Natürliche Treibhausgasemissionen aus Bächen und Seen stehen in engem Zusammenhang mit dem Wasserabfluss und der Wassertemperatur, wie eine neue Studie unter Leitung der Universität Linköping, Schweden, feststellt. Das Wissen darüber ist notwendig, um zu beurteilen, wie der vom Menschen verursachte Klimawandel, die Treibhausgasemissionen natürlicher Landschaften verändert und welche Auswirkungen auf Maßnahmen zur Eindämmung des Klimawandels zu verzeichnen sind.
„Die Nutzung von Land- und Forstwirtschaft als Kohlenstoffsenken ist derzeit umstritten, und es stellt sich die Frage, wie wirksam solche Kohlenstoffsenken zur Abschwächung des Klimawandels sind. Unsere neue Studie zeigt, dass mit zunehmenden Niederschlägen, eine größere Menge Kohlenstoff in Flüsse und Seen gespült werden kann und ein größerer Anteil dieses Kohlenstoffs auch in die Atmosphäre gelangt. Daher könnten die Kohlenstoffsenken in der Landschaft in Zukunft an Wirksamkeit verlieren“, sagt David Bastviken, Professor an der Abteilung für Thematische Studien zum Umweltwandel an der Universität Linköping.
Es gibt große natürliche Kohlenstoffsenken, bei denen die Photosynthese den atmosphärischen Kohlenstoff zunächst auf die Biomasse von Pflanzen und Algen und dann auf Böden und Sedimente überträgt. Hinzu kommen große natürliche Klimaemissionen durch die Atmung der Biomasse in der gesamten Landschaft. Früher, so die Studie weiter, waren die natürlichen Kohlenstoffflüsse im Gleichgewicht. Durch die Nutzung fossiler Brennstoffe ist jedoch ein zusätzlicher Kohlenstofffluss in die Atmosphäre gelangt, der den Klimawandel vorantreibt. Eine große Sorge ist der schwedischen Wissenschaftler ist die Frage, wie sich das veränderte Klima auf das Gleichgewicht der natürlichen Treibhausgasflüsse auswirkt. Wenn die natürlichen Emissionen schneller zunehmen, als die natürlichen Senken, entsteht ein Teufelskreis, d. h. ein sich selbst verstärkender Effekt, bei dem sich die erhöhten Emissionen auf das Klima auswirken und zu weiteren Emissionen führen. Dies würde den Klimawandel noch weiter beschleunigen.
„Die natürlichen Treibhausgasflüsse sind dabei, teilweise anthropogen zu werden, weil sie durch den anthropogenen Klimawandel beeinflusst werden. Der UN-Klimarat IPCC konnte dies noch nicht in vollem Umfang berücksichtigen, weil es zu wenig Informationen über die Klima-Rückkopplungen gibt, die allmählich stattfinden und von Umgebung zu Umgebung variieren, so dass sie schwer zu messen sind“, sagt David Bastviken.
Ein wichtiger, aber schlecht kartierter Beitrag zu den natürlichen Treibhausgasflüssen kommt von Flüssen und Seen. Sie nehmen große Mengen an Kohlenstoff aus den Böden in ihren flussaufwärts gelegenen Einzugsgebieten auf und geben, im Verhältnis zu ihrer Oberfläche, eine große Menge an Treibhausgasen an die Atmosphäre ab. Bisherige Messungen der Treibhausgasemissionen von Flüssen und Seen erfolgten häufig anhand von Messungen an wenigen Stellen oder bei wenigen Gelegenheiten in jedem untersuchten Fluss oder See.
„Es ist klar, dass solche Messungen nicht ausreichend repräsentativ sind und nicht vollständig Aufschluss darüber geben, wie groß die Flüsse sind und wie sie reguliert werden“, sagt David Bastviken.
Daher hat seine Forschungsgruppe zusammen mit Forschern der Tamil Nadu Agricultural University in Indien, der Schwedischen Universität für Agrarwissenschaften, der Universität Stockholm und der Universität Göteborg nun einen neuen Ansatz angewandt, bei dem eine große Anzahl von Messpunkten, über einen langen Zeitraum sowohl in Stürmen, als auch in Seen in einem gesamten Einzugsgebiet verwendet wurde. Dieser Ansatz liefert eine große Menge an Informationen darüber, wie sich die Treibhausgasflüsse zeitlich und räumlich gleichzeitig verändern.
In der Studie quantifizierten die Forscher die Mengen an Kohlenstoff, die vom Boden eines Einzugsgebiets in Flüsse und Seen, sowie in die Atmosphäre transportiert werden. Die Menge variiert je nach Bodenart, Topografie, Temperatur und Abflussmenge. Die Forscher konnten nachweisen, dass die Treibhausgasemissionen aus den Flüssen von der Abflussmenge und der Niederschlagsmenge abhängig sind. Bei höheren Temperaturen setzen sie mehr Methan frei, vor allem in küstennahen Bereichen, die weniger als einen Meter tief sind.
„Die Studie ist ein großer Schritt hin zu einem besseren Verständnis der Treibhausgasflüsse in Fließgewässernetzen und bietet die Möglichkeit, künftige Flüsse vorherzusagen. Die Integration eines ganzen Einzugsgebiets mit großen Datenmengen zeigt, dass die Beziehungen zwischen den Flüssen und den vom Klima beeinflussten Umweltfaktoren einfacher sein könnten, als wir denken. Das gibt uns die Hoffnung, dass wir in der Lage sein werden, Emissionen aus größeren Gebieten vorherzusagen, was uns hilft, Klima-Rückkopplungen zu quantifizieren und solche Informationen bei der Planung von Maßnahmen zur Eindämmung des Klimawandels zu berücksichtigen“, sagt David Bastviken.
Die Messungen wurden über drei Jahre in einem Einzugsgebiet im Südwesten Schwedens durchgeführt. Das Gebiet enthielt eine große Anzahl verschiedener Naturtypen wie Feuchtgebiete, Wälder, Bäche, Seen und Felder, Torfböden und Mineralböden, Hafen, normale Forst- und Landwirtschaft. Dies war von Vorteil, um möglichst repräsentative Ergebnisse für die schwedischen Landschaftstypen zu erhalten. David Bastviken meint, dass ähnliche Messungen an anderen Orten der Welt sehr wertvoll für den Vergleich und die Entwicklung des globalen Wissens sein werden.