Berechnung der Kohlenstoffbilanz von Waldbränden

Waldbrände und die Erholung nach Bränden könnten dazu führen, dass in Savannen und Graslandschaften langfristig mehr Kohlenstoff gespeichert als freigesetzt wird, so eine neue Studie unter Beteiligung der University of East Anglia (UEA).

Die Ergebnisse, die in Nature Geoscience veröffentlicht wurden, deuten darauf hin, dass die Zyklen von Bränden und Wiederaufforstung in diesen Gebieten ein weitaus größeres Potenzial haben, die Kohlenstoffvorräte im Boden zu erhöhen, als in Wäldern. Dies ist insofern von Bedeutung, als etwa 70 % der jährlich weltweit verbrannten Flächen in Savannen liegen.

Im Gegensatz dazu wurde festgestellt, dass Waldbrände während des untersuchten Zeitraums eine eindeutige Quelle für Kohlenstoff in der Atmosphäre sind, da die Verluste an Kohlenstoff in der Vegetation nicht durch eine erhöhte Speicherung von Holzkohle in den Böden ausgeglichen werden konnten.

Die Autoren der Studie argumentieren, dass bei dem Versuch, die vollständigen Auswirkungen von Waldbränden auf den Kohlenstoffkreislauf zu erfassen, eine Vielzahl von Prozessen nach dem Brand berücksichtigt werden müssen, die sich langfristig auf die Kohlenstoffvorräte auf dem Land auswirken, einschließlich der Speicherung von Holzkohle in den Böden.

Waldbrände können zerstörerische Ereignisse sein, die sich durch Ökosysteme brennen, Menschen und Infrastrukturen bedrohen und beträchtliche Mengen an Kohlenstoff in die Atmosphäre freisetzen. Viele Brände sind jedoch Teil eines natürlichen Systems von Störungen und Erholung nach Bränden, das sich über lange Zeiträume neutral auf die Kohlenstoffspeicherung auswirkt.

Nach einem Brand kann die Erholung der Kohlenstoffvorräte von einer Vielzahl von Faktoren abhängen. Einige Brände können zu Bodenverlusten oder Verschiebungen in der Vegetationsart führen, die die Kohlenstoffspeicherung langfristig verringern. Sie können jedoch auch große Mengen an Holzkohle erzeugen, die über Jahrhunderte bis Jahrtausende in den Böden gespeichert wird. Daher ist es schwierig, die langfristigen Auswirkungen von Bränden auf den Kohlenstoffhaushalt nachzuvollziehen.

In dieser Studie hat ein Team unter der Leitung der Universität Zürich versucht, das bisher vollständigste Budget für die Auswirkungen von Bränden auf den Kohlenstoffkreislauf zu erstellen und dabei sowohl die kurz- als auch die langfristigen Auswirkungen von Bränden auf die Kohlenstoffspeicherung im Boden zu berücksichtigen. Sie verwendeten ein Landoberflächenmodell, um die globalen Auswirkungen von Bränden auf die in der Vegetation und im Boden gespeicherte Kohlenstoffmenge zwischen 1901 und 2010 zu bewerten.

Mitautor Dr. Matthew Jones vom Tyndall Centre for Climate Change Research an der UEA sagte, dass pyrogene Kohlenstoffabbauraten das „fehlende Stück“ im Verständnis der Auswirkungen von Bränden auf den Kohlenstoffkreislauf der Erde seien.

„In dieser Studie geht es darum, den Prozess des Feuers auf einer Reihe von Zeitskalen besser zu verstehen“, sagte Dr. Jones. „Im Wesentlichen sind Brände kurzfristig zweifellos eine Kohlenstoffquelle, aber diese kurzfristigen Auswirkungen könnten langfristig durch Kohlenstoffsenken ausgeglichen werden.

„Das fehlende Puzzleteil ist ein schlüssiges Verständnis dafür, wie schnell sich Holzkohle in den Böden abbaut. Wir konnten die Zeitskala dieses Prozesses aufgrund der unzureichenden Verfügbarkeit von Messungen nicht modellieren, und daher ist dieser Prozess in unserem neuesten Budget nicht enthalten“.

Die Autoren waren in der Lage, fast alle Auswirkungen von Bränden auf den Kohlenstoffkreislauf zu modellieren und das bisher vollständigste Bild der Gesamtauswirkungen von Bränden zu erstellen. Ihre nahezu vollständige Bilanzierung deutet auf eine Senke von etwa 90 Millionen Tonnen Kohlenstoff pro Jahr hin. Sie waren jedoch nicht in der Lage, die Geschwindigkeit, mit der Kohlenstoff durch den Abbau von Holzkohle im Boden wieder in die Atmosphäre freigesetzt wird, zuverlässig zu modellieren, was ein unvollständiges Bild der Auswirkungen von Bränden auf den Kohlenstoffkreislauf ergibt.

Dr. Simon Bowring, Hauptautor der Studie, kommentierte die wahrscheinliche Bilanz der Brände mit der Atmosphäre: „Klar ist, dass Brände sehr wahrscheinlich nahezu neutral sind, was bedeutet, dass die durchschnittliche Lebensdauer von Holzkohle in Böden etwa 5.000 Jahre beträgt – weit mehr als das Hundertfache des durchschnittlichen Bodenkohlenstoffs.

„Wir müssen dringend mehr Anstrengungen unternehmen, um die Mechanismen zu verstehen, die der Verbringung von Holzkohle in die Atmosphäre zugrunde liegen. Ebenso wichtig und unabhängig von der vorangegangenen Überlegung ist, dass die Positionierung von wildem Grasland in der Klimaperspektive wahrscheinlich einer grundlegenden Neubewertung bedarf“.

Die Autoren sagen, dass künftige Beobachtungsbemühungen erforderlich sind, um ein vollständiges Bild davon zu erhalten, wie Feuer den Kohlenstoffkreislauf beeinflusst. Sie betonen, dass die Langzeitstabilität von Holzkohle im Boden besser quantifiziert werden muss, um die Rolle des Feuers im Kohlenstoffkreislauf endgültig zu verstehen.

Dr. Jones sagte: „Die Messung der Geschwindigkeit, mit der Holzkohle in Böden zu CO2 abgebaut wird, ist ein wichtiges Forschungsgebiet, das die Aufmerksamkeit von Brand- und Bodenforschern erfordert.

„Wir brauchen finanzierte Anstrengungen, um diesen Prozess in den kommenden Jahren zu messen. Dies wird uns helfen, den Prozess auf globaler Ebene zu modellieren, so dass wir in Zukunft endlich die Gesamtauswirkungen von Bränden auf den Kohlenstoffkreislauf, die CO2-Konzentration in der Atmosphäre und das Klima abschätzen können.

„Dies wird aufgrund der für die Zukunft prognostizierten Veränderungen der Waldbrandaktivität im Zuge der Klimaerwärmung immer wichtiger.“

Die Studie „Pyrogenic carbon decomposition critical to resolving fire’s role in the Earth system“ von Simon P. K. Bowring, Matthew W. Jones, Philippe Ciais, Bertrand Guenet und Samuel Abiven wurde am 10. Februar in Nature Geoscience veröffentlicht.

Datum: Februar 10, 2022

Quelle: University of East Anglia


Simon P. K. Bowring, Matthew W. Jones, Philippe Ciais, Bertrand Guenet, Samuel Abiven. Pyrogenic carbon decomposition critical to resolving fire’s role in the Earth systemNature Geoscience, 2022; 15 (2): 135 DOI: 10.1038/s41561-021-00892-0

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