Jedes Jahr gehen fast überall auf der Welt riesige Waldgebiete in Flammen auf. Eine Ursache für diese Zunahme der Brände sind der Klimawandel und die mit ihm verbundenen Wetterextreme: Hitzewellen und Dürre machen Wälder und Buschland anfälliger für Feuer und erleichtern ihre Ausbreitung. Diese Feuer setzen dann wiederum große Mengen an klimawirksamen Gasen wie Kohlendioxid frei und heizen damit die globale Erwärmung weiter an – eine sich selbst verstärkende Rückkopplung. Wie viele Treibhausgase global durch solche Brände freigesetzt werden, erfassen Klimaforscher vor allem durch Satellitendaten. Anhand der Intensität und Fläche der aus dem Orbit detektierten Brände ermitteln sie deren wahrscheinliche Klimawirkung. Diese Feuer-Klimamodelle werden bislang auch für die Brände verwendet, die in hohen Breiten auftreten – in den Taigas und Tundren der Arktis.
Tundrafeuer schwelen oft im Verborgenen
Auch in der Arktis kommt es durch den Klimawandel immer häufiger zu ausgedehnten und langanhaltenden Bränden. Denn die von Mooren, Marschen und anderen Feuchtgebieten geprägten Permafrostregionen werden zunehmend trockener und feueranfälliger. Hinzu kommt, dass die Brände dort besonders reiche Nahrung finden: In den dauerhaft gefrorenen Böden der Arktis sind gigantische Mengen an organischem Material gespeichert – jahrtausendealte Pflanzenreste, die wegen der vorherrschenden Kälte kaum von Bakterien abgebaut wurden. Entzündet sich auf diesen Böden ein Feuer, setzt es diesen jahrtausendealten Kohlenstoff als CO2 frei. Die sich ausweitenden und häufiger werdenden arktischen Brände tragen damit erheblich zu den globalen Treibhauseffekten durch Feuer bei. „Die borealen Regionen speichern mehr Kohlenstoff als die Atmosphäre und tun dies größtenteils in dicken, brennbaren organischen Bodenschichten“, erklären Johan Eckdahl von der Universität Lund in Schweden und seine Kollegen. „Sie sind eine der durch den Klimawandel und die zunehmende Feuerhäufigkeit am schnellsten wachsenden Quellen von Treibhausgasen.“
Doch wie viel CO2 durch die arktischen Brände freigesetzt wird, könnte bisher stark unterschätzt worden sein, wie die Forschenden erklären. „Viele dieser Feuer mit starker Klimawirkung sehen aus dem Orbit nicht besonders dramatisch aus“, sagt Eckdahl. Denn anders als die durch weithin sichtbare Flammen und brennende Baumkronen sichtbaren Waldbrände können sich die arktischen Brände tief in die organischen Schichten des Permafrosts hineinfressen und dort vom Torf und anderen unzersetzten organischen Materialien des Permafrostbodens zehren. Aus dem Orbit kaum sichtbar, schwelen diese Brände Wochen oder sogar Monate vor sich hin. Selbst unter der winterlichen Schneedecke können die Torffeuer weiterbrennen, wie Studien gezeigt haben. Im folgenden Frühjahr flammen diese „Zombie-Brände“ dann wieder auf und stecken weitere Flächen in Brand.
Bis zu 14-mal mehr CO2
Um herauszufinden, wie gut gängige Feuermodelle die Emissionen arktischer Brände erfassen und wie viel Kohlenstoff bei solchen arktischen Feuern tatsächlich frei wird, haben Eckdahl und sein Team 324 Brände untersucht, die 2018 in verschiedenen Regionen Schwedens auftraten. Sie werteten Satellitendaten für diese Brände aus und führten zusätzlich für 50 Brände Analysen der verbrannten und unverbrannten Böden vor Ort durch, um die Menge des in CO2 umgewandelten Kohlenstoffs zu ermitteln. Das Resultat ihrer Analysen ist eine detaillierte Karte der Feueremissionen, die aufzeigt, wie lokale Bodenbedingungen, Klima und Vegetation das Ausmaß des freigesetzten CO2 beeinflussen. Diese Werte verglichen die Forschenden anschließend mit den Daten aus sechs gängigen Feuermodellen.
Dieser Vergleich enthüllte auffallende Diskrepanzen. Die auf Satellitendaten beruhenden Modelle überschätzten beispielsweise häufig die CO2-Emissionen von intensiven, großen Waldbränden in trockenen Wäldern Südschwedens, wie Eckdahl und sein Team feststellten. Weil die Flammen dieser Brände im Orbit ein starkes Signal erzeugen und die Modelle nicht genau genug sind, ergeben diese höhere Emissionen als tatsächlich entstehen. Umgekehrtes zeigte sich bei den weniger sichtbaren Torffeuern: Ein Brand in einer durch dicke organische Bodenschichten geprägten Region produzierte 14-mal mehr CO2 als die gängigen Modelle kalkulierten. Nach Ansicht von Eckdahl und seinen Kollegen legt dies nahe, dass das wahre Ausmaß der Treibhausgasemissionen durch solche arktischen, weniger sichtbaren Feuer bisher stark unterschätzt wurde. „Schweden ist ein großes Land, aber verglichen mit Sibirien und Kanada ist es ziemlich klein“, sagt Eckdahl. Entsprechend groß könnte der wahre Klimaeffekt der Brände in den riesigen Tundra- und Taigaflächen dieser Länder sein.
Quelle: Johan Eckdahl (Universität Lund, Schweden) et al., Science Advances, doi: 10.1126/sciadv.adw5226
