Amazonas-Kipppunkt: Weniger Monsun-Regen durch Entwaldung
Potsdam Institut für Klimafolgenforschung

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Lesedauer 2 Minuten.

Die Auswirkungen der globalen Erwärmung, der Entwaldung und der intensivierten Landnutzung können zu einer kritischen Destabilisierung des südamerikanischen Monsuns führen. Das ist das Ergebnis einer jetzt im Fachjournal Science Advances veröffentlichten Studie. Ist der Punkt der kritischen Destabilisierung einmal überschritten, ist in weiten Teilen des südamerikanischen Kontinents mit deutlich weniger Niederschlag zu rechnen. Dies hätte wiederum erhebliche Auswirkungen auf die Stabilität des Amazonas-Regenwaldes. Auch Gebiete, die noch nicht direkt von Landnutzungsänderungen betroffen sind, wären dann von existentiellen Schäden bedroht.

In ihrer Studie haben Forschende des Potsdam-Instituts für Klimafolgenforschung (PIK) und der Universität Tromsø (UiT) untersucht, wie Veränderungen von Waldschäden und der Monsunzirkulation miteinander zusammenhängen. „Waldverluste durch direkte Abholzung, Dürren und Brände können das Klima in Südamerika demnach erheblich verändern und dazu führen, dass die komplexen Kopplungsmechanismen zwischen Amazonas-Regenwald und südamerikanischer Monsunzirkulation einen kritischen Punkt der Destabilisierung überschreiten. Die hier vorgestellten Ergebnisse deuten auf eine bevorstehendn Verschiebung im Amazonas-Ökosystem hin, wenn die Abholzung und die globale Erwärmung nicht gestoppt werden“, sagt der Erstautor der Studie, Nils Bochow, von der Universität Tromsø, Norwegen und dem Potsdam-Institut für Klimafolgenforschung (PIK).

Signifikante Anzeichen für abnehmende Stabilität des Monsunsystems

Der Feuchtigkeitsaustausch, der zwischen Regenwald und Atmosphäre über Niederschlag und die Verdunstung erfolgt, ist ein Schlüsselmechanismus für das südamerikanische Hydroklima und die Stabilisierung des Amazonasgebiets insgesamt: Ein großer Teil des Regens in den westlichen Teilen des Amazonasgebiets und im südlichen Südamerika stammt aus der Verdunstung durch Amazonasbäume selbst. Für das Funktionieren des südamerikanischen Monsuns und damit auch für die Verfügbarkeit der Feuchtigkeit, die der Amazonas-Regenwald zum Überleben braucht, ist dieser Feuchtigkeitsaustausch entscheidend. Vor allem im östlichen Amazonasgebiet, wo in den letzten Jahren am stärksten abgeholzt wurde, erhöht die Schädigung des Waldes jedoch das Risiko, dass dieser Feuchtigkeitsaustausch unterbrochen wird. Anhand eines dynamischen Simulationsmodells der komplexen Wechselwirkungen zwischen Regenwald und Atmosphäre konnten die Forschenden des PIK und der UiT zunächst die Auswirkungen der Entwaldung auf den Feuchtigkeitstransport in Südamerika vorhersagen. In Beobachtungsdaten konnten sie auf der Grundlage der Ergebnisse der Simulationen dann entsprechende, signifikante Anzeichen dafür erkennen, dass die Stabilität des südamerikanischen Monsunsystems in den letzten Jahrzehnten tatsächlich abgenommen hat. Vermutet wird, dass diese Entwicklung eine Reaktion auf den anhaltenden Klima- und Landnutzungswandel und die daraus resultierende Degradierung des Amazonas ist.

„Ein Zusammenbruch des gekoppelten Regenwald-Monsum-Systems würde in weiten Teilen Südamerikas zu einem erheblichen Rückgang der Niederschläge führen“, so PIK-Forscher und Koautor Niklas Boers. Aufgrund der Komplexität dieses Systems ist eine Abschätzung der Auswirkungen eines Zusammenbruchs des Monsuns jedoch noch mit großen Unsicherheiten verbunden. Die Niederschläge würden vor allem im westlichen Amazonasgebiet und weiter stromabwärts der atmosphärischen Strömung in Richtung der Subtropen stark abnehmen. Dadurch wäre der tiefe westliche Amazonas-Regenwald von einem großflächigen Absterben bedroht. Dies würde wiederum zu einer erheblichen zusätzlichen globalen Erwärmung führen, aufgrund der zusätzlichen Freisetzung von Treibhausgasen durch die absterbenden Bäume. Ein Rückgang des südamerikanischen Monsuns hätte auch potenziell dramatische Folgen für die Ernährungssicherheit; im La-Plata-Becken mit seiner extensiven Landwirtschaft beispielsweise hängen die Niederschläge entscheidend von der Feuchtigkeitszufuhr aus dem Amazonas ab.

