Europas Feuerbedrohung und das Auftauen des Permafrosts: Jenseits des Klima-Überschreitens

Das Klimasystem bewegt sich nicht immer rückwärts, wenn die Temperaturen es tun.

Das ist wichtig, weil ein Großteil der Klimapolitik auf der Idee basiert, dass eine vorübergehende Überschreitung schließlich korrigiert werden kann – Emissionen können sinken, Temperaturen können sich stabilisieren, Kohlenstoff kann aus der Atmosphäre entfernt werden. Aber Ökosysteme haben ihr eigenes physisches Gedächtnis. Ein Wald kann schneller brennen, als er sich regenerieren kann. Gefrorener Boden kann Wärme lange behalten, nachdem die Atmosphäre abkühlt.

Die Frage ist nicht mehr nur, wie schnell die Menschheit die Erwärmung stoppen kann. Es ist, wie viel des Systems sich weiterhin verändern wird, nachdem das passiert ist.

Ein Feuer kann den Wald auslöschen, der zuvor dort war

Eines der klarsten Beispiele stammt aus einer Studie über rund 3.500 Waldbrände in Kanada und den USA zwischen 2012 und 2023.

Forscher der Western Colorado University, der Colorado State University, des US Forest Service und anderer Institutionen analysierten Satellitendaten, die mehr als 33.000 Tage Brandaktivität abdecken. Sie verglichen, wie schnell sich Brände durch Wälder bewegten, mit der Größe und Schwere der daraus resultierenden Verbrennungen.

Der Zusammenhang war auffällig. Die sich am schnellsten ausbreitenden Brände waren nicht nur größer. Sie neigten auch dazu, Wälder schwerer zu verbrennen.

Jonathan Coop, Professor an der Western Colorado University und Hauptautor der Studie, sagte, dass die explosivsten Brände große Gebiete mit extrem hoher Schwere verbrennen könnten, was die ökologischen Bedingungen, die zurückbleiben, verändert.

Das verändert die Bedeutung eines Waldbrandes.

Ein durch Feuer zerstörter Wald ist nicht unbedingt ein Wald, der darauf wartet, nachzuwachsen. In den am schwersten verbrannten Gebieten könnten die überlebenden Bäume, die normalerweise Samen liefern, zu weit entfernt sein. Große Lücken erscheinen in der Landschaft, und die Regeneration wird schwierig.

Das Ergebnis kann ein völlig anderes Ökosystem sein: ein anderer Waldtyp, Sträucher oder Grasland.

Es gibt bereits Beweise dafür, wie das aussehen kann. Coop wies auf ältere Brände in Colorado hin, darunter Teile des Gebiets, das 2002 vom Hayman-Feuer verbrannt wurde, wo es seiner Aussage nach auch nach zwei Jahrzehnten praktisch keine Aussicht auf die Rückkehr des ursprünglichen Gelbkiefernwaldes gibt.

„Wenn wir in einige dieser etwas älteren Brandgebiete gehen, sieht es wirklich so aus, als hätten Wälder hier keine Zukunft“, sagte er.

Das ist eine wichtige Unterscheidung in der Klimadebatte. Nicht jede ökologische Veränderung ist unbedingt eine Katastrophe. Ein Grasland könnte besser an ein wärmeres und trockeneres Klima angepasst sein als der Wald, der zuvor denselben Boden besetzte.

Aber für die Menschen können die Kosten solcher Übergänge erheblich sein. Der Verlust von Wäldern beeinträchtigt die Erholung und die Gesundheit der Wassereinzugsgebiete und kann die Kohlenstoffemissionen erhöhen. Es kann auch Gemeinden mit Landschaften zurücklassen, für die bestehende Managementpraktiken unter Bedingungen entwickelt wurden, die nicht mehr gelten.

Coop ist unverblümt über die Grenzen dieser Werkzeuge. Vorgeschriebenes Brennen und Ausdünnen von Wäldern können die Brandsicherheit verringern, sagte er, aber es gibt Bedingungen, unter denen Megafeuer einfach überwältigen, was vor Ort getan werden kann.

„Diese Feuer tragen die Fingerabdrücke des Klimawandels überall auf sich“, sagte er.

Dasselbe Problem tritt nun in viel größerem europäischen Maßstab auf.

Europa nähert sich den Grenzen des Feuermanagements

Eine Studie unter der Leitung des Potsdam-Instituts für Klimafolgenforschung prognostiziert, dass die jährlich in Europa verbrannte Fläche bis zum Ende des Jahrhunderts selbst bei einem Niedrigemissionspfad um 39 % zunehmen könnte.

Unter dem Hoch emissions Szenario SSP3-7.0 erreicht der Anstieg 192 % im Vergleich zum modellierten Referenzzeitraum 2000–2030.

Die Geographie ist wichtig. Bei etwa 1,8 °C Erwärmung wird ein Anstieg der Feueraktivität in ganz Europa projiziert. Bei etwa 3,6 °C wird der Anstieg besonders ausgeprägt rund um das Mittelmeer und in weiten Teilen West- und Mitteleuropas, einschließlich Regionen, die historisch weniger Brände erlebt haben.

Maik Billing, der PIK-Forscher, der die Studie leitete, sagte, die Ergebnisse deuten auf weit verbreitete Zunahmen der verbrannten Fläche selbst bei vergleichsweise geringer Erwärmung hin.

