiode hinweg hat, war bisher nicht klar. Nun ist es zum ersten Mal gelungen, die Auswirkungen dieses Effekts auf hemisphärischem Maßstab zu untersuchen.
Sofern einem früh einsetzenden Frühling ein trockener Sommer/Herbst folgt, wird im Gesamtverlauf des Jahres weniger Biomasse produziert, damit weniger CO₂ gebunden und der Klimawandel also forciert. Fotos: Ryan Smith/Flickr
Möglich wurde das mit Hilfe von Satellitendaten: „Wir haben Satellitenbilder aus den letzten dreißig Jahren analysiert – der gesamte Globus nördlich des 30. Breitengrades wurde untersucht, von Südeuropa und Japan bis zu den Tundra-Regionen im hohen Norden“, berichtet Buermann.
Foto: Klaus Satzinger-Viel
Punkt für Punkt rund um den Erdball
Dort, wo viel Vegetation vorhanden ist, wird grünes Licht stark absorbiert, infrarotes Licht hingegen wird stark reflektiert. „Daraus“, so Buermann, „lässt sich rund um den Erdball Punkt für Punkt bestimmen, wie viel Photosynthese stattfindet und wie viel Biomasse produziert wird.“ Diese aufwändigen Datenanalysen wurden an der Universität Leeds in Großbritannien und an der TU Wien durchgeführt, zusätzlich waren auch Forschungsgruppen aus den USA und mehreren anderen Ländern beteiligt.
Grüner Frühling – trockener Sommer/Herbst
Wenn das Frühlingswetter früher beginnt, liegt die Vermutung nahe, dass die Pflanzen länger Zeit zum Wachsen haben, mehr Biomasse produzieren und somit auch mehr Kohlenstoff aus der Atmosphäre binden. Doch das ist nicht der Fall: Die Daten zeigen zwar, dass die Nordhalbkugel im Frühling tatsächlich grüner wird, wenn es besonders warm ist. Doch dieser Effekt kann sich im Sommer und im Herbst umkehren, sodass insgesamt durch die Erwärmung sogar weniger Biomasse entsteht.
Bodenfeuchte sinkt weiter ab
Das kann unterschiedliche Gründe haben: Das verstärkte Pflanzenwachstum im Frühling kann den Wasserbedarf und die Verdunstung erhöhen, sodass die Bodenfeuchte sinkt und die Pflanzen dann später im Jahr nicht mehr genügend Wasser zur Verfügung haben. Möglicherweise haben bestimmte Pflanzen auch eine natürlich vorgegebene Wachstumsdauer, die sich auch durch früheren Wachstumsbeginn nicht verlängern lässt.
Klimawandel mit noch heftigeren Folgen
„Diese Mechanismen sind kompliziert und regional unterschiedlich“, sagt Mitautor Dr. Matthias Forkel von der TU Wien. „Doch unsere Daten zeigen eindeutig, dass im Durchschnitt die Produktivität der Pflanzen in Jahren mit warmem Frühling abnimmt. Die bisherigen Klimamodelle berücksichtigen zwar das Pflanzenwachstum, aber diesen Effekt hatten sie bisher nicht vorhergesagt. Sie müssen daher angepasst werden.“ Und Buermann ergänzt: „Leider verändern sich dadurch die Klimaprognosen in eine unerfreuliche Richtung. Wir müssen davon ausgehen, dass die Folgen der Klimaerwärmung dadurch noch dramatischer sein werden als bisher berechnet.“