{"id":103603,"date":"2024-11-30T10:25:43","date_gmt":"2024-11-30T09:25:43","guid":{"rendered":"https:\/\/www.sonnenseite.com\/?p=103603"},"modified":"2024-11-30T10:38:12","modified_gmt":"2024-11-30T09:38:12","slug":"von-negativemissionen-und-kohlenstoffsenken-klimafakten-teil-5","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.sonnenseite.com\/de\/umwelt\/von-negativemissionen-und-kohlenstoffsenken-klimafakten-teil-5\/","title":{"rendered":"Von Negativemissionen und Kohlenstoffsenken: Klimafakten – Teil 5"},"content":{"rendered":"\n

Ein Erkl\u00e4rungsversuch von Matthias H\u00fcttmann<\/a>

Der menschengemachte, beschleunigte Klimawandel, besser als Klimakatastrophe benannt, wird immer mehr zur Ursache von Extremwettersituationen, ist mitverantwortlich f\u00fcr das rasante Artensterben, f\u00fchrt zu Landflucht und Migration, sozialen Verwerfungen und vielem mehr. Aber auch wenn das alles wissenschaftlich unumstritten ist, so ist unser Hintergrundwissen oft nur rudiment\u00e4r, sind Zusammenh\u00e4nge nur bedingt bekannt. In einer losen Reihe wollen wir deshalb dar\u00fcber informieren.

In diesem f\u00fcnften Teil besch\u00e4ftigen wir uns mit nat\u00fcrlichen Kohlenstoffsenken<\/a>, also vor allem Kohlenstoffreservoiren unserer Biosph\u00e4re. Sie sorgen im Wechselspiel mit Kohlenstoffquellen f\u00fcr ein stabiles Klima im Holoz\u00e4n, der aktuellen Klimaepisode der Erdgeschichte, die wie f\u00fcr uns gemacht ist, oder besser gesagt: die uns gepr\u00e4gt und geleitet hat. Wie fragil dieses Klima ist, wurde ja bereits in den anderen Teilen dieser Reihe angedeutet. Und dass das Klima trotz der massiven Freisetzung fossiler Emissionen noch nicht eskaliert ist, liegt vor allem an den nat\u00fcrlichen Kohlenstoffsenken. Auch wenn technische Ma\u00dfnahmen zur R\u00fcckf\u00fchrung von Treibhausgasen denkbar sind – heutzutage steht dabei vor allem die Technologie des Carbon Capture and Storage (CCS) im Zentrum der Debatten -, sind diese nicht Thema dieses Teils unserer Klimafakten. Wenn Sie sich genauer f\u00fcr diese Thematik interessieren: Die vielf\u00e4ltigen technischen Ma\u00dfnahmen, die gerne auch unter dem Fachbegriff des Geoengineerings<\/a> zusammengefasst werden, hatten wir bereits in dieser 9-teiligen Serie<\/a> beschrieben. Passend dazu noch ein wenig optimistischer aktueller Realit\u00e4tscheck<\/a> des Massachusetts Institute of Technology (MIT) zum Verfahren Direct Air Capture (direkte Luftabscheidung, DAC)<\/a>.

Zerst\u00f6rung planetarer Mechanismen<\/strong>
Wir zerst\u00f6ren sukzessive die eigentlich riesigen nat\u00fcrlichen CO2<\/sub>-Senken an Land und im Meer, w\u00e4hrend wir gleichzeitig mehr und mehr Treibhausgase emittieren. Wir arbeiten folglich von zwei Seiten an der Zerst\u00f6rung unserer Lebensgrundlagen. Neben einer drastischen Reduktion der Klimagasemissionen m\u00fcssen daher unbedingt die nat\u00fcrlichen Senken gesch\u00fctzt und, wo immer m\u00f6glich, reaktiviert werden. Denn Kohlenstoffsenken k\u00f6nnen gar zu Kohlenstoffquellen mutieren. Michael E. Mann schreibt in seinem aktuellen Buch \u201eMoment der Entscheidung\u201c<\/a> beispielsweise: \u201eWaldbr\u00e4nde vom Amazonas bis zur Arktis setzen jedes Jahr Milliarden Tonnen CO2<\/sub> frei. Eine Studie aus dem Jahr 2020<\/a>, die in der Fachzeitschrift Nature ver\u00f6ffentlicht wurde, ergab, dass die Kohlenstoffaufnahme der tropischen W\u00e4lder in den 1990er Jahren ihren H\u00f6hepunkt erreichte und seitdem aufgrund von Abholzung, Landwirtschaft und den Auswirkungen des Klimawandels zur\u00fcckgegangen ist. Bei der derzeitigen Abholzungsrate, k\u00f6nnte der gr\u00f6\u00dfte Regenwald der Welt \u2013 der Amazonas, er hat in den letzten vier Jahrzehnten mehr als 600 Millionen Hektar verloren \u2013 in den n\u00e4chsten zehn Jahren von einer Netto-Kohlenstoffsenke zu einer Netto-Kohlenstoffquelle werden. Das ist wieder einmal fr\u00fcher, als es Klimamodelle vorhergesagt haben.\u201c

