Festland nahm trotz Dürre Kohlenstoff auf

Das Fr¨¹hjahr 2012 war in den USA das w?rmste seit Beginn der Messaufzeichnungen. Nahtlos schloss ein Sommer an, der trockener und heisser war als alle anderen Sommer seit den 1930er Jahren, einer Zeit, die als ?Dust Bowl? in die Geschichtsb¨¹cher einging. Unter D¨¹rre und Hitze litt 2012 nahezu das ganze Festland der USA.

Klimaforscherinnen bef¨¹rchteten, dass diese Wetterkapriole vor vier Jahren das Festland der USA wegen der Sommerd¨¹rre in eine Kohlenstoff-Quelle verwandelten, wie dies in Europa w?hrend des Hitzesommers 2003 der Fall war. In einem normalen Jahr nehmen ?kosysteme mehr Kohlenstoff aus der Luft auf als dass sie abgeben. Sie sind deshalb eine Senke ¨C was f¨¹r das Weltklima wichtig ist. Das hat mit den Pflanzen zu tun, die bei der Fotosynthese Kohlendioxid (CO₂) f¨¹r ihr Wachstum aufnehmen und in Form von Biomasse sowie im Boden speichern. ?kosysteme kompensieren dadurch ein Drittel des vom Menschen verursachten CO₂-Ausstosses.

?kosystem nehmen CO₂ auf

Eine Gruppe von Forschenden aus den USA, Australien, den Niederlanden und von der ETH Z¨¹rich zeigen nun, dass das Festland der USA 2012 trotz der D¨¹rre eine Kohlenstoffsenke blieb. Die Studie wurde soeben in der Fachzeitschrift PNAS ver?ffentlicht.

Die Forschenden fanden heraus, dass der warme Fr¨¹hling B?ume, Gr?ser und Nutzpflanzen fr¨¹her spriessen und wachsen liess. Dadurch nahmen die ?kosysteme aus der Luft mehr Kohlenstoff auf als in einem ?normalen? Fr¨¹hling.

W?hrend der anschliessenden D¨¹rre hingegen nahmen die ?kosysteme weniger Kohlenstoff auf als ¨¹blich, da die Pflanzen wegen der Trockenheit und der Hitze nicht mehr wuchsen. Dennoch blieb die Kohlenstoff-Bilanz unter dem Strich positiv. ?Das Plus an aufgenommenem Kohlenstoff im warmen Fr¨¹hjahr kompensierte das Minus in der Aufnahme w?hrend der D¨¹rre?, sagt ETH-Forscher Sebastian Wolf, der die Studie geleitet hat.

Grasl?nder geben bei D¨¹rre CO₂ ab

?ber das gesamte Festland betrachtet, entpuppten sich die grossfl?chigen W?lder der Appalachen als besonders effektive Kohlenstoffsenken. Diese nahmen insbesondere im Fr¨¹hling viel zus?tzlichen Kohlenstoff auf und blieben w?hrend den Sommermonaten von starken D¨¹rre-Effekten verschont. Die Grasl?nder des Mittleren Westens hingegen nahmen zwar im warmen Fr¨¹hling ebenfalls mehr Kohlenstoff auf, jedoch deutlich weniger w?hrend der Sommerd¨¹rre, nachdem die Vegetation verdorrt war.

Zudem wurden die D¨¹rre und Hitze im Sommer 2012 in den USA wahrscheinlich durch eine R¨¹ckkopplung des warmen Fr¨¹hlings verst?rkt, wie die Wissenschaftler herausfanden: da die Pflanzen zeitiger wuchsen, verbrauchten sie auch fr¨¹her im Jahr die Wasserreserven im Boden. Dies machte die ?kosysteme im Sommer anf?lliger f¨¹r die Trockenheit. Und weil das Wasser fehlte, mussten die Pflanzen ihre Spalt?ffnungen zeitiger schliessen.

Solange Pflanzen gen¨¹gend Wasser haben, halten sie die Spalt?ffnungen auf ihren Bl?ttern offen, um mit der Luft CO₂, Wasserdampf oder Sauerstoff auszutauschen. Sobald es an Wasser mangelt, schliessen Pflanzen die Spalt?ffnungen. Dadurch verdunstet auch weniger Wasserdampf und der k¨¹hlende Effekt durch die Verdunstung bleibt aus. So verst?rkt sich die Hitze und damit auch der Stress f¨¹r die Pflanzen.

Einmalige Kombination von Messdaten

F¨¹r ihre Auswertung kombinierten Wolf und Kollegen verschiedene Daten. So flossen Messungen von Umweltfaktoren an 22 Standorten in den USA in die Studie ein. In diesen ?kosystemen massen die Forscher mit speziellen Messt¨¹rmen auf standardisierte Weise und kontinuierlich w?hrend mindestens f¨¹nf Jahren mehrere Umweltparameter, wie Temperatur, Bodenfeuchte, Niederschlag sowie die Kohlendioxid- und Wasserfl¨¹sse zwischen den ?kosystemen und der Atmosph?re.

Mit Messungen der Satellitenplattform MODIS konnten die Wissenschaftler ausserdem die CO₂-Aufnahme der Pflanzendecke ¨¹ber die gesamten USA bestimmen. Zus?tzlich wurden Messungen des CO₂-Gehalts von bis zu 300 Meter hohen T¨¹rmen mit Modellen kombiniert, um die CO₂-Aufnahme aus Sicht der Atmosph?re abzusch?tzen.

Dank einer geschickten Kombination dieser verschiedenen Daten konnten die Forscher schliesslich den Kohlenstofffluss des gesamten Festlands der USA w?hrend dem Jahr 2012 berechnen.