Erwärmung und Kohlenstoff im Boden

Erwärmung und Kohlenstoff im Boden

Die Wechselwirkungen über die Temperatur und den Wasserkreislauf sind nur der eine Effekt, den das Klima künftig auf den Boden und der Boden auf das Klima haben werden. Eine andere Wirkung wird in der Forschung viel stärker diskutiert. Möglicherweise werden bei höheren Temperaturen auch die Bodenorganismen zu höherer Aktivität angeregt und die Zersetzung des organischen Materials im Boden verstärken. Die Folge wird eine höhere CO2-Emission aus dem Boden sein. Der Boden, der heute eine Kohlendioxid-Senke ist, könnte zu einer CO2-Quelle werden. Welche Prozesse sind dafür verantwortlich?

Änderung des zusätzlichen Gehalts an Bodenkohlenstoff (C) durch den Klimawandel
Abb. 1:
Änderung des zusätzlichen Gehalts an Bodenkohlenstoff (C) durch den Klimawandel in Gigatonnen Kohlenstoff (GT C)1

Eine höhere CO2-Konzentration in der Atmosphäre führt zunächst zu einem stärkeren Pflanzenwachstum (CO2-Düngungseffekt). Dadurch wird vermehrt Kohlendioxid von der Vegetation aus der Atmosphäre aufgenommen und über Wurzeln und Streu teilweise dem Boden zugefügt. Dieser negativen, die Erwärmung abschwächenden Rückkopplung steht jedoch eine positive entgegen. Steigende Temperaturen erhöhen die Aktivität der Bodenorganismen bei der Zersetzung des biologischen Materials, z.B. des Streus, wodurch Kohlendioxid an die Atmosphäre abgegeben wird. Nach einigen Modellberechnungen wird dieser Effekt sich langfristig stärker auswirken als der CO2-Düngungseffekt, wodurch netto der Klimawandel verstärkt wird2 Nachdem zunächst im 20. Jahrhundert zunehmend mehr Kohlenstoff im Boden gespeichert als an die Atmosphäre abgegeben wurde, wird dieser Trend nach dem Jahr 2000 zum Stillstand kommen, so dass in der 2. Hälfte des 21. Jahrhunderts der Boden zur Netto-Quelle von Kohlenstoff wird. - Allerdings sind diese Ergebnisse nicht unumstritten,3 und es muss betont werden, dass die komplizierten Wechselwirkungen zwischen Klimawandel und Kohlenstoffkreislauf noch viel zu wenig verstanden sind, um mit heutigen Klimamodellen quantitativ abgeschätzt werden zu können. Dennoch dürfte eine positive Rückkopplung zwischen globaler Erwärmung und Kohlenstoff-Prozessen im Boden, vor allem wenn man auch den Permafrost mit einbezieht, wahrscheinlich sein.4

Anmerkungen:
1. Eigene Darstellung nach Jones, C. et al. (2005): Global climate change and soil carbon stocks; predictions from two contrasting models for the turnover of organic carbon in soil. Global Change Biology 11, 154-166
2. Powlson, David (2005): Will soil amplify climate change?, Nature 433, 204-205; Jones, C. et al. (2005): Global climate change and soil carbon stocks; predictions from two contrasting models for the turnover of organic carbon in soil. Global Change Biology 11, 154-166
3. Davidson, E. A. & Janssens, I. A. (2006): Temperature sensitivity of soil carbon decomposition and feedbacks to climate change. Nature 440, 165–173
4. Heimann, Martin, & Markus Reichstein (2008): Terrestrial ecosystem carbon dynamics and climate feedbacks, Nature 451, 289-292

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