Aufforstung und Klimawandel: Wie die Erwärmung die Wasserverfügbarkeit verändert

Das Pflanzen von Bäumen zählt inzwischen zu den beliebtesten Antworten auf den Klimawandel.

Regierungen werben dafür, Unternehmen finanzieren entsprechende Projekte und Programme zum CO₂-Ausgleich setzen häufig darauf. Die Erwartungen gehen dabei über die Speicherung von Kohlenstoff hinaus.

Üblicherweise wird angenommen, dass mehr Wald auch die Landschaft etwas feuchter macht. Eine neue Studie legt nahe, dass der Zusammenhang nicht so einfach ist.

Demnach kann derselbe Wald am selben Standort die Wasserverfügbarkeit sowohl erhöhen als auch verringern – je nachdem, wie stark sich das Klima erwärmt.

Eine Frage des Erwärmungsgrads

Die Untersuchung stammt von einem Team um Tao Tang. Er ist Klimawissenschaftler am Institut für Atmosphärenphysik der Chinesischen Akademie der Wissenschaften (CAS).

Die Forschenden wollten eine Annahme überprüfen, die in nahezu jedem Aufforstungsversprechen steckt.

Statt nach der Zahl der zu pflanzenden Bäume zu fragen, untersuchte Tangs Team dieselbe groß angelegte Pflanzaktion in detaillierten Klimasimulationen für zwei mögliche Zukunftsszenarien.

Im ersten begrenzt die Menschheit ihre Emissionen und die Erwärmung bleibt moderat. Im zweiten steigen die Emissionen und die Erde erhitzt sich stark.

Als Maßstab diente die Wasserverfügbarkeit: die Niederschlagsmenge an einem Ort abzüglich jenes Wassers, das durch Verdunstung wieder in die Atmosphäre gelangt.

Diese Feuchtigkeit bleibt für Flüsse, Landwirtschaft und Menschen übrig. Die beiden Zukunftsszenarien lieferten dazu gegensätzliche Ergebnisse.

Aufforstung in einer kühleren Zukunft

Bleibt die Erwärmung moderat, erhöht das Anlegen von Wäldern die weltweite Wassermenge geringfügig. Das klingt zunächst nach einem eindeutigen Gewinn. Der Zuwachs verteilt sich allerdings nicht gleichmäßig.

Feuchte Regionen erhalten den Großteil des zusätzlichen Wassers, während ohnehin trockene Gebiete kaum etwas davon haben. Die feuchten Gebiete werden noch feuchter, die trockenen bleiben trocken. Auf diese Ungleichheit haben bereits andere Forschende in früheren Arbeiten zur Wiederherstellung von Wäldern weltweit hingewiesen.

Die zusätzlichen Bäume entziehen dem Boden Feuchtigkeit und geben sie an die Luft ab. Bei moderater Erwärmung fällt genug davon als Regen zurück, um einen kleinen Überschuss zu hinterlassen – allerdings nur einen sehr geringen. Feuchte Regionen profitieren davon am stärksten.

Eine heißere Welt

Erwärmt sich die Erde hingegen stärker, kehrt sich das Ergebnis um. Dieselben Wälder verringern dann die verfügbare Wassermenge, anstatt sie zu erhöhen.

In einem heißen Klima verlieren die durstigen Bäume mehr Feuchtigkeit, als durch zusätzliche Niederschläge ersetzt werden kann.

In einer wärmeren Atmosphäre geben Blätter Wasser schneller ab. Eine Untersuchung früherer Landnutzungsänderungen ergab, dass dieser Effekt einen möglichen Niederschlagszuwachs vollständig aufzehren kann. Die Hitze verschiebt die Wasserbilanz ins Minus.

Die Verluste haben allerdings einen ungewöhnlichen Nebeneffekt: Bei starker Erwärmung verteilt sich das knapper werdende Wasser regional gleichmäßiger.

Für dieses Zukunftsszenario wird aber auch angenommen, dass bis 2100 deutlich mehr Menschen leben werden. Es gäbe also weniger Wasser für sehr viel mehr Menschen.

Was den Unterschied verursacht

Um nachzuverfolgen, wohin das Wasser gelangt, untersuchten die Forschenden die Luftströmungen. Sie erfassten, wie viel Feuchtigkeit in die einzelnen Regionen hinein- und aus ihnen herausströmt, und stellten den Niederschlag jener Menge gegenüber, die der Wind abtransportiert.

Die Spur führte zur atmosphärischen Zirkulation: den großräumigen Luftbewegungen, die bestimmen, wo sich Feuchtigkeit sammelt und wo sie abnimmt.

In den Simulationen verlagerten diese Windmuster die Feuchtigkeit über feuchten Regionen bei den beiden Erwärmungsgraden auf entgegengesetzte Weise. Die Bäume blieben gleich, die Winde änderten sich jedoch.

Warum sich die Winde bei zunehmender Erderwärmung so unterschiedlich verhalten, ist noch offen.

Die Forschenden äußern sich dazu zurückhaltend: Die tiefer liegende Ursache lasse sich mit ihrer Analyse bislang nicht erklären. Das Muster ist eindeutig, sein Grund bleibt ungewiss.

Was an dem Ergebnis neu ist

Bereits bekannt war, dass Aufforstung Wasser vermehrt in feuchte Gebiete lenken kann und dass durstigere Bäume in einer wärmeren Welt mehr Wasser verbrauchen können, als sie zurückgeben.

Nicht geklärt war bisher, wie vollständig das Ergebnis vom Ausmaß der Erwärmung abhängt.

Wird dieselbe Pflanzaktion für eine kühle und eine heiße Zukunft durchgespielt, wird ihre Wirkung nicht bloß schwächer oder stärker. Sie kehrt sich um. Entscheidend ist damit die Erwärmung und nicht die Anzahl der Bäume.

Derselbe Setzling am selben Ort kann in einem Zukunftsszenario dazu beitragen, einen Wasserspeicher zu füllen, und ihn in einem anderen schrumpfen lassen. Der einzige Unterschied zwischen den Szenarien ist, wie viel Kohlenstoff die Welt weiterhin verbrennt.

Wo und wann gepflanzt wird

Wer ein Aufforstungsversprechen plant, muss mehr als nur die Zahl der Bäume berücksichtigen. Junji Cao, einer der Studienautoren, sieht die eigentliche Lehre darin, dass Ort und Zeitpunkt ebenso wichtig sind wie der Umfang.

„Aufforstung ist keine Universallösung“, sagte Cao. Dieselbe Maßnahme, die in einer emissionsarmen Welt die Wasserversorgung verbessert, könnte sie in einer heißeren unbemerkt verringern.

Die Studie zeigt etwas Bemerkenswertes: Das Klima, in dem ein Wald heranwächst, kann seine Wirkung auf die Wasserverfügbarkeit von einem Gewinn in einen Verlust verwandeln. Auch neuere Forschung greift auf, wie der Standort das Ergebnis beeinflusst.

Für Menschen flussabwärts wird aus einer Maßnahme, die ein gutes Gefühl vermittelt, damit eine Planungsentscheidung mit konkreten Folgen für Wasserhähne und Felder.

Künftige Wälder könnten nicht nur danach ausgewählt werden, wie viel Kohlenstoff sie speichern, sondern auch danach, wie viel Wasser sie zurückhalten oder abgeben.