Warum die Waldbrände in der Arktis mehr Kohlenstoff freisetzen als je zuvor

Der Rauch von Hunderten von Waldbränden verdunkelte in diesem Sommer den Himmel über dem Landesinneren von Alaska. Der Bundesstaat erlebte den schnellsten Start in die Feuersaison, den es je gab, und das unter heißen und trockenen Bedingungen.

Zehntausende von Blitzeinschlägen haben nach Angaben des Bureau of Land Management Alaska Fire Service die meisten aktiven Brände ausgelöst. Bis Ende August waren im gesamten Bundesstaat mehr als 3 Millionen Hektar verbrannt - etwa das Dreifache dessen, was in einem durchschnittlichen Jahr vorkommt, aber in einer sich erwärmenden Welt nicht mehr ungewöhnlich.

Da die Temperaturen in der Arktis durch den Klimawandel schneller steigen als im globalen Durchschnitt, verlagern sich die Waldbrände in Richtung der Pole, wo sich die Flammen durch die borealen Wälder und die Tundra ausbreiten und über
t Mengen an Treibhausgasen aus dem kohlenstoffreichen organischen Boden freisetzen. Grafik: https: //tmsnrt.rs/3ewSUmI

Letztes Jahr haben die Waldbrände in Sibirien etwa 65.000 Quadratmeilen (168.000 Quadratkilometer) des sibirischen Waldes verbrannt, eine Fläche fast so groß wie Kambodscha. Diese Waldbrände hüllten die Region monatelang in beißenden Rauch, der zum Teil zum ersten Mal den Nordpol erreichte, und stellten einen ernüchternden neuen Rekord für den Anteil der Kohlenstoffemissionen in den höchsten Breitengraden der Welt auf.

Die Republik Sacha war die arktische Region, die am stärksten von den Bränden betroffen war, die weite Teile der Lärchenwälder vernichteten. Bis zum Ende des Sommers wurden in dieser Region fast 50 % mehr Kohlenstoff freigesetzt als in jedem anderen Jahr der letzten zwei Jahrzehnte.

Arktische Waldbrände, die oberhalb des 66. Breitengrades im Norden ausbrachen, setzten im Jahr 2021 schätzungsweise 16 Millionen Tonnen Kohlenstoff frei - das entspricht in etwa den jährlichen Kohlendioxid (CO2)-Emissionen Perus - so ein Bericht des Copernicus Climate Change Service.

Die Wissenschaftler zählen die Feueremissionen als Kohlenstoff und nicht als CO2, weil sie neben der Klimaerwärmung auch die Auswirkungen auf die Luftqualität bewerten.

Die Brände in der Arktis und in den borealen Regionen sind seit 2003 in einer Weise ausgebrochen, wie wir es in den Satellitenaufzeichnungen noch nicht gesehen haben", sagte der Wissenschaftler Brendan Rogers vom Woodwell Climate Research Center in Massachusetts.

Obwohl die verkohlten borealen Wälder und die Tundra immer noch nur 3 % der jährlich weltweit verbrannten Fläche ausmachen, sind diese Waldbrände aufgrund des Reichtums ihrer Böden für etwa 15 % der jährlichen weltweiten Kohlenstoffemissionen aus Bränden verantwortlich - und diese Zahl wächst. Eine Reuters-Analyse des Global Fire Assimilation System des Copernicus Atmosphere Monitoring Service ergab, dass Waldbrände in hohen Breitengraden im Jahr 2021 für einen größeren Anteil an den gesamten globalen Feueremissionen verantwortlich waren als in jedem anderen Jahr seit Beginn der Überwachung im Jahr 2003, wobei fast ein Drittel der gesamten Kohlenstoffemissionen des letzten Jahres durch Waldbrände freigesetzt wurde.

Brände in den niedrigsten Breitengraden, zwischen 60 Grad Süd und 30 Grad Nord, einschließlich der Brände, die absichtlich durch Abholzung oder landwirtschaftliche Rodung gelegt wurden, waren für etwas mehr als die Hälfte aller Emissionen verantwortlich. Die Brände zwischen 30 und 60 Grad Nord, also etwa zwischen Nordafrika und Skandinavien, waren für die restlichen 18% verantwortlich.

