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Klimaprojektionen für das Amazonasgebiet

Lateinamerika

Im Rahmen der Diskussion um die Folgen des Klimawandels für einzelne Regionen auf der Erde kommt dem Amazonas-Regenwald eine zentrale Bedeutung zu. Neben der Bedrohung des Regenwaldes aus wirtschaftlichen Interessen (u.a. durch Abholzung für Rinderweiden und Sojafelder) ist auch der Klimawandel, insbesondere durch die regionale Abnahme von Niederschlägen, eine Gefahr für den tropischen Regenwald. Andererseits besitzt der Amazonas über den Kohlenstoff- und Wasserkreislauf sowie den Strahlungshaushalt einen rückwirkenden Einfluss auf das lokale, regionale und globale Klima.

Der Amazonas-Regenwald ist somit ein Rückkopplungsmechanismus im Klimasystem, der eine anfängliche Klimaänderung verstärken oder abdämpfen kann. Als solcher stellt der Amazonas Regenwald einigen Studien zufolge ein Kippelement des Klimasystems mit zwei stabilen Zuständen dar: dem aktuellen Zustand sowie einem trockeneren Zustand mit veränderter Vegetationszusammensetzung. Demnach könnte der kritische Wert der Waldbedeckung, der zu einer nur schwer umkehrbaren Änderung zu einem trockeneren Klima führt, durch fortschreitende Abholzung und Einwirkungen des Klimawandels bereits im Jahr 2050 erreicht werden.1

Projektionen von Klimaänderungen

Die verschiedenen Klimamodellrechnungen ergeben für die Amazonas-Region nach dem Szenario RCP2.6 eine Erwärmung um 2,0 °C  und nach dem Szenario RCP8.5 um 6,0 °C bis 2100 im Vergleich zu 1986 bis 2006, wobei die größte Erwärmung im Südosten des Amazonasgebietes erwartet wird.1a

Amazonas Temp 2100 RCP

Abb. 1: Änderung der Jahresmitteltemperatur im Amazonasgebiet bis 2100 im Vergleich zu 1986-2005 nach verschiedenen RCP-Szenarien2

Bei den Niederschlägen wird eine leichte Zunahme im westlichen Amazonasbecken projiziert und eine deutliche Abnahme im östlichen. Für das östliche Amazonasbecken wird zudem eine stärkere Trockenheit erwartet. Nach Regionalmodellen soll es über dem gesamten Amazonasgebiet zu einer Zunahme von Starkniederschlägen kommen.1a; 1b

Südamerika_prec_2100

Abb. 2: Niederschlagsveränderungen in Südamerika bis 2100 im Vergleich zu 1961-1990 nach dem Szenario A1B im Juni-August1c

Klimaänderungen und die Wechselwirkung mit der Vegetation

Die Regenwälder in der Amazonas-Region spielen eine wichtige Rolle für das regionale und globale Klima. In ihnen sind etwa 120 GtC gespeichert, und sie sind für etwa 15% der globalen Photosynthese auf Landflächen verantwortlich. [3] Zudem spielen sie durch Evapotranspiration, also die Aufnahme von im Untergrund gespeichertem Wasser und seine Abgabe an die Atmosphäre, eine wichtige Rolle im Wasser-Kreislauf. Weitere Einflüsse des tropischen Regenwaldes auf das Klima resultieren aus seiner relativ geringen Reflektivität von Sonnenlicht (geringen Albedo), der Produktion von Aerosolen und der relativ hohen Rauigkeit der Landoberfläche.3

Diese Einflüsse der Vegetation auf den Kohlenstoff- und Wasserkreislauf stellen wichtige Rückkopplungsmechanismen für einen anfänglichen Klimawandel dar. So kann eine Abnahme des Niederschlags zu einer Abnahme des Regenwalds durch Umwandlung in Savanne führen, die wiederum zu einer Verstärkung der Abnahme des Niederschlags führt. Besonders kritisch ist in diesem Zusammenhang die beobachtete und simulierte Abnahme des Niederschlags in der Trockenzeit, die zu geringeren konvektiven Niederschlägen führt und damit die Umwandlung von Regenwald in Savanne fördert.3 Auch über den Kohlenstoffkreislauf gibt es eine Rückkopplung durch die Vegetation. So kann eine durch anthropogene CO2-Emissionen verursachte Klimaänderung verstärkt werden, wenn durch die Umwandlung von Regenwald in Savanne, Dürren oder Waldbrände große Anteile des im Amazonas-Regenwald gespeicherten Kohlenstoffs in die Atmosphäre gelangen.3