Wirkungsweise
<\/strong>Kohlenstoffsenken sind Reservoire, die CO2<\/sub> aufnehmen k\u00f6nnen und damit verhindern, dass dieses in der Atmosph\u00e4re angereichert wird. Sie k\u00f6nnen auch dazu beitragen, Treibhausgase zu entfernen und damit sogar die CO\u2082-Konzentration in der \u2060Atmosph\u00e4re\u2060 reduzieren. Daher werden sie auch bisweilen auch als Negativemissionen bezeichnet. Geologisch betrachtet, also auf lange Zeitr\u00e4ume der Erdgeschichte gesehen, gab es schon immer ein Wechselspiel zwischen Emission und Speicherung, auch Kohlenstoffzyklus oder Kohlenstoffkreislauf genannt. Dabei finden chemische Umwandlungen kohlenstoffhaltiger Verbindungen in den globalen Systemen Lithosph\u00e4re, Hydrosph\u00e4re, Erdatmosph\u00e4re und Biosph\u00e4re sowie den Austausch dieser Verbindungen zwischen den genannten Erdsph\u00e4ren statt. Kohlenstoffsenken haben dabei immer die Funktion besessen, mehr Kohlenstoff aufzunehmen als abzugeben.<\/p>\n\n\n

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Diagramm des Kohlenstoffzyklus. Die schwarzen Zahlen geben an, wie viele Milliarden Tonnen Kohlenstoff (Gt C) in den verschiedenen Reservoiren vorhanden sind. Die blauen Zahlen zeigen an, wie viel Kohlenstoff zwischen den einzelnen Speichern pro Jahr ausgetauscht wird. [Quelle: Wikimedia Commons, Kevin Saff\/FischX]<\/figcaption><\/figure>\n<\/div>\n\n\n

Da schlie\u00dflich keine Ressourcen verschwinden und in das Weltall hinaustreiben, bleiben die Mengen an Kohlenstoff auf der Erde letztendlich immer gleich. Lediglich die Verteilung ist variabel: gelangt zu viel in die Atmosph\u00e4re, kippt das Klima in eine f\u00fcr uns und die anderen Spezies auf dem Planeten falsche Richtung. Apropos Reservoir: Forschende vom Goddard Space Flight Center der NASA<\/a> haben herausgefunden, dass der globale Wasservorrat abrupt geschrumpft ist. Da auch Wasser nicht einfach verschwinden kann und das globale Reservoir von H2<\/sub>O immer gleich bleibt, verschieben sich offensichtlich Aggregatszust\u00e4nde, Zitat:<\/p>\n\n\n\n

„M\u00f6glicherweise k\u00fcndigt der aktuelle Zustand sogar eine dauerhafte Verschiebung des irdischen Wasserkreislaufs an \u2013 hin zu mehr Wasserdampf in der Atmosph\u00e4re und weniger S\u00fc\u00dfwasser in Seen, Fl\u00fcssen und Grundwasserreservoiren an Land.“ Genau dasselbe passiert mit den Treibhausgasen. Diese gelangen durch die Verbrennung fossiler Energien aus planetaren Reservoirs, aber durch landwirtschaftliche Ma\u00dfnahmen und vielerlei menschliche Aktivit\u00e4ten in die Atmosph\u00e4re und verst\u00e4rken den Treibhauseffekt (siehe auch Teil 2 dieser Reihe<\/a>).

