Nicht jeder Wald kühlt die Erde

B?ume sind beliebt und Aufforstung geniesst eine breite Zustimmung in der Gesellschaft, der Politik und teilweise auch in der Wissenschaft. Gigantische Kampagnen, wie die ?Trillion Tree Campaign?, die vom UNO-Umweltprogramm initiiert wurde, versprechen Klimaschutz durch das Pflanzen von Milliarden von B?umen. Derartige Initiativen zielen darauf ab, die Anzahl B?ume weltweit so schnell wie m?glich zu erh?hen, um klimasch?dliches Kohlendioxid zu binden. Wie viel Land global tats?chlich f¨¹r Aufforstung zur Verf¨¹gung steht, ist bis heute umstritten. Je nach Studie sind es zwischen 150 und 1000 Millionen Hektar, die zwischen 130 und 750 Gigatonnen Kohlendioxid binden k?nnten.  

Verschiedene Aufforstungsszenarien verglichen 

Bisherige Studien untersuchten meist nur einzelne, oft sehr idealisierte Aufforstungsszenarien oder arbeiteten mit vereinfachten Modellen. In einem soeben publizierten Fachartikel haben Forschende unter der Leitung von Robert Jnglin Wills, Professor f¨¹r Klimadynamik der ETH Z¨¹rich, erstmals den Klimaeffekt von drei globalen Aufforstungsszenarien in einem komplexen Erdsystemmodell simuliert und verglichen.

Daf¨¹r haben sie nicht nur die biochemischen Effekte des Aufforstens, also die Aufnahme von Kohlendioxid durch die Photosynthese der B?ume, ber¨¹cksichtigt, sondern auch die biophysikalischen Effekte. Dazu z?hlen die ver?nderte Albedo, also die F?higkeit, Sonnenlicht zur¨¹ckzustrahlen, sowie die Auswirkungen auf die Wasserverdunstung und die ver?nderte Beschaffenheit der Oberfl?che von aufgeforsteten Gebieten, beispielsweise durch Bl?tter statt Gr?ser. 

F¨¹r ihre Modellierung haben die Forschenden drei bestehende und in den Klimawissenschaften oft genutzte Aufforstungsszenarien ausgew?hlt, die unterschiedliche ?konomische und ?kologische Annahmen ¨¹ber Aufforstungsm?glichkeiten treffen. Darunter auch dasjenige eines Teams um Jean-Fran?ois Bastin, das 2019 an der ETH ausgearbeitet wurde, viel Aufmerksamkeit erregte und f¨¹r Kritik sorgte. Trotzdem wird es von vielen internationalen Organisationen bis heute genutzt, um Aufforstungen zu planen.  

Maximale Aufforstung mit K¨¹hleffekt  

Die Forschenden haben f¨¹r die drei Szenarien berechnet, welche biochemischen und biophysikalischen Temperatureffekte die Aufforstungen bis im Jahr 2100 h?tten ¨C und wie sich diese auf das globale Klimasystem auswirken w¨¹rden. Dies unter der Annahme, dass f¨¹r alle drei Szenarien von 2015 bis 2070 W?lder bis zum maximalen Potenzial aufgeforstet werden und die Waldfl?che anschliessend 30 Jahre lang konstant bleibt.

Dabei werden weder Siedlungsfl?chen noch vegetationslose oder eisbedeckte Regionen aufgeforstet, und die Aufforstung auf landwirtschaftlichen Nutzfl?chen wird auf ein Minimum reduziert, um die globale Nahrungssicherheit nicht zu gef?hrden.  

F¨¹r die Simulation nutzten die Forschenden ein Klimamodell, das alle Komponenten des Klimasystems beinhaltet, darunter die Atmosph?re, Ozeane und Land.

Um sicherzustellen, dass die berechneten Effekte tats?chlich auf die Aufforstung zur¨¹ckzuf¨¹hren sind und nicht auf zuf?llige Wetterschwankungen, liessen die Forschenden das Modell f¨¹nfmal mit leicht unterschiedlichen Startbedingungen auf dem ETH-Supercomputer ?Euler? laufen. Die Simulationen dauerten rund vier Monate und produzierten 300 Terabyte an Daten. 

Je nach Szenario nur halb so viel Land n?tig 

Die Ergebnisse waren verbl¨¹ffend: Obwohl sich die aufgeforstete Fl?che um 450 Millionen Hektar unterschied, erzielten zwei der untersuchten Szenarien nahezu die gleiche globale Abk¨¹hlung. Der Unterschied entspricht einer Fl?che, die etwa so gross ist wie alle EU-Staaten zusammen.

?Dass wir den gleichen Klimaeffekt mit signifikant weniger Land erreichen k?nnen, zeigt, dass es wichtiger ist, wo wir pflanzen, als wie viel wir pflanzen?, sagt Nora Fahrenbach, Doktorandin in der Gruppe von Jnglin Wills und Erstautorin der Studie.  

Der Grund f¨¹r diese Effizienzsteigerung liegt in der geografischen Platzierung und dem teilweise gegens?tzlichen Wirken biophysikalischer und biochemischer Prozesse in verschiedenen Breitengraden. W?hrend das Aufforstungsszenario des Teams um Jean-Fran?ois Bastin massive Waldfl?chen in den n?rdlichen Breiten vorsieht, konzentrieren sich effizientere Ans?tze auf Regionen, in denen die B?ume ihre K¨¹hlwirkung besser entfalten k?nnen.  

