Klimawandel und Klimafolgen

Einleitung

Moore stellen einen Teil der Feuchtgebiete dar. Feuchtgebiete sind Gebiete, die periodisch oder regelmäßig mit Wasser gesättigt sind, wie z.B. Moore, Sümpfe, Bruchwald, Feuchtwiesen, Sumpfgräben und Auen. Weltweit nehmen Moore 3-4 % der Landoberfläche ein bzw. 350 Mio. ha, speichern aber 26-44 % des gesamten im Boden gelagerten Kohlenstoffs bzw. 400-550 Gt C.¹ Das entspricht der doppelten Menge des Kohlenstoffs in allen Wäldern der Erde.² Bislang waren Moore global eine Senke für Kohlenstoff, befürchtet wird aber, dass sie durch menschliche Eingriffe und den Klimawandel Quellen von treibhausrelevanten Kohlenstoffverbindungen werden (was in vielen Regionen schon der Fall ist).

Verbreitung

Moore bedecken große Gebiete in Nordamerika, Russland und Europa (Abb. 1). Den größten Flächenanteil nehmen die Moore in Nordamerika mit 5,4% des Kontinents ein, gefolgt von Europa mit 5,2%. Große zusammenhängende Moorgebiete gibt es im Westsibirischen Tiefland in Russland und in den Tiefebenen um die Hudson Bay in Kanada. Als Torfmoorwald gibt es Moore auch in den Tropen in Indonesien, im Kongo- und Amazonasbecken. In Europa spielen Moore im Hinblick auf die Speicherung und Emission von Treibhausgasen eine wesentlich größere Rolle als global. Sie speichern sogar fünfmal so viel Kohlenstoff wie die europäischen Wälder.³

Abb. 1: Verteilung der globalen Moore^B1

Prozesse im Moor

Natürliche Moore zeichnen sich durch einen hohen Wasserstand bis zur Bodenoberfläche aus (Abb. 2 oben). Da das Wasser im Boden die Sauerstoffanreicherung verhindert, sind Moore sauerstoffarm. Pflanzenreste werden daher nicht zersetzt, sondern konserviert und verwandeln sich allmählich in Torf, das fast zu 100% aus Kohlenstoffverbindungen besteht.⁴ Die Wachstumsbedingungen für Pflanzen in Mooren sind sehr ungünstig, denn Pflanzenwurzeln von z.B. Bäumen und Sträuchern brauchen Sauerstoff. Moore sind daher dominiert von Gräsern und Moosen. In den hohen und mittleren Breiten haben Bäume es schwer, in Mooren zu überleben. In den tropischen Feuchtgebieten haben Bäume jedoch Wurzeln entwickeln, die von den Ästen bis zum Boden herunterhängen und auf diese Weise Sauerstoff aufnehmen können. Über den tropischen Mooren gibt es sogar geschlossene Laubdächer.⁵

Abb. 2: Kohlenstoffzyklus von natürlichen (oben) und entwässerten (unten) Mooren. Natürliche Moore emittieren Methan und speichern Kohlendioxid. Die Böden von entwässerten Mooren emittieren CO₂, aber kaum noch Methan, das dafür aber aus Entwässerungsgräben entweicht.^B2

Das Fehlen von Sauerstoff in den Moorböden hat eine geringe und anaerobe Zersetzung von organischem Material zur Folge. Die anaerobe Zersetzung setzt Methan (CH₄) frei, sodass Moore eine Methanquelle sind. Kohlendioxid nehmen Moore und Feuchtgebiete jedoch reichlich auf und sind im CO₂-Austausch mit der Atmosphäre eine Kohlenstoffsenke. Die Speicherung ist allerdings abhängig von einem ganzjährig hohen Grundwasserspiegel, der in trockenen Sommern oft nicht erreicht wird. Dann kommt es zum Eindringen von Sauerstoff in den Moorboden, damit zur Oxidation des in Pflanzenresten gebundenen Kohlenstoffs und zur Freisetzung von CO₂. Ein wichtiger Faktor ist auch der Stickstoffeintrag aus der Atmosphäre, der in letzter Zeit zugenommen hat. Dadurch kann es zu Änderungen der Zersetzung von Pflanzen kommen. So wurde eine erhöhte Zersetzung von Torfmoos beobachtet, wodurch gespeicherter Kohlenstoff entweichen konnte.⁶

