Manche Pflanzen und Flecken auf der Erde halten Hitze- und Trockenperioden besser aus als andere. Eine neue Studie der Stanford University zeigt, dass diese unterschiedlichen Bewältigungsmechanismen eng mit den Brandgebieten für Waldbrände verbunden sind, was in Zeiten des Klimawandels ein zunehmendes Risiko darstellt.
Die Ergebnisse, die am 7. Februar in der Fachzeitschrift Nature Ecology and Evolution veröffentlicht wurden, zeigen, dass die Wald- und Buschgebiete in den meisten westlichen Bundesstaaten aufgrund der Art und Weise, wie die lokalen Ökosysteme Wasser nutzen, wahrscheinlich einem größeren Brandrisiko ausgesetzt sind als bisher angenommen. Unter denselben trockenen Bedingungen brennen in diesen Gebieten aufgrund von Unterschieden bei mindestens einem Dutzend Pflanzen- und Bodenmerkmalen tendenziell mehr Flächen ab.
Die Autoren der Studie wollten eine oft wiederholte Hypothese überprüfen, wonach der Klimawandel die Waldbrandgefahr im Westen gleichmäßig erhöht. “Ich habe mich gefragt, ob das überall, immer und für alle verschiedenen Vegetationsarten gilt. Unsere Forschung zeigt, dass dies nicht der Fall ist”, sagte der Hauptautor Krishna Rao, ein Doktorand der Erdsystemwissenschaften.
Doppelt gefährliche” Zonen
Die Studie kommt zu einem Zeitpunkt, an dem sich die Regierung Biden darauf vorbereitet, ein auf 10 Jahre angelegtes, milliardenschweres Programm zur Ausweitung der Durchforstung und des Abbrennens von Wäldern in 11 westlichen Bundesstaaten zu starten.
Frühere Untersuchungen haben gezeigt, dass der Klimawandel das so genannte Dampfdruckdefizit erhöht, das ein Indikator dafür ist, wie viel Feuchtigkeit die Luft dem Boden und den Pflanzen entziehen kann. Das Dampfdruckdefizit hat in den letzten 40 Jahren im größten Teil des amerikanischen Westens zugenommen, vor allem weil wärmere Luft mehr Wasser aufnehmen kann. Dies ist einer der wichtigsten Mechanismen, durch den die globale Erwärmung die Gefahr von Waldbränden erhöht.
Die neue Analyse aus dem Labor der Stanford-Ökohydrologin Alexandra Konings zeigt, dass das Dampfdruckdefizit in Gebieten, in denen Pflanzen besonders anfällig für das Austrocknen sind, am schnellsten zunimmt. Die Kombination aus hochempfindlichen, zunderlosen Pflanzen und einer überdurchschnittlich schnellen Zunahme der atmosphärischen Trockenheit führt zu den von den Autoren so genannten “doppelt gefährdeten” Zonen.
Die 18 neu identifizierten doppelt gefährdeten Zonen liegen in Regionen, in denen die Brandflächen mit jedem Anstieg des Dampfdruckdefizits in den letzten zwei Jahrzehnten überproportional schnell zugenommen haben. Sie sind zwischen einigen hundert und fast 50.000 Quadratmeilen groß und konzentrieren sich im östlichen Oregon, im Great Basin in Nevada, im Mogollon Rim in Zentralarizona und in der südlichen Sierra Nevada in Kalifornien, wo die jüngsten Waldbrände Tausende von Mammutbäumen vernichtet haben, die die Brände über Hunderte von Jahren überlebt hatten.
Den Autoren zufolge deuten die Ergebnisse darauf hin, dass die Verteilung der Vegetation im Westen – d. h. die Anordnung von Buschwerk, alpinen Wiesen, Salbeibüschen, Nadelwäldern und anderen Pflanzengemeinschaften von der Pazifikküste bis zum westlichen Rand der Great Plains – die Auswirkungen des Klimawandels auf die Waldbrandgefahr” in der Region, insbesondere auf die Menge der verbrannten Flächen, verstärkt hat.
“Kalifornien und andere westliche Staaten arbeiten hart daran, herauszufinden, wie sie sich an die sich verändernde Waldbrandgefahr anpassen können, einschließlich langfristiger Entscheidungen zu Themen wie Landnutzung, Vegetationsmanagement, Katastrophenplanung und Versicherung”, sagte Studienmitautor Noah Diffenbaugh, Professor der Kara J Foundation und Kimmelman Family Senior Fellow in Stanford sowie Senior Fellow am Stanford Woods Institute for the Environment. “Diese Analyse enthält eine Fülle von Informationen, die Entscheidungen darüber unterstützen, wie man die Risiken des Lebens im Westen vor dem Hintergrund eines sich verändernden Klimas effektiver bewältigen kann.”
Empfindlichkeit von Pflanzen und Wasser
Pflanzenphysiologen und Ökologen, ganz zu schweigen von Landwirten und Hausgärtnern, wissen seit langem, dass Pflanzen selten im Einklang handeln. “Jede Pflanze ist anders, jede Art ist anders, und die Geografie eines Ortes bestimmt, wie der Feuchtigkeitsgehalt einer Pflanze auf unterschiedliche Umweltbedingungen reagiert”, erklärte Rao.
