Saisonale Schübe: Die Trockengebiete der Erde könnten eine größere Rolle für die CO2-Emissionen spielen als angenommen. Denn sie geben große Mengen CO2 ab, wenn nach Ende der Trockenzeit Regen auf den ausgetrockneten Boden fällt, wie nun Forschende in Australien ermittelt haben. Dieser saisonale Emissionsschub könnte erklären, warum Australien mit seinem riesigen, trockenen Outback so stark zu den jährlichen Schwankungen der globalen atmosphärischen CO2-Emissionen beiträgt.
Die CO2-Konzentrationen der Erdatmosphäre schwanken im Jahresverlauf deutlich. Sie steigen im Winter an und erreichen im Frühjahr ihren Höhepunkt, kurz vor Beginn der Vegetationsperiode auf der Nordhalbkugel. Im Laufe des Sommers sinken sie dann durch das starke Wachstum der Pflanzen und ihre Photosynthese bis auf ein Minimum im Herbst ab. Weil es auf der Südhalbkugel weniger Landflächen gibt, wirken sich deren versetzte Jahreszeiten weniger stark aus – eigentlich.
Australiens Outback tanzt aus der Reihe
Doch es gibt Abweichler: Australien trägt beispielsweise überproportional stark zu Schwankungen im jährlichen Kohlenstoffkreislauf bei. „Bis zu 60 Prozent der jährlichen Anomalien der globalen terrestrischen CO2-Senken gehen auf Australien zurück“, berichten Eva-Marie Metz von der Universität Heidelberg und ihre Kollegen. Warum das so ist, blieb aber bisher unklar, denn Klimamodelle konnten diesen Effekt nicht in vollem Ausmaß nachvollziehen.
Um diesem Rätsel auf die Spur zu kommen, haben Metz und ihr Team Daten des Greenhouse Gases Observing Satellite (GOSAT) aus der Zeit von 2009 bis 2018 ausgewertet. Dabei zeigte sich, dass das saisonale Muster der CO2-Emissionen über Australien viel dynamischer ist als bisher angenommen. „Unsere Messdaten zeigen in dieser Zeitperiode eine fast doppelt so hohe Amplitude der saisonalen Schwankungen als im atmosphärisches Inversionsmodell zur Schätzung von bodennahen CO2-Flüssen erfasst“, berichten die Wissenschaftler.
CO2-Schub nach Regen auf trockenen Boden
Nähere Analysen enthüllten: Der australische Outback setzt am Ende der sommerlichen Trockenzeit besonders viel CO2 frei, wenn starke Regenfälle auf ausgetrocknete Böden treffen. Die darin lebenden Mikroorganismen waren die Trockenzeit über inaktiv, werden nun aber durch die Feuchtigkeit reaktiviert. In den warmen, nun feuchten Böden können sich die Bakterien schnell vermehren und zersetzen organisches Material. Dabei setzen sie CO2 frei.
„Diese Reaktion der mikrobiellen Atmung auf eine Wiederbefeuchtung ist als Birch-Effekt bekannt und wurde schon vor Jahrzehnten für einige spezifische Stellen in semiariden Regionen beschrieben“, erklären Metz und ihre Kollegen. Zu den nun in Australien gemessenen starken Schüben der CO2-Emissionen kommt es deshalb, weil diese Wiederbefeuchtung vor Beginn der Vegetationsperiode geschieht: Weil die Photosynthese durch neues Pflanzenwachstum erst später einsetzt, wird das aus den Böden austretende Kohlendioxid kaum gebunden und entweicht in die Atmosphäre.
Unterschätzter Effekt der semiariden Regionen
„Die GOSAT-Daten haben damit Licht auf einen blinden Fleck in den bisherigen Top-Down und Bottom-Up-Ansätzen für die Quantifizierung und Zuordnung der CO2-Schwankungen geworfen“, konstatiert das Forschungsteam. Die neuen Erkenntnisse erklären nicht nur, warum der australische Outback einen so großen Einfluss auf die Schwankungen der terrestrischen CO2-Emissionen hat – sie haben auch eine über Australien hinaus reichende Bedeutung.
Den neuen Erkenntnissen zufolge könnten semiaride Regionen auch in anderen Teilen der Welt einen größeren Einfluss auf die Variationen des globalen Kohlenstoffkreislaufs haben als bisher angenommen. „Unsere Erkenntnisse, die sich zum ersten Mal auf einen gesamten Kontinent beziehen, können in Klimamodelle einfließen und so zu einem besseren Verständnis der globalen Klima-Kohlenstoff-Rückkopplungen beitragen“, erklärt Metz‘ Kollege André Butz. (Science, 2023; doi: 10.1126/science.add7833)
Quelle: Universität Heidelberg