Apropos stabiles Klima im Holoz\u00e4n: Der Pal\u00e4oklimaforscher William Ruddiman glaubt herausgefunden zu haben, weshalb die globale Durchschnittstemperatur in den letzten 6.000 Jahren so stabil war, obwohl sich das Klima eigentlich langsam h\u00e4tte abk\u00fchlen und in die n\u00e4chste Eiszeit \u00fcbergehen m\u00fcssen. In seinem Buch \u201ePlows, Plagues, and Petroleum (Pfl\u00fcge, Plagen und Erd\u00f6l)\u201c<\/a> zeigt er, dass der Mensch nicht erst w\u00e4hrend der industriellen Revolution in den letzten zwei Jahrhunderten die Kontrolle \u00fcber das Klima \u00fcbernommen hat. Vielmehr haben wir bereits vor mehr als 6.000 Jahren durch Landwirtschaft, Abholzung und die Ausbreitung von Seuchen an dem \u201eglobalen Thermostat\u201c gedreht.<\/p>\n\n\n\n

Arten, Funktionsweise und Wiederaufbau von nat\u00fcrlichen Kohlenstoffsenken<\/h3>\n\n\n\n

1. In nat\u00fcrliche Senken der terrestrischen Biosph\u00e4re (W\u00e4lder, B\u00f6den, Moore\u2026)<\/strong> bei denen ausschlie\u00dflich nat\u00fcrliche Vorg\u00e4nge bei der Speicherung stattfinden, wird in \u00d6kosystemen Kohlenstoff in organischen Verbindungen angereichert, sowohl in lebender Biomasse als auch etwa im Humus selbst. Vor allem mittels Photosynthese wird dabei CO2<\/sub> aus der Luft entnommen und in organische Stoffe eingebaut. Im Zuge der Lebenszyklen von Lebewesen (Tiere, Mikroorganismen, Pflanzen, Pilze<\/a>) werden diese organischen Stoffe jedoch wieder abgebaut und letztendlich, sp\u00e4testens durch Mineralisierung, wieder in CO2<\/sub> \u00fcberf\u00fchrt und an die Atmosph\u00e4re abgegeben, also dieser nur tempor\u00e4r entzogen. Jedoch kann ein gewisser Teil auch in den Boden eingelagert werden. Das geschieht aber nur bei einer Landnutzung –  der Begriff macht unseren Einfluss deutlich -, welche Kohlenstoffeintr\u00e4ge in die B\u00f6den f\u00f6rdert. Wird beispielsweise mehr Wurzelbiomasse oder Pilzgeflecht gebildet und k\u00f6nnen sich Bakterien und Bodenlebewesen gut vermehren, kann im Vergleich zu leblosen B\u00f6den, die mehr Substrat als \u00d6kosysteme sind, ein Vielfaches an CO2 <\/sub>gespeichert werden. Eine andere M\u00f6glichkeit, Emissionen zu reduzieren, ist im \u00dcbrigen die vermehrte Kultur von Leguminosen. Diese H\u00fclsenfr\u00fcchtler<\/a> produzieren mithilfe von Kn\u00f6llchenbakterien ihren eigenen Stickstoffd\u00fcnger. Das ist deshalb besonders klimafreundlich, da im Vergleich dazu bei der Verwendung von k\u00fcnstlich hergestelltem Stickstoffd\u00fcnger aufgrund von Stickstoff\u00fcbersch\u00fcssen im Boden das klimasch\u00e4dliche Lachgas<\/a> (Distickstoffmonoxid, N\u2082O) entsteht.

