Dürre erhöht die CO₂-Konzentration in der Luft

?kosysteme auf dem Land absorbieren durchschnittlich 30% der menschengemachten CO₂-Emissionen und mildern so den Anstieg der CO₂-Konzentration in der Atmosph?re. Aber Pflanzen brauchen Wasser um zu wachsen. Wenn eine D¨¹rre auftritt und die B?den austrocknen, reduzieren Pflanzen ihre Photosynthese. Sie reduzieren ihre Aktivit?t, um Wasser zu sparen und ihr Gewebe zu erhalten. Dadurch k?nnen sie kein Kohlendioxid mehr aus der Umgebungsluft abscheiden und es verbleibt mehr in der Luft. Dieser Effekt ist im Labor leicht zu beobachten, seinen Einfluss auf den gesamten Planeten zu messen hat sich allerdings als schwierig erwiesen. Eine der gr?ssten Herausforderungen: herauszufinden, wo und wie oft D¨¹rren weltweit auftreten. Vincent Humphrey, Klimaforscher in der Gruppe von Sonia Seneviratne, Professorin f¨¹r Land-Klima-Dynamik an der ETH Z¨¹rich, hat in einer neuen Studie mit innovativer Satellitentechnologie die globale Empfindlichkeit von ?kosystemen gegen¨¹ber Wasserstress berechnet. Die Studie wurde in Zusammenarbeit mit dem Laboratoire des Sciences du Climat et de l'Environnement (Frankreich) und der Universit?t Exeter (Grossbritannien) durchgef¨¹hrt.

Mit Satelliten D¨¹rren messen

Pflanzen k?nnen dank ihrer Wurzeln auch Wasser aus tiefen Bodenregionen erreichen. Herk?mmliche Satelliten sehen aber nur, was an der Oberfl?che passiert und k?nnen nicht messen, wie viel Wasser tief unter der Erde verf¨¹gbar ist. Seit einigen Jahren wird eine neuartige Satellitenmission verwendet, um extrem kleine Ver?nderungen im Schwerefeld der Erde zu messen. Ver?nderungen in der Wasserspeicherung verursachen genau solche kleinen St?rungen des Gravitationsfeldes. Wenn es in einer bestimmten Region eine grosse D¨¹rre gibt, ist die Wassermasse dort geringer und die Schwerkraft in dieser Region etwas schw?cher. Solche Schwankungen sind so klein, dass sie f¨¹r den Menschen nicht wahrnehmbar sind. Aber mit Satellitenmessungen sind Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler in der Lage, gr?ssere Ver?nderungen in der Wassermasse mit einer Genauigkeit von etwa vier Zentimetern ¨¹berall auf dem Planeten abzusch?tzen.

Schnellerer Anstieg in trockenen Jahren

Dank dieser neuen Satellitenbeobachtungen konnten Humphrey und seine Kolleginnen und Kollegen den globalen Einfluss von D¨¹rren auf die Nettokohlenstoffaufnahme der ?kosysteme messen. Sie verglichen die j?hrlichen Ver?nderungen der Gesamtwassermasse ¨¹ber alle Kontinente mit den globalen Messungen des CO₂-Anstiegs in der Atmosph?re. In den trockensten Jahren, wie z.B. im Jahr 2015, haben ?kosysteme etwa 30% weniger Kohlenstoff aus der Atmosph?re entfernt als in einem normalen Jahr. Dadurch stieg 2015 die CO₂-Konzentration in der Atmosph?re, im Vergleich zu normalen Jahren, schneller an. Im feuchtesten Jahr 2011 war das Gegenteil der Fall. Dank einer gesunden Vegetation verlief der Anstieg der CO₂-Konzentration deutlich langsamer. Diese Ergebnisse helfen zu verstehen, warum das atmosph?rische CO₂-Wachstum von Jahr zu Jahr stark schwankt, obwohl die CO₂-Emissionen durch menschliche Aktivit?ten im Vergleich dazu recht best?ndig sind.

Entscheidend bei der ?berwachung von Emissionen

Im letzten Jahrhundert ist die CO₂-Konzentration in der Atmosph?re aufgrund menschlicher Aktivit?ten stetig gestiegen. ?Jetzt, da sich die meisten L?nder der Welt darauf geeinigt haben, die CO₂-Emissionen zu begrenzen, stehen wir vor der Herausforderung, die menschlichen CO₂-Emissionen mit einer h?heren Genauigkeit als je zuvor zu ¨¹berwachen?, sagt Vincent Humphrey. Um die Auswirkungen der Klimapolitik genau beurteilen zu k?nnen, m¨¹ssen die Forscher zun?chst Vegetationsmodelle entwickeln, die die j?hrlichen St?rungen durch nat¨¹rliche ?kosysteme quantifizieren und vorhersagen k?nnen. ?Unsere neuen Ergebnisse beweisen, dass die Auswirkungen von D¨¹rren st?rker sind als bisher von Vegetationsmodellen gesch?tzt?, betont Sonia Seneviratne. Die Beobachtungen m¨¹ssen deshalb in die n?chste Modellgeneration integriert werden. Diese angepassten Modelle k?nnten helfen, CO₂-Emissionen genauer zu bestimmen und dadurch auch besser zu ¨¹berpr¨¹fen, ob die in internationalen Klimaabkommen festgelegten Emissionsziele erreicht werden.