Wie Binnen- und Küstengewässer das Klima beeinflussen

„Bäche zum Fluss, Fluss zum Meer.“ Wenn es nur so einfach wäre.

Die meisten Bemühungen um eine globale Kohlenstoffbilanzierung gehen von einem linearen Fluss des Wassers vom Land ins Meer aus, wobei das komplexe Zusammenspiel zwischen Bächen, Flüssen, Seen, Grundwasser, Flussmündungen, Mangroven und mehr ignoriert wird. Eine von der Klimawissenschaftlerin Laure Resplandy, Assistenzprofessorin für Geowissenschaften und das High Meadows Environmental Institute (HMEI) an der Princeton University, geleitete Studie beschreibt detailliert, wie Kohlenstoff in den komplizierten Binnen- und Küstengewässern gespeichert und transportiert wird. Die in der aktuellen Ausgabe der Zeitschrift Nature veröffentlichte Arbeit hat erhebliche Auswirkungen auf die Durchsetzung der Kohlenstoffberechnungen, die Teil der internationalen Klimavereinbarungen sind.

Land- und Meeresökosysteme haben einen starken Einfluss auf das Klima, indem sie den Gehalt an atmosphärischem Kohlendioxid (CO2) regulieren. Diese Ökosysteme werden jedoch oft als voneinander getrennt betrachtet, was den Transfer von Kohlenstoff vom Land in den offenen Ozean durch ein komplexes Netzwerk von Wasserkörpern ignoriert – das Kontinuum von Bächen, Flüssen, Flussmündungen und anderen Körpern, die Wasser vom Land ins Meer leiten.

In einer detaillierten Analyse entdeckte das Forscherteam aus Belgien, den Vereinigten Staaten und Frankreich, dass dieses aquatische Kontinuum zwischen Land und Meer (LOAC) eine beträchtliche Menge an Kohlenstoff anthropogenen Ursprungs (z. B. aus fossilen Brennstoffen) enthält. Der Kohlenstoff, der der Atmosphäre durch terrestrische Ökosysteme entzogen wird, wird also nicht, wie gemeinhin angenommen, ausschließlich lokal gespeichert, was Auswirkungen auf globale Vereinbarungen hat, die von den Ländern verlangen, ihre Kohlenstoffinventare zu melden. Die Forscher fanden auch heraus, dass der Kohlenstofftransfer von Land zu Ozean natürlichen Ursprungs größer ist als bisher angenommen, was weitreichende Auswirkungen auf die Bewertung der anthropogenen CO2-Aufnahme durch den Ozean und das Land hat.

„Die Komplexität des LOAC, zu dem Flüsse, Grundwasser, Seen, Stauseen, Flussmündungen, Gezeitensümpfe, Mangroven, Seegräser und Gewässer über den Kontinentalschelfen gehören, hat die Bewertung seines Einflusses auf den globalen Kohlenstoffkreislauf erschwert“, so Pierre Regnier, Professor an der Universität Brüssel, der die Studie gemeinsam mit Resplandy leitete.

Aufgrund dieser Komplexität gehen wichtige globale Kohlenstoffbudgets, wie die des Zwischenstaatlichen Ausschusses für Klimaänderungen der Vereinten Nationen und des Global Carbon Project, in der Regel von einem direkten „Pipeline“-Transfer des Kohlenstoffs von Flussmündungen in den offenen Ozean aus. Eine weitere gängige Annahme ist, dass der gesamte transportierte Kohlenstoff natürlich ist, wobei die Auswirkungen menschlicher Eingriffe in dieses aquatische Kontinuum, wie z. B. Staudämme und die Dezimierung der Küstenvegetation, vernachlässigt werden.

In dieser Studie fassten die Forscher mehr als 100 Einzelstudien zu den verschiedenen Komponenten des Kontinuums zusammen. Aus dieser Synthese wurden LOAC-Kohlenstoffbudgets für zwei Zeiträume entwickelt: die vorindustrielle Periode und die Gegenwart. Die Ergebnisse bestätigen die bekannte vorindustrielle Kohlenstoffschleife“, in der Kohlenstoff von terrestrischen Ökosystemen aus der Atmosphäre aufgenommen, über Flüsse in den Ozean transportiert und dann wieder in die Atmosphäre ausgegast wird.

„Wir stellen fest, dass die Menge an Kohlenstoff, die durch diesen natürlichen Kreislauf vom Land zum Ozean transportiert wird, mit 0,65 Milliarden Tonnen pro Jahr etwa 50 % größer ist als bisher angenommen“, so Resplandy.

Darüber hinaus besteht dieser Kreislauf aus zwei kleineren Kreisläufen, einem, der Kohlenstoff von terrestrischen Ökosystemen in Binnengewässer überträgt, und einem weiteren, der von der Küstenvegetation (so genannte „blaue Kohlenstoff-Ökosysteme“) in den offenen Ozean führt.

„Ein größerer vorindustrieller Kohlenstofftransport vom Land in den Ozean bedeutet, dass die zuvor aus Beobachtungen abgeleitete Aufnahme von anthropogenem CO2 durch den Ozean unterschätzt wurde“, so Resplandy.

„Die Kehrseite ist, dass die Aufnahme von anthropogenem CO2 durch den Boden überschätzt wurde“, fügte Regnier hinzu.

Die Studie zeigt, dass anthropogener Kohlenstoff, der durch Flüsse transportiert wird, entweder wieder in die Atmosphäre entweicht oder schließlich in aquatischen Sedimenten und im offenen Ozean gespeichert wird.

Philippe Ciais, Forschungsdirektor am Laboratoire des Sciences du Climat et de l’Environnement und Mitautor der Studie, erklärte: „Diese neue Sichtweise des anthropogenen CO2-Budgets könnte einen Silberstreif am Horizont darstellen, denn Sedimente und der Ozean bieten wohl stabilere Speicher als terrestrische Biomasse und Bodenkohlenstoff, die anfällig für Dürren, Brände und Landnutzungsänderungen sind.“

Die Forscher haben auch gezeigt, dass der Mensch die Aufnahme von atmosphärischem CO2 durch Ökosysteme mit blauem Kohlenstoff um bis zu 50 % verringert hat. „Wenn sie nicht vor dem Anstieg des Meeresspiegels, der Verschmutzung und der Entwicklung der Küsten geschützt werden, wird die Aufnahme von atmosphärischem CO2 durch die blauen Kohlenstoffsysteme weiter zurückgehen und zu einer zusätzlichen Erwärmung des Klimas beitragen“, sagte Raymond Najjar, Professor an der Pennsylvania State University, der die Studie ebenfalls mitverfasst hat.

Datum: März 16, 2022
Quelle: Princeton Universität


Journal Reference:

  1. Regnier, P., Resplandy, L., Najjar, R.G. et al. The land-to-ocean loops of the global carbon cycleNature, 2022 DOI: 10.1038/s41586-021-04339-9

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