Die Studie liefert zwar wichtige Hinweise darauf, dass es einen kritischen Punkt der Destabilisierung für das gekoppelte Regenwald-Monsun-System gibt und dieser näher rückt, doch lassen sich zum jetzigen Zeitpunkt keine Rückschlüsse auf die genaue Position dieses Kipppunkts oder auf seinen Zeitpunkt ziehen, betonen die Autoren. „Unsere Studie setzt den südamerikanischen Monsun auf die Landkarte der potenziellen Kipppunkte des Erdsystems. Sie bestätigt auch die bestehenden Befürchtungen hinsichtlich des Amazonas-Regenwaldes. Der Übergang würde zu wesentlich trockeneren Bedingungen führen, unter denen der Regenwald wahrscheinlich nicht mehr erhalten werden könnte“, erklärt Niklas Boers.
Artikel: Nils Bochow, Niklas Boers (2023): The South American monsoon approaches a critical transition in response to deforestation. Science Advances 9 (40). [DOI:10.1126/sciadv.add9973]

Weblink zum Artikelhttp://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.add9973



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Weniger Regen im Wald: Amazonas-Gebiet noch weniger trockenresistent als angenommen
Potsdam-Institut für Klimafolgenforschung

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Lesedauer 3 Minuten.
  • Der Amazonas-Regenwald produziert einen Großteil seiner eigenen Niederschläge durch ein sich selbst verstärkendes System des Feuchtigkeits-Recyclings zwischen Wald und Atmosphäre. Dieses Kreislaufsystem wird durch häufigere Dürren, wie sie bei der derzeitigen globalen Erwärmung vorhergesagt werden, stark beeinträchtigt werden.
  • Der gesamte Wald ist in diesem Kreislaufsystem miteinander vernetzt. Folglich greifen Schäden in einer Region auf benachbarte Regionen über, was den Gesamtschaden um ein Drittel erhöhen kann.
  • Am stärksten gefährdet sind die südöstlichen und südwestlichen Randgebiete des Waldes, wo menschliche Aktivitäten wie Abholzung, Entwaldung und Beweidung die Probleme des grünen Riesen noch verschärfen.

Für jeden dritten Baum, der im Amazonas-Regenwald vertrocknet, stirbt ein vierter Baum – auch wenn er nicht direkt von Dürre betroffen ist. Das ist, vereinfacht ausgedrückt, das Ergebnis einer Netzwerkanalyse, mit der Forschende die komplexen Abläufe in einer der wertvollsten und artenreichsten Kohlenstoffsenken der Erde untersucht haben. Am stärksten gefährdet, sich in eine Savanne zu verwandeln, sind die Regionen an den südlichen Rändern des Waldes, wo kontinuierliche Rodung für Weideland oder Soja der Belastbarkeit des Waldes schon seit Jahren zusetzt.

Weil der Klimawandel dem Amazonasbecken immer häufigere und schwerere Dürreperioden beschert, könnte der Regenwald in Südamerika Teile seines Regens verlieren – und damit die Basis seiner Feuchtigkeitsversorgung. Dieser Mangel an Regen ist für den Wald lebensbedrohlich, denn er atmet Wasser: Sobald es geregnet hat, nimmt der Boden ebenso viel davon auf wie die Pflanzen, und beide geben durch Verdunstung und Transpiration eine große Menge wieder ab. Durch dieses atmosphärische Feuchtigkeitsrecycling macht der Wald einen Großteil seines eigenen Wetters und erzeugt bis zur Hälfte der Niederschläge im Amazonasbecken. Auch wenn dieses System hocheffizient ist, hängt es letztendlich davon ab, wie viel Wasser ins System eingebracht wird.