ARKTISCHER TREIBSTOFF

Waldbrände sind ein natürlicher Bestandteil der Ökosysteme der arktischen Tundra und der borealen Wälder. Einige Kiefern sind sogar auf die Hitze des Feuers angewiesen, um ihre Zapfen zu öffnen, damit sich die Samen ausbreiten können.

Doch der Klimawandel hat in den letzten Jahren die Häufigkeit und das Ausmaß der Waldbrände in der Arktis und den borealen Wäldern verändert.

Der polare Jetstream, der normalerweise die Luft zwischen den mittleren und nördlichen Breiten zirkulieren lässt, verlangsamt sich und bleibt manchmal tagelang oder wochenlang stecken, was zu heftigen Hitzewellen und trockener Luft führt.

Im Gegenzug wird die Arktis zunehmend von Hitzewellen heimgesucht. Im März 2022 war es in der Arktis insgesamt mehr als 3 Grad Celsius wärmer als im Durchschnitt der Jahre 1979 bis 2000. In Norwegen wurden Rekorde gebrochen, da die Temperaturen um mehr als 30 Grad Celsius über dem Normalwert für diese Jahreszeit lagen.

Obwohl sich die Arktis etwa viermal so schnell erwärmt hat wie der Rest der Welt, "sind es die Extreme, die für das Feuer wichtig sind - Dürren, Hitzewellen, Gewitterstürme", sagte der Erdsystemwissenschaftler Sander Veraverbeke von der Vrije Universiteit Amsterdam. "Das ist es, was in Sibirien passiert."

Im Juni 2020 wurde in der russischen Stadt Verkhoyansk, die am 67. Breitengrad liegt, ein neuer arktischer Temperaturrekord von 38C (100F) registriert, so die World Meteorological Organization.

Auch die Zahl der Blitze, die die meisten Waldbrände im Norden entfachen, hat in den hohen Breitengraden zugenommen. Nach Angaben von Wissenschaftlern der University of Alaska Fairbanks ist die Zahl der Blitzeinschläge in Alaska zwischen Mitte der 1980er Jahre und 2015 um 17% gestiegen.

"An einigen Orten gab es einen erstaunlichen Anstieg", sagte Randi Jandt, ein Feuerökologe an der University of Alaska Fairbanks, und stellte fest, dass die sommerliche Blitzaktivität in Nord-Zentral-Alaska im gleichen Zeitraum um etwa 600% zunahm.

Das hängt mit der wärmeren Luft in dem US-Bundesstaat zusammen, wo die Durchschnittstemperatur in den brandgefährdeten Gebieten Alaskas seit 1979 um mehr als 2 Grad Celsius (3,6 Fahrenheit) gestiegen ist.

Blitzgezündete Brände haben sich in Alaska und den Nordwest-Territorien seit 1975 mehr als verdoppelt, wie 2017 in der Zeitschrift Nature Climate Change veröffentlicht wurde.

Alle drei Trends - häufigere Temperaturextreme, Verlangsamung der Luftzirkulation und zunehmende Blitzeinschläge - werden sich in den kommenden Jahren voraussichtlich verschärfen und zu einer noch besorgniserregenderen Zukunft führen, in der die Waldbrände im Norden die Bemühungen der Welt zur Eindämmung der Klimaerwärmung in Frage stellen könnten.

Eine Studie, die im April in der Zeitschrift Science Advances veröffentlicht wurde, geht davon aus, dass Waldbrände in den borealen Wäldern Nordamerikas bis zum Jahr 2050 kumulativ fast 12 Milliarden Tonnen Kohlendioxid freisetzen könnten, was etwa einem Drittel der globalen energiebedingten CO2-Emissionen im Jahr 2021 entspricht.

DIE BEDROHUNG IM UNTERGRUND

Die Treibhausgasemissionen, die während eines Waldbrandes freigesetzt werden, sind nicht einmal die größte Sorge. Wissenschaftler schätzen, dass in den nördlichen Permafrostgebieten der Welt 1,5 Billionen Tonnen Kohlenstoff gespeichert sind - mehr als doppelt so viel wie bereits in der Atmosphäre vorhanden ist.