Ein besonderes Augenmerk ist bei Kohlenstoffsenken auf die W\u00e4lder gerichtet. Diese, allen voran die gro\u00dfen Regenw\u00e4lder, werden bekanntlich auch gerne als Lunge unseres Planeten bezeichnet. Das liegt daran, dass sie die gr\u00f6\u00dfte terrestrische CO2<\/sub>-Senke darstellen. Speziell Urw\u00e4lder sind hier von gro\u00dfer Bedeutung, da ihre Speicherleistung pro Fl\u00e4che fast 30 % h\u00f6her ist, als bei als Holzplantagen angelegten Forsten. Umso wichtiger ist es daher, die Holzernte in diesen Naturw\u00e4ldern, speziell auch in den sogenannten borealen Nadelw\u00e4ldern<\/a>, so weit wie nur m\u00f6glich herunterzufahren. Denn es geht nicht um das Holz alleine, sondern auch um die gespeicherte Kohlenstoffmenge im organischen Teil des Mineralbodens, in der dortigen lebenden Biomasse, im Totholz und der Streuschicht. Und ganz wichtig: In den borealen Nadelw\u00e4ldern entf\u00e4llt fast die H\u00e4lfte gespeicherte Kohlenstoffmenge auf das unterirdische Pilzgeflecht! Und Pilze sind extrem empfindlich, wenn es um Bodenverdichtung geht. So ist auch eine selektive Entnahme von B\u00e4umen durch sogenannte Holzvollernter (Harvester) oftmals verheerend<\/a>.

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Hyphenstr\u00e4nge, sogenannte Rhizomorphen, aus vielen parallel gelagerten Hyphen gebildet. Hyphen sind die fadenartigen Vegetationsorgane von Pilzen (auch Pilzf\u00e4den genannt). [Quelle: Wikimedia Commons, DerAlphaWolf]<\/figcaption><\/figure>\n<\/div>\n\n\n

Die Speicherleistung der W\u00e4lder nimmt jedoch aufgrund von \u00dcbernutzung und Klimaver\u00e4nderung ab, was zu der Schlussfolgerung f\u00fchren kann, dass massives Aufforsten sehr klimawirksam sein m\u00fcsste. Aber es muss nat\u00fcrlich immer beachtet werden, welche Fl\u00e4chen daf\u00fcr verwendet werden. Beispielsweise ist es offensichtlich nicht sinnvoll, B\u00e4ume in hohen Breitengraden zu pflanzen. Dies hat eine Studie der TU Berlin<\/a> erst k\u00fcrzlich festgestellt. Denn dies k\u00f6nnte die globale Erw\u00e4rmung sogar noch verschlimmern. Es ist also kontraproduktiv, wenn aufgrund ver\u00e4nderter Klimazonen B\u00e4ume zunehmend weiter n\u00f6rdlich gepflanzt werden, etwa in der normalerweise baumlosen Tundra und in Mooren sowie in gro\u00dfen Gebieten des borealen Waldes mit relativ offenen Baumkronen. Einer der Autoren der TU-Studie, der Assistenzprofessor Jeppe \u00c5. Kristensen<\/a>, stellt dazu fest: \u201eDas fast durchgehende Tageslicht im Fr\u00fchling und Fr\u00fchsommer, wenn der Boden noch schneebedeckt ist, macht die Energiebilanz in dieser Region extrem anf\u00e4llig f\u00fcr eine Oberfl\u00e4chenverdunkelung. Gr\u00fcne und braune B\u00e4ume absorbieren n\u00e4mlich deutlich mehr W\u00e4rme von der Sonne als wei\u00dfer Schnee\u201c. In diesen Regionen, so die Forschenden, ist der Albedo-Effekt<\/a>, also die F\u00e4higkeit von Fl\u00e4chen Sonnenstrahlen zu reflektieren, sogar wichtiger als die Kohlenstoffspeicherung. Zudem k\u00e4me es auch zu einem mikrobiellen Abbau des Bodenkohlenstoffs und damit zur Emission von Treibhausgasen. Das Potsdam-Institut f\u00fcr Klimafolgenforschung hat in dem Zusammenhang bereits 2017 festgestellt<\/a>: \u201eDer Anbau von Pflanzen und das Speichern des von ihnen aus der Atmosph\u00e4re aufgenommenen CO2<\/sub> ist kein brauchbares Mittel zur Stabilisierung unseres Klimas, wenn fossile Brennstoffe einfach unvermindert weiter verfeuert werden. Die Plantagen m\u00fcssten im Fall eines solchen Versagens der Emissionsreduktion so gro\u00df sein, dass ihre Fl\u00e4che entweder den Gro\u00dfteil der nat\u00fcrlichen \u00d6kosysteme oder aber viele f\u00fcr die Nahrungsproduktion ben\u00f6tigte Felder und \u00c4cker verschlingen w\u00fcrde.\u201c

