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Studie zu DürreperiodenHitze schmälert die Klimaleistung der Wälder

Waldflächen helfen uns, den Anstieg des CO₂-Gehalts in der Atmosphäre zu dämpfen. Nun zeigt sich aber, dass Hitzesommer wie jener von 2018 diese Wirkung deutlich reduzieren können.

Spuren des heissen Sommers 2018 in einem Wald bei Boncourt im Jura.
Spuren des heissen Sommers 2018 in einem Wald bei Boncourt im Jura.
Foto: Stefan Bohrer (Keystone)

Schon wieder machen Wälder Schlagzeilen. Vor einer Woche waren es die Feuer in der Arktis, die dort zu Rekord-CO2-Emissionen führten. Nun zeigen europäische Studien, dass Hitzesommer die Klimaleistung der Wälder deutlich schmälern können – auch in der Schweiz.

Die Ergebnisse wurden im Fachmagazin «Phil Trans B» veröffentlicht. Darunter ist eine Untersuchung der ETH und Universität Zürich sowie des Forschungsinstituts WSL in Birmensdorf. Sie gibt deutliche Hinweise, dass der Schweizer Wald während ungewöhnlicher Hitze- und Dürreperioden unter dem Strich weniger CO2 speichert als sonst. Die Forschenden beobachteten dieses Phänomen im Hitzesommer 2018 an zwei Waldstandorten in Davos und auf der Lägern bei Zürich.

«Das ist ein ungünstiger Befund, erwartet man doch, dass diese Ökosysteme unter wärmeren Bedingungen einen Beitrag zur Eindämmung des Klimawandels leisten könnten.»

Mana Gharun, ETH Zürich

Ohne gesunde Wälder wäre die Erderwärmung weit stärker. Bäume spielen deshalb im Klimaschutz eine bedeutende Rolle. Sie nehmen das Treibhausgas Kohlendioxid (CO2) aus der Luft auf und speichern es in Form von Kohlenstoff als Biomasse in Blättern, Stamm und Wurzeln. Die Fachleute sprechen von einer Senke. Diese hilft, das klimawirksame Wachstum des CO2-Reservoirs in der Atmosphäre durch die Verbrennung von Kohle, Erdöl und Erdgas zu dämpfen. Die Schweiz profitierte bisher vom intakten Wald. Unser Land erfüllte rund 40 Prozent der Reduktionsverpflichtungen im Rahmen des Kyoto-Protokolls von 2008 bis 2012 dank der Wirkung des Waldes als CO2-Senke. Und auch die Klimaziele für 2020 sind ohne Mithilfe des Waldes wohl nicht zu erreichen.

Nun ist diese Leistung aber nicht in jedem Jahr gleichermassen garantiert. «Die weit verbreitete Meinung, das Wachstum und damit die Senkenleistung steige, wenn es wärmer wird, stimmt eindeutig nicht», sagt Mitautor Roman Zweifel von der WSL. Das beste Beispiel ist der Nadelwald bei Davos. Die hohe Sommerwärme und die längere Vegetationszeit haben den subalpinen Forst zwar dem Temperaturoptimum nähergebracht und deshalb die Photosynthese gesteigert. Doch der Wald hat dabei nicht nur die CO2-Aufnahme und damit das Wachstum erhöht. Denn gleichzeitig trieben die hohen Temperaturen auch die Atmung der Bäume und der Mikroorganismen an, sprich es wurde auch CO2 wieder abgegeben.

Die Bilanz: Die Aufnahme an Kohlenstoff ist gegenüber den Vorjahren 2016 und 2017 gesunken. Noch stärkere Spuren in der CO2-Bilanz hinterliess der Hitzesommer im Tiefland, namentlich im Mischwald auf der Lägern. Dort war beides, die Produktivität und die Senkenleistung, im Vergleich zu den Vorjahren deutlich geringer. «Das ist ein ungünstiger Befund, erwartet man doch, dass diese Ökosysteme unter wärmeren Bedingungen einen Beitrag zur Eindämmung des Klimawandels leisten könnten», sagt Hauptautorin Mana Gharun aus der Gruppe für Graslandwissenschaften an der ETH Zürich in einer Mitteilung der ETH.

Höher gelegene Wiesen profitieren

Etwas anders sieht es beim Grasland aus. Die Wiese auf dem zugerischen Chamau litt unter der Hitze und Dürre. Die Produktivität nahm gemäss der Studie um etwa 20 Prozent ab. Auch die CO2-Aufnahme war geringer. Hingegen: Die montane Wiese bei Früebüel im Zugerland und die alpine Alpweide am Albulapass profitierten von den heissen Verhältnissen, sie produzierten mehr Biomasse und speicherten auch mehr CO2.

Ökosysteme, das zeigt die Studie, reagieren je nach Höhenlage unterschiedlich auf extreme Wetterbedingungen. Während das Wachstum bei Wäldern und auch beim Grasland durch die Temperatur limitiert wird, spielt im Tiefland die Verfügbarkeit von Wasser im Boden eine bedeutende Rolle. Es waren 2018 nicht nur die Temperaturen ungewöhnlich hoch. Der Winter war durch ausgiebige Niederschläge geprägt. Die dicke Schneedecke in den Bergen schmolz jedoch im Frühjahr sehr schnell wegen der warmen Bedingungen. Die Ökosysteme in den Niederungen konnten deshalb die Wasserspeicher im Boden zwar auffüllen, sie reichten aber weniger lang als in höheren Lagen. Zudem regnete es in den Sommermonaten im Vergleich zum langjährigen Durchschnitt viel zu wenig. Die Vegetation fand deshalb während der mehrwöchigen Dürreperiode in den ausgetrockneten obersten Bodenschichten kaum Wasser.

Für die Zukunft verheisst das nichts Positives. Für Roman Zweifel vom WSL ist jedoch der Sommer 2018 nur eine Episode. Normalerweise würden sich Ökosysteme von Einzelereignissen wieder erholen. Wenn sich jedoch Hitze- und Dürreperioden in Zukunft häuften, würde das die Senkenleistung weiter senken. Kommt hinzu: 2018 hat gezeigt, dass selbst ein nasser Winter nicht vor Dürre schützt. Die aktuellen Klimaszenarien für die Schweiz gehen davon aus, dass es in einem warmen Klima im Winter mehr regnet als schneit. Das hiesse: Das Plus an Wasser wird nicht in Form von Schnee gespeichert und fliesst deshalb schnell ab – und nützt also der Vegetation nur beschränkt.

Geringere Klimaleistung in ganz Europa

Die Schweizer Studie gehört zu einem Paket von 17 Studien, die diese Woche in einer Sonderausgabe der Fachzeitschrift «Phil Trans B» veröffentlicht wurden. Die Untersuchungen decken Gebiete ab von Spanien bis Schweden und Finnland, von der Tschechischen Republik über Deutschland, Frankreich bis zu den Niederlanden und Grossbritannien. Was in der Schweiz beobachtet wurde, gilt im Grossen und Ganzen auch für Europa. Das Fazit: Die Kohlenstoffsenken verringerten sich 2018 im Durchschnitt bei 56 Untersuchungsstandorten um 18 Prozent, und die Ernteerträge waren die niedrigsten seit Jahrzehnten. In manchen Teilen Europas profitierte die Vegetation von den nassen Winterverhältnissen. Die CO2-Jahresbilanz war deshalb trotz Sommerdürre ausgeglichen, weil die hohe Bodenfeuchtigkeit während des warmen Frühlings zu einem überdurchschnittlichen Wachstum führte und deshalb mehr CO2 gespeichert wurde.