Feuer macht den Permafrostboden, der das ganze Jahr über gefroren bleibt, anfälliger für Tauwetter, da es die oberen isolierenden Schichten der Vegetation und des Bodens abträgt. Wenn dies geschieht, beginnen uralte organische Materialien - tote Pflanzen und Tiere
- sich zu zersetzen und setzen ihren Kohlenstoff frei. Grafik: https: //tmsnrt.rs/3itHMTN

"Das ist ein doppelter Schlag" an Emissionen, sagte Sue Natali, ebenfalls vom Woodwell Climate Research Center.

Aber diese Permafrost-Emissionen nach den Bränden wurden in den Klimamodellen nicht berücksichtigt. Die Messungen beruhen auf langfristigen Feldbeobachtungen, die in abgelegenen und eisigen Gebieten nur schwer zu bekommen sind. Auch der Abbruch der Beziehungen zu Russland nach dem Einmarsch in die Ukraine im Februar könnte die Datenerfassung beeinträchtigen. Etwa die Hälfte der gesamten arktischen Landmasse liegt in Russland.

Das Global Fire Assimilation System von Copernicus, das Reuters für seine Analyse verwendet hat, berücksichtigt auch nicht die Emissionen nach Bränden.

Das bedeutet, dass die Welt die Auswirkungen der Brände in den hohen Breitengraden auf den Kohlenstoffkreislauf der Welt wahrscheinlich unterschätzt.

"Dies ist eine Quelle von Treibhausgasen, die in die Atmosphäre gelangen und weiter zur Klimaerwärmung beitragen können, mit der wir nicht wirklich gerechnet haben", sagte Natali.

WELT IN BRAND

Während der rasante Anstieg der Waldbrandaktivität in der Arktis für die Wissenschaftler alarmierend ist, schrumpfte die weltweite Fläche, die jedes Jahr brennt, zwischen den späten 1990er Jahren und 2015 um etwa 25 %, so eine 2017 in der Zeitschrift Science veröffentlichte Studie.

Dieser Abwärtstrend ist weitgehend auf Afrika zurückzuführen. Neue Weideflächen und Straßen haben Brandschneisen geschaffen, die ein Übergreifen der Flammen auf das Grasland verhindern, und die nördlichen Savannen gehen in tropische Wälder über. Dies hat auch zu einem Rückgang der weltweiten Feueremissionen seit Beginn der Überwachung im Jahr 2003 geführt, obwohl neue regionale Emissionsschwerpunkte entstanden sind, wie z.B. in der Arktis und im Westen Nordamerikas. Und die Menschen brennen die dichten tropischen Ökosysteme der Welt immer noch absichtlich ab.

Jedes Jahr verbrennen Landwirte große Teile der kohlenstoffreichen Torfgebiete Südostasiens und des Amazonas-Regenwaldes, um landwirtschaftliche Flächen zu roden, was zu erheblichen Emissionen führt. Eine 2021 in der Zeitschrift Nature veröffentlichte Studie ergab, dass die Brände im brasilianischen Amazonasgebiet jährlich etwa 1,5 Milliarden Tonnen Kohlendioxid freisetzen.

Auch sind nicht alle Emissionen gleich hoch. Obwohl jedes Jahr mehr als 1 Million Quadratmeilen in Afrika in Flammen aufgehen, bieten Gräser weniger Brennmaterial als der boreale Wald, was zu weniger Emissionen pro verbrannter Quadratmeile führt.

Die Gesamtemissionen von Grasland sind einfach deshalb höher, weil "viel mehr Land brennt, obwohl der Brennstoff weniger dicht ist", so Christine Wiedinmyer, Wissenschaftlerin an der Universität von Colorado Boulder.

Aber Gräser wachsen auch schnell nach und binden den Kohlenstoff, der bei der Verbrennung freigesetzt wurde. Die verkohlten borealen Wälder hingegen könnten mehr als ein Jahrhundert brauchen, um wieder zu wachsen und den verlorenen Kohlenstoff zu binden.

Außerdem sind Brände, die von Landwirten gelegt werden, um Land zu roden, viel leichter zu kontrollieren als wütende Infernos in abgelegenen, nördlichen Ökosystemen.

Dennoch können die arktischen Wälder nicht ewig brennen. Nach drei schlimmen Jahren mit Waldbränden in Sibirien "gibt es irgendwann nichts mehr zu brennen", so Veraverbeke. "Vielleicht ist das ein wenig hoffnungsvoll."