Um eine positive CO2<\/sub>-Bilanz bei Aufforstungen zu erreichen muss – siehe Pilze weiter oben – unbedingt auf intensive Bodenbearbeitung verzichtet werden. Denn die Daten des deutschen Waldes sind nicht sehr ermutigend. In der vierten Bundeswaldinventur 2022<\/a> steht: \u201eSeit 2017 hat der Kohlenstoffvorrat im Wald um 41,5 Mio. Tonnen (- 3 %) abgenommen.\u201c Damit wurde der Wald im Zeitraum 2017 bis 2022 zu einer Kohlenstoffquelle!

Einen Sonderfall unter den Landfl\u00e4chen stellen die Moore dar. Wie im Mooratlas 2023<\/a> zu lesen ist, ist dort \u00fcberproportional viel Kohlenstoff gespeichert, n\u00e4mlich rund 600 Milliarden Tonnen, obwohl die Moore nur drei Prozent der terrestrischen Erdoberfl\u00e4che bedecken. Das ist etwa die doppelte Kohlenstoffmenge, wie in der Biomasse aller W\u00e4lder der Erde abgelagert ist, die jedoch 27 Prozent der Landfl\u00e4che ausmachen. Der Kohlenstoff verbleibt in den Mooren, so lange diese intakt bleiben. Auch wenn dort gleichzeitig etwa 30 Millionen Tonnen Methan emittiert werden, was ungef\u00e4hr einem Drittel der Methanemission aus Tierhaltung und G\u00fclle entspricht, verbleibt eine positive Klimawirkung durch die Moore. Um eine Gr\u00f6\u00dfenordnung der Wirksamkeit von Mooren zu haben: Moore haben das Weltklima in den letzten 10.000 Jahren um etwa 0,6 \u00b0C abgek\u00fchlt. Aber selbst Grasland wie Steppen und Savannen hat hohes Potential als Kohlenstoffsenke. Dort werden, so eine Studie der Universit\u00e4t Lund, etwa ein Drittel der j\u00e4hrlichen anthropogenen CO2<\/sub>-Emissionen gebunden.

2. Ozeane und die gesamte aquatische<\/a> Biosph\u00e4re <\/strong>sind neben den Landfl\u00e4chen eminent wichtig. So haben sie nach Angaben des Weltklimarates IPCC 20 seit den 1980er Jahren 20 bis 30 Prozent der gesamten menschgemachten CO2<\/sub>-Emissionen aufgenommen. Zu den nat\u00fcrlichen aquatischen Kohlenstoffspeichern z\u00e4hlen insbesondere k\u00fcstennahe Meeresgebiete mit Seegraswiesen, Salzwiesen, Algenw\u00e4ldern oder Mangrovenw\u00e4ldern. Das Meer funktioniert als Kohlenstoffsenke, indem Algen und andere Meeresbewohner CO2<\/sub> aufnehmen, welches nach deren Tod zumindest teilweise am Grund deponiert wird. Da Meere keine \u201eschwarzen L\u00f6cher\u201c sind, k\u00f6nnen sie jedoch nicht endlos viel CO2<\/sub> ohne Auswirkung auf ihren Zustand aufnehmen: sie versauern zunehmend. Das ist je nach Wassertemperatur und der Aktivit\u00e4ten von Algen, die bei der Photosynthese CO2<\/sub> verbrauchen, unterschiedlich. Bei diesem Vorgang l\u00f6st sich das Treibhausgas im Wasser, was wiederum zu einer vermehrten Bildung von Kohlens\u00e4ure f\u00fchrt.<\/p>\n\n\n

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Meeresversauerung \u00fcber die Zeit [Quelle: Heinrich-B\u00f6ll-Stiftung, boell.de]<\/figcaption><\/figure>\n<\/div>\n\n\n