Projektionen der Vegetationsänderung

Die größten Unsicherheiten in den Projektionen einer zukünftigen Entwicklung des Klimas in der Amazonas-Region liegen in der Wechselwirkung mit der Vegetation. Modelle, die die Änderung der Vegetation unter einer Klimaänderung simulieren, zeigen die unterschiedliche Behandlung der Vegetation in verschiedenen Modellen als größte Unsicherheitsquelle. Da Klimamodelle in der Simulation der Klimaänderung in der Amazonasregion große Unterschiede zeigen, insbesondere im Niederschlag, stellt dies eine weitere Unsicherheit dar. In einer Studie mit 22 Klimamodellen, in der der Einfluss einer Änderung verschiedener meteorologischer Größen auf die Vegetation jeweils separat untersucht wird, hat die Zunahme der Konzentration von CO2 in der Atmosphäre über den Düngungseffekt allerdings den größten Einfluss auf die in der Amazonasregion in Pflanzen gespeicherte Menge an Kohlenstoff, gefolgt von einer Änderung der Temperatur und des Niederschlags.4

Beobachtungen zeigen einen großen Einfluss des Niederschlags auf die Vegetation in der Amazonas- Region. So kann eine zunehmende Trockenheit zum Beispiel Auslöser für Dürren wie in den Jahren 2005 und 2010 sein, die zu einer Abnahme des in der Region gespeicherten Kohlenstoffes führen und somit eine positive Rückkopplung auf einen durch anthropogene CO2 Emissionen verursachten Klimawandel darstellen.5 Zudem wird eine Zunahme von Waldbränden projiziert, die über den Kohlenstoffkreislauf ebenfalls auf das Klima rückwirken.6

Durch die mit dem Niederschlag verbundene Rückkopplung besitzt die Amazonas-Region womöglich zwei stabile Vegetationszustände, den aktuellen, feuchten Zustand, sowie einen trockeneren Zustand. Modelle zeigen einen nur schwer umkehrbaren Übergang zum trockeneren Zustand ab einer Abholzung von 40% des gesamtem Amazonas-Beckens.7 Dieser sogenannte Dieback des Amazonas-Regenwalds stellt einen möglichen Kipppunkt des Klimasystems dar.


Quellen:
1. Soares-Filho, B. S., et al. (2006): Modelling conservation in the Amazon basin. Nature 440, 520-523
1a. IPCC (2014): Climate Change 2014, Working Group II: Impacts, Adaptation and Vulnerability, Figure 27-1
1b. IPCC (2013): Climate Change 2013, Working Group I: The Science of Climate Change, 14.8.5
1c. IPCC (2013): Climate Change 2013, Working Group I: The Science of Climate Change, Figure 14.21
2. IPCC (2013): Climate Change 2013, Working Group I: The Science of Climate Change, Annex I, Atlas 8.5, Figure AI.SM8.5.52; Copyrightbestimmungen unter: https://www.ipcc.ch/copyright/
3. Malhi, Y., et al. (2008): Climate change, deforestation, and the fate of the Amazon. Science, 319, 169-172
4. Huntingford, C., et al. (2013): Simulated resilience of tropical rainforests to CO2-induced climate change. Nature Geoscience, 6, 268-273
5. Phillips, O. L., et al. (2009): Drought sensitivity of the Amazon rainforest. Science, 323, 1344-1347
6. Cochrane, M.A., C.P. Barber (2009): Climate change, human land use and future fires in the Amazon. Global Change Biology 15, 601–612
7. Davidson, E. A., et al. (2012): The Amazon basin in transition. Nature, 481, 321-328