Das gr?sste Potenzial f¨¹r einen k¨¹hlenden Effekt auf das lokale und globale Klima liegt in den Tropen, vor allem im Amazonasbecken und in West- und S¨¹dostafrika. Die B?ume speichern dort nicht nur effizient Kohlenstoff (biochemische K¨¹hlung), sondern k¨¹hlen ihre Umgebung auch lokal durch eine hohe Verdunstungsrate (biophysikalische K¨¹hlung). In S¨¹dostasien sind dieselben Effekte zu beobachten, wenn auch weniger ausgepr?gt.  

In den hohen n?rdlichen Breiten hingegen, etwa in Sibirien, Kanada, Alaska und weiten Teilen Nordamerikas, ist grossfl?chige Aufforstung meist nicht Klima k¨¹hlend. Diese Gebiete sind oft monatelang von Schnee und Eis bedeckt, die das Sonnenlicht stark reflektieren.

Bei Aufforstungen f¨¹hren die dunklen Baumkronen, die aus der Schneedecke herausragen, dazu, dass mehr Sonnenstrahlung absorbiert wird. Dieser Albedo-Effekt f¨¹hrt zu einer lokalen Erw?rmung, die in Kombination mit Klimaeffekten aus anderen Regionen die K¨¹hlwirkung durch die CO?-Aufnahme der B?ume teilweise oder sogar ganz aufheben. ?Indem wir Aufforstung in n?rdlichen Regionen meiden und uns stattdessen auf die Tropen konzentrieren, wird die Aufforstung zu einem weitaus effizienteren Instrument f¨¹r den Klimaschutz?, erkl?rt Fahrenbach. 

Lokale Eingriffe mit globalen Konsequenzen 

Mithilfe einer statistischen Methode wiesen die Forschenden zudem nach, dass Aufforstungen die atmosph?rische und ozeanische Zirkulation beeinflussen. Das bedeutet: Ein neuer Wald kann Temperatur und Niederschl?ge in Regionen ver?ndern, die tausende von Kilometern entfernt liegen.

?berraschenderweise variierten diese nicht-lokalen Effekte drastisch zwischen den drei Szenarien. Ob eine Region w?rmer oder k¨¹hler wurde, hing nicht nur von den B?umen vor Ort ab, sondern auch davon, wo andernorts auf der Erde zus?tzlich W?lder gepflanzt wurden. Dies macht deutlich, dass Aufforstungen nicht nur lokal wirken, sondern globale Konsequenzen haben. 

Fahrenbach r?umt ein, dass sie sich einzig die Auswirkungen der Aufforstungsszenarien auf das Klima angeschaut hat, nicht jedoch diejenigen auf Biodiversit?t, ?kosysteme und die im Wald lebenden Menschen. Zudem wurden die Auswirkungen der verschiedenen Szenarien bislang nur mit einem Klimamodell berechnet.

Idealerweise w¨¹rde man Ergebnisse aus verschiedenen Modellen vergleichen, was jedoch zeit- und kostenintensiv ist. Dennoch st¨¹nden die Erkenntnisse nicht isoliert da, betont Fahrenbach: Ein Vergleich mit bestehenden Beobachtungsdaten und anderen Modellierungen st¨¹tzten die zentralen Ergebnisse der Studie.

?Dass tropische W?lder das Klima effektiver k¨¹hlen als W?lder in hohen n?rdlichen Breiten, ist schon l?nger bekannt?, erkl?rt die Forscherin. ?Mit unserem Vergleich liefern wir der Politik nun aber erstmals eine wissenschaftliche Entscheidungsgrundlage, welche Fl?chen weltweit das gr?sste Potenzial f¨¹r eine effektive Klimak¨¹hlung bieten.? 

Systematisch und mit globaler Perspektive 

K¨¹nftige Aufforstungen m¨¹ssten international koordiniert werden, sagt Fahrenbach. Nur so k?nnten ineffiziente Aufforstungsprojekte verhindert werden. Zurzeit fehle jedoch eine globale Institution daf¨¹r. Es sei zudem erstaunlich, dass auch internationale Vereinbarungen wie das Pariser Klimaabkommen oder die UNO-Initiative REED+ W?lder einzig als Kohlenstoffsenken betrachteten und die biophysikalischen Effekte aufs Klima nicht ber¨¹cksichtigten.

?Auch ich habe gerne B?ume, aber wenn wir aufforsten, muss das systematisch, wissenschaftlich fundiert und mit einer globalen Perspektive geschehen?, so Fahrenbach. 

Sie pl?diert deshalb f¨¹r eine ?klimasmarte? Aufforstung und r?t, nur dort B?ume zu pflanzen, wo diese tats?chlich positive Effekte aufs Klimasystem haben ¨C und niemals in Monokulturen, die besonders anf?llig f¨¹r Krankheiten und Br?nde sind. Zudem betont die Klimawissenschaftlerin, dass sich der Klimawandel durch Aufforsten nicht aufhalten l?sst.

In den grossen Aufforstungsszenarios liesse sich die globale Durchschnittstemperatur bis zum Jahr 2100 um maximal 0,25 Grad senken. Dieser Beitrag sei zwar wertvoll, aber im Vergleich zur notwendigen K¨¹hlung der Erde begrenzt. ?Es f¨¹hrt kein Weg an einer drastischen und schnellen Senkung der fossilen Emissionen vorbei?, so die Forscherin.