Auch wenn Meerwasser nach wie vor leicht basisch ist, ist es in den letzten 200 Jahren etwa 30 Prozent saurer geworden. W\u00fcrde es so weiter gehen wie bislang, w\u00e4ren die Meere im Jahr 2100 bereits um rund 150 Prozent saurer als heute (Bild 3). Leider findet die Versauerung oftmals gemeinsam mit weiteren Stressfaktoren wie steigenden Temperaturen und Sauerstoffmangel statt. Das f\u00fchrt zu Artensterben und ebenso zu einer geringeren F\u00e4higkeit, Kohlenstoff zu speichern. Noch ist eine S\u00e4ttigung der Ozeane bei der Aufnahme von CO2<\/sub> nicht festzustellen, doch es gibt wohl einen Zusammenhang mit St\u00f6rungen der Thermohalinen Zirkulation (siehe Teil 3 dieser Reihe<\/a>), da der Austausch des Oberfl\u00e4chenwassers mit den tieferen Schichten beeinflusst wird.

Aber auch durch intensives Fischen am Meeresgrund wird vermehrt Kohlenstoff freigesetzt, speziell durch das Verwenden von Schleppnetzen, wie Forschungsarbeiten des Helmholtz-Zentrums Hereon<\/a> zeigen. Hintergrund ist, dass Sedimente am Meeresgrund Kohlenstoff binden und am Meeresboden lebende Spezies diesen nicht verzehren. So wird dort Kohlenstoff \u00fcber Jahrtausende gespeichert. Wirbeln nun die Schleppnetze die Sedimente auf, gelangt Kohlenstoff aus dem sauerstoffarmen Sediment ins Wasser, wo mehr Sauerstoff vorhanden ist. Dort wird er durch Mikroorganismen wie Bakterien zu CO2<\/sub> umgewandelt. Ein Teil des CO2<\/sub> gelangt in die Atmosph\u00e4re, wo es als Treibhausgas den Klimawandel verst\u00e4rkt. Au\u00dferdem besch\u00e4digt diese Art des Fischens Lebensr\u00e4ume, was zum Absterben dort lebender Pflanzen und Tiere f\u00fchrt.

Eine Sonderform sind sogenannte endorheische<\/a> Gew\u00e4sser. Dabei handelt es sich um abflusslose Gew\u00e4sser in Trockengebieten mit hoher Verdunstungsrate wie beispielsweise den Aralsee. Hier wird Kohlenstoff in mineralischen Verbindungen langfristig festgelegt. Man geht davon aus, dass j\u00e4hrlich und weltweit ca. 152 Millionen Tonnen Kohlenstoff auf diese Weise dem Kreislauf entzogen werden.

3. Eine gro\u00dfe Kohlenstoffsenke stellt die Lithosph\u00e4re<\/a> dar.<\/strong> Die \u00e4u\u00dferste H\u00fclle unserer Erde, also Erdkruste und ein Teil des oberen Erdmantels, ist zwischen 40 und 200 Kilometer dick. Sie entzieht in Form mineralischer Verbindungen j\u00e4hrlich ca. 152 Millionen Tonnen Kohlenstoff. Auch wenn das relativ wenig ist, so beherbergt die Lithosph\u00e4re nahezu den gesamten Kohlenstoff (99,95 %) und ist somit der wichtigste Kohlenstoffspeicher der Erde. Umso verheerender ist es, diesen Speicher anzuzapfen und auszubeuten. Die Lithosph\u00e4re hatte erdgeschichtlich stets einen gro\u00dfen Einfluss auf das Klima, nicht zuletzt, da ein Teil des dort gebundenen Kohlenstoffs immer wieder durch Vulkanismus freigesetzt wurde.

4. Ein letztes Kohlenstoffreservoir ist nat\u00fcrlich unsere Atmosph\u00e4re<\/strong>, wenngleich das unerw\u00fcnscht ist. Alle Klimaschutzma\u00dfnahmen haben daher das Ziel, nicht noch mehr Treibhausgase hier abzulagern, sondern die CO\u2082-Konzentration dort\u2060 zu reduzieren. Last but not least sind alle fossilen Rohstoffe Kohlenstoffsenken: Sie sind jedoch in geologischen Epochen entstanden, deren Klima sich wohl niemand zur\u00fcckw\u00fcnscht.<\/p>\n\n\n\n

Weiterf\u00fchrende Links <\/strong>(Inhalte daraus sind teilweise in den Text eingeflossen)<\/p>\n\n\n\n