Aber Modelle zur Berechnung des Waldbrandrisikos auf Landschaftsebene berücksichtigen im Allgemeinen nicht die Vielfalt der Reaktionen auf Trockenheit, “zum Teil, weil es wirklich schwierig ist”, sagte Konings, der leitende Autor der Studie und Assistenzprofessor für Erdsystemwissenschaften an der Stanford School of Earth, Energy & Environmental Sciences (Stanford Earth). “Es ist sehr arbeitsintensiv zu messen, wie stark ein Ökosystem austrocknet, und es ist schwierig, ohne diese direkten Messungen Vorhersagen zu treffen, da dies von der Art des Bodens, der Topografie und den Pflanzenarten abhängt”.
Um dieses Problem zu lösen, verwendeten die Wissenschaftler Satellitendaten, um eine neue Messgröße zu entwickeln, die sie Pflanzen-Wasser-Empfindlichkeit nennen. Sie kombiniert pflanzen- und bodenhydraulische Eigenschaften, die sich auf den Feuchtigkeitsgehalt der Vegetation auswirken, z. B. wie viel Wasser der Boden aufnehmen kann, wie leicht sich das Wasser bei Sättigung durch den Boden bewegt und die Wurzeltiefe.
Die Autoren verwendeten künstliche Intelligenz, statistische Analysen und Mikrowellen-Fernerkundungsdaten, um zu zeigen, dass dieses Maß für die lokale Anfälligkeit für Austrocknung angesichts begrenzter Niederschläge und einer trockenen Atmosphäre eng mit der Zunahme der Brandflächen bei Wald- und Buschlandtrocknung verbunden ist. Bei Grasland stellten sie fest, dass die jährlich verbrannte Fläche nicht wesentlich mit dem Dampfdruckdefizit zunahm, was darauf hindeutet, dass andere Faktoren wie die Verfügbarkeit von Brennmaterial, Entzündungen, das Wachstumsstadium der Pflanzen und starke Winde eine größere Rolle spielen könnten. Anhand von Volkszählungsdaten verfolgten sie dann den Bevölkerungsanstieg in den gefährdeten Regionen.
Unverhältnismäßiges Wachstum
Die Ursachen für die katastrophalen Waldbrände, die in den letzten Jahren weite Teile des amerikanischen Westens verwüstet haben, sind komplex. Dazu gehören nicht nur der Klimawandel, sondern auch die jahrzehntelange Unterdrückung von Bränden und die wachsende Bevölkerung am Rande der unbebauten Wildnis – eine Übergangszone, die manchmal auch als “wildland-urban interface” oder WUI bezeichnet wird.
Allein in Kalifornien leben mehr als 11 Millionen der 40 Millionen Einwohner des Bundesstaates in der WUI, die nicht nur dicht bewaldete Gebiete wie Paradise umfasst, eine nordkalifornische Stadt, die beim tödlichen Camp Fire 2018 zerstört wurde, sondern auch Teile der bewaldeten Küstenausläufer um das Silicon Valley, die mit Büschen und Gras bewachsenen Hügel um Santa Barbara und Los Angeles sowie Wohngebiete in den Hügeln von Oakland, nur wenige Kilometer östlich der San Francisco Bay.
Überall in der WUI, in den westlichen Bundesstaaten und darüber hinaus, sind Menschen die Hauptursache für Brände, die dann die üppige Vegetation abfackeln und Menschenleben und Gebäude bedrohen. Allein die Tatsache, dass sich mehr Menschen und Häuser inmitten von brennbaren Bäumen, Buschwerk und Gräsern befinden, erhöht das Risiko von Waldbränden.
Die neue Studie unterstreicht, wie ungleichmäßig der Klimawandel diese Risiken verstärkt. Sie zeigt auch, dass die Gemeinden innerhalb der WUI genau dort boomen, wo die Ökosysteme am empfindlichsten auf Trockenheit reagieren. Zwischen 1990 und 2010 sind schätzungsweise 1,5 Millionen Menschen hinzugekommen. Die Studie zeigt, dass die Bevölkerung in Teilen der WUI mit hoher Pflanzen-Wasser-Empfindlichkeit um 50 Prozent schneller gewachsen ist als die westliche Wildland-Stadtgrenze insgesamt.
Dies macht es umso wichtiger, darüber nachzudenken, was wir tun können, um die Auswirkungen von Waldbränden in der WUI im Allgemeinen zu verringern, auch für diese Untergruppe von Menschen, die sich an den am stärksten gefährdeten Orten aufhalten”, so Konings.
Datum: Februar 7, 2022
Quelle: Stanford University
Krishna Rao, A. Park Williams, Noah S. Diffenbaugh, Marta Yebra, Alexandra G. Konings. Plant-water sensitivity regulates wildfire vulnerability. Nature Ecology & Evolution, 2022; DOI: 10.1038/s41559-021-01654-2