Es gibt einen zweiten Teil der Forschung, der weniger fatalistisch ist. Bessere Prävention, Erkennung und Brandbekämpfung könnten die verbrannte Fläche erheblich reduzieren. Die Modellierung schätzt, dass ein verbessertes Feuermanagement die verbrannte Fläche in einer 1,8 °C-Zukunft um 92 % und bei etwa 3,6 °C um 72 % reduzieren könnte.

Aber diese Zahlen kommen mit einer Warnung.

Thomas Hickler, Wissenschaftler bei Senckenberg und Koautor, sagte, Europa benötige größere Investitionen in geschulte Besatzungen, Ausrüstung und Koordination. Er warnte jedoch auch, dass zunehmend extreme Brände letztendlich die Fähigkeit der Notdienste übersteigen könnten, sie einzudämmen.

Jüngste Brände in Frankreich veranschaulichen das Problem: Erfahrung wird zu einem weniger zuverlässigen Leitfaden für die Brände, mit denen Einsatzkräfte konfrontiert werden.

Kirsten Thonicke vom PIK formulierte das strategische Dilemma direkter. Es könnte einen Punkt geben, an dem das lokale Feuermanagement einfach an seine Grenzen stößt.

Die Implikation ist nicht, dass Prävention nutzlos ist. Es ist, dass Anpassung eine Obergrenze hat.

Dann ist da noch das, was unter der Erde passiert

Die Waldbrandgeschichte wird in der Arktis und Subarktis folgenschwerer, wo Feuer nicht nur Vegetation zerstört.

Es kann die Schicht entfernen, die gefrorenen Boden kalt hält.

Permafrost bedeckt etwa 21 Millionen Quadratkilometer auf der Nordhalbkugel. Seine Böden enthalten schätzungsweise 1.100–1.500 Gigatonnen organischen Kohlenstoffs, der über Jahrtausende akkumuliert wurde.

Die Annahme, dass dieses Kohlenstoffreservoir sauber auf Veränderungen der globalen Temperatur reagieren wird, steht nun unter Druck.

Eine japanische Studie, die am 17. August in Earth System Dynamics veröffentlicht wurde, fand heraus, dass, während die Gesamtfläche des Permafrosts auf Erwärmung und anschließende Abkühlung reagieren kann, die tiefere physikalische Struktur des Bodens nicht unbedingt demselben Pfad folgt.

Der Grund ist grundlegende Physik. Wenn gefrorener Boden erwärmt wird, wird ein Teil seines Eises zu Wasser. Wenn die Temperaturen später fallen, kehren die tieferen Schichten nicht sofort in ihren vorherigen gefrorenen Zustand zurück. Wärme bewegt sich langsam durch den Boden, während die Energie, die bei der Umwandlung von Wasser in Eis beteiligt ist, eine weitere Verzögerung erzeugt.

Der Boden behält daher eine Erinnerung an die Erwärmungsepisode.

In der Modellierung der Forscher erzeugte diese Hysterese während der Abkühlungsphase zusätzliche Kohlenstoffemissionen, die je nach Szenario zwischen 0,6 % und 41 % der gesamten aus Permafrost freigesetzten Kohlenstoffmenge entsprechen.

Diese Spanne ist wichtig, weil sie eine Schwäche in der Idee offenbart, einfach ein Temperaturziel zu überschreiten und dann den Kurs zu korrigieren.

Die Atmosphäre kann abkühlen. Der Boden möglicherweise nicht.

Feuer entfernt die letzte Schutzschicht

Professor Gustaf Hugelius von der Universität Stockholm hat gewarnt, dass Hitzewellen und Waldbrände irreversible Veränderungen in der Permafrostzone der Nordhalbkugel beschleunigen.

Feuer ist besonders schädlich, weil die organische Schicht an der Oberfläche normalerweise als Isolierung wirkt. Entfernt man sie, kann Sommerhitze tiefer in den Boden eindringen und das Auftauen beschleunigen.

Das erzeugt eine Rückkopplungsschleife ohne sauberen Reset-Knopf. Wärmere Bedingungen tragen zu schwereren Bränden bei. Brände entfernen die Isolierung. Tieferes Auftauen setzt Treibhausgase frei. Diese Emissionen tragen zur Erwärmung bei.

Sibirien liefert bereits Beweise dafür, dass dies keine bloß theoretische Kette ist.

Forschung, die den Zeitraum 2010 bis 2023 abdeckt, fand heraus, dass die Methanemissionen in Sibirien im Laufe des Jahrzehnts mehr als verdoppelt wurden, mit einem Wachstum von etwa 5 % pro Jahr. Der Anstieg wurde mit steigenden Oberflächentemperaturen, Permafrost-Tau und einem starken Anstieg der borealen Waldbrände, insbesondere nach 2019, in Verbindung gebracht.

Methan ist nur ein Teil des Problems. Hugelius schätzt, dass eine Erwärmung von 1,8 °C bis 3,6 °C bis 2100 zu 200–300 Gigatonnen CO₂-Äquivalent-Emissionen aus Permafrost führen könnte.

Er erwartet nicht, dass ein globaler Kipppunkt plötzlich unter 6 °C Erwärmung eintritt. Die plausiblere Gefahr ist eine Abfolge lokaler Kipppunkte, die in verschiedenen Regionen auftreten, wenn einzelne Ökosysteme ihre Fähigkeit zur Erholung verlieren.

Das ist ein viel schwierigeres Problem für die Politik.

Ein Kohlenstoffbudget kann angepasst werden. Ein verbrannter Wald und ein aufgetautes Bodenprofil reagieren nicht unbedingt im gleichen Zeitrahmen auf Politik.