Das Forschungsteam hat nun herausgefunden, dass selbst wenn eine Trockenperiode nur eine bestimmte Region des Waldes betrifft, der Schaden um den Faktor 1,3 über diese Region hinausgeht: Da der fehlende Regen das Wasserrecycling-Volumen stark verringert, wird es auch in den benachbarten Regionen weniger Niederschlag geben, wodurch noch mehr Teile des Waldes unter erhebliche Belastungen geraten. „Intensivere Dürreperioden drohen, Teile des Amazonas-Regenwaldes auszutrocknen. Wenn die Walddecke dünner wird, führt das aufgrund des Netzwerkeffekts zu weniger Wasser im System insgesamt und damit zu unverhältnismäßig mehr Schäden“, erklärt Nico Wunderling, Autor und Forscher am Potsdam-Institut für Klimafolgenforschung. „Und noch etwas ist wichtig: Wir haben zwar die Auswirkungen der Dürre untersucht, aber diese Regel gilt auch für die Entwaldung. Das heißt, wenn man einen Hektar Wald abholzt, zerstört man eigentlich 1,3 Hektar.“

Das neue Normal wird deutlich trockener

Die Klimawissenschaft sagt voraus, dass außergewöhnlich trockene Jahre wie 2005 und 2010 im Amazonasgebiet ab 2050 zur neuen Normalität werden könnten, wobei bis 2060 in bis zu neun von zehn Jahren eine hundertjährige Dürre auftreten dürfte. Die Auswirkungen solcher Dürreperioden auf die Waldsysteme im Amazonasgebiet sind jedoch verschieden. „Im Amazonasgebiet sind Bäume und Waldsysteme unterschiedlich an die Wasserverfügbarkeit angepasst, da es in einigen Regionen eine ausgeprägte Trockenzeit gibt, während es in anderen das ganze Jahr über regnet. Diese lokalen Anpassungen werden von uns ausdrücklich berücksichtigt, da sie im Klimawandel Segen oder Fluch sein können“, sagt Boris Sakschewski, Mitautor der Studie und ebenfalls am Potsdam-Institut tätig. „Wir stellen trotzdem fest, dass selbst die an starke Trockenzeiten angepassten Teile des Amazonas eine neue Klimanormalität nicht unbedingt überleben werden und das Risiko hoch ist, dass sich ganze Landstriche in Savanne oder gar völlig baumlose Landschaft verwandeln. Die Folgen für die Artenvielfalt wären katastrophal – ebenso wie die für das lokale, regionale und globale Klima.“

„Trotzdem: Es ist noch nicht alles verloren“, sagt Ricarda Winkelmann, Mitautorin der Studie und Leiterin der Kippelementforschung am Potsdam-Institut. „Unsere Simulationen zeigen keine endlose Verschlimmerung. Das liegt daran, dass ein großer Teil des Waldes noch relativ stabil ist. Die Netzwerkeffekte von Trockenperioden sind wahrscheinlich auf bestimmte Gebiete im Südosten und Südwesten des Waldes beschränkt – und das sind genau jene Gebiete, in denen der Wald bereits stark gelitten hat durch die menschliche Rodung von Wald für Weideflächen oder Soja. Wir können also noch viel tun, um den Amazonas zu stabilisieren, denn die Erhaltung des Waldes und der Leistungen seines Ökosystems ist von größter Bedeutung für die Klimastabilität vor Ort und auf der ganzen Welt. Und wir wissen, wie wir das tun können: indem wir den Regenwald vor der Abholzung schützen und die Treibhausgasemissionen rasch reduzieren, so dass eine weitere Erderwärmung begrenzt wird.“

Artikel: Nico Wunderling, Arie Staal, Boris Sakschewski, Marina Hirota, Obbe A. Tuinenburg, Jonathan F. Donges, Henrique M. J. Barbosa, Ricarda Winkelmann (2022): Recurrent droughts increase risk of cascading tipping events by outpacing adaptive capacities in the Amazon rainforest.Proceedings of the National Academy of Sciences [DOI: 10.1073/pnas.2120777119]

Weblink zum Artikel: https://www.pnas.org/doi/full/10.1073/pnas.2120777119

Titelfoto: David Riaño Cortés via Pexels



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