Moore werden seit Jahrhunderten in vielen Regionen landwirtschaftlich genutzt. Dazu werden sie durch Gräben entwässert, wodurch das Gelände absackt (Abb. 2 unten). Zugleich kommt es zum Eindringen von Sauerstoff in den Moorboden und zum mikrobiellen Abbau der organischen Substanz. Der gespeicherte Kohlenstoff verbindet sich mit Sauerstoff und es wird CO₂ emittiert. Umwandlungen in Weide- oder Anbauland führen zu Emissionen von 21 bis 29 t CO₂/ha jährlich. Ungestörte Moore der gemäßigten und borealen Klimazone emittieren ca. 30 Mio. t CH₄ pro Jahr, trockene Moore jedoch nur noch 0,1 Mio. t.  In Europa sind etwa 50% der Moorgebiete auf diese Weise degradiert oder in andere Landnutzung umgewandelt. Ursachen liegen neben der Entwässerung für die Landwirtschaft in der Torfgewinnung oder in der Aufforstung. Neuere Entwicklungen liegen in der Ausweitung von Städten, der Errichtung von Windanlagen und der Nutzung zu Erholungszwecken.¹

Moore in Europa und Deutschland

Abb. 3:  Moorbedeckung in der EU in % der Gitterzellen^B3

Europa
Die EU ist nach Indonesien der zweitgrößte Verursacher von Treibhausgasemissionen aus Mooren, was 17% der weltweiten Mooremissionen bedeutet. Deutschland ist nach Finnland der zweitgrößte Emittent in der EU, vor Polen, Schweden, Rumänien und Großbritannien (Abb. 3).⁷ Fast die Hälfte der europäischen Moore ist in den letzten Jahrhunderten durch menschliche Aktivitäten wie Torfgewinnung, Entwässerung, Feuer, Weidenutzung und Aufforstung stark geschädigt, nur ca. 30% sind relativ wenig zerstört. Andererseits haben die Moore in den letzten 400 Jahren unter einer zunehmenden Trockenheit gelitten, die in jüngerer Zeit weitgehend auf den anthropogenen Klimawandel zurückgeführt werden kann. Ein treibender Faktor war die Erwärmung von bis 1 °C in Kontinental-Europa und bis 2,5 °C in Skandinavien, die zu einer höheren Verdunstung und Bodenaustrocknung geführt hat. Direkte menschliche Eingriffe und indirekte durch den Klimawandel haben zu einer Absenkung des Grundwasserspiegels geführt. Dadurch wiederum kam es zu aerober Zersetzung der Pflanzenbestandteile der Moorböden und zu einem starken Kohlenstoffverlust. Eine der Folgen war eine vielfach beobachtete Veränderung der Vegetationszusammensetzung mit einem Rückgang von Torfmoosen und einer Zunahme der Bedeckung mit Gräsern und Büschen.³

Deutschland
In Deutschland gelten „organische Böden“, d.h. Böden mit einem hohen Gehalt an organischer Substanz, als Moore, wenn sie eine Torfauflage von mindestens 30 cm besitzen.⁴ Gebildet haben sich die deutschen Moore nach dem Ende der letzten Eiszeit vor etwa 10 000 Jahren. Sie wachsen etwa 1 mm pro Jahr; eine 1 m dicke Torfschicht wird danach in ca. 1000 Jahren aufgebaut. Die Moorflächen in Deutschland nehmen ca. 18 250 km² ein, was 5% der Gesamtfläche des Landes entspricht.⁷ Den größten Anteil an der deutschen Moorfläche besitzen Niedersachsen mit 38%, Mecklenburg-Vorpommern mit 20% und Brandenburg mit 15,6%. 71% der deutschen Moore sind landwirtschaftlich genutzt, 31% als Acker- und 40% als Grünland.⁸ Die landwirtschaftlich genutzte Moorfläche beträgt 7% der gesamten Landwirtschaftsfläche Deutschlands. Naturbelassene Moorböden sind ein wichtiger Kohlenstoffspeicher, da die Pflanzenreste unter Luftabschluss nur wenig verrotten. In Deutschland speichern Moorböden 1,2 Mrd. t Kohlenstoff. Die durch landwirtschaftliche Aktivitäten genutzte Moorfläche in Deutschland ist dagegen eine Quelle von Treibhausgasen (CO₂, CH₄, N₂O). Die Emissionen betragen etwa 51 Mio. t CO₂-Äquivalente pro Jahr, was 5,7% der gesamten deutschen Emissionen von Treibhausgasen ausmacht und 36% der landwirtschaftlichen Treibhausgasemissionen.⁷

Abb. 4: Himmelmoor, Schleswig-Holstein^B4

Zur Vermeidung von Treibhausgasemissionen aus Mooren werden in Deutschland einige Moore wiedervernässt. Dazu werden Entwässerungsgräben durch Torf gestaut oder Dämme errichtet. Untersuchungen wiedervernässter Moore haben ergeben, dass durch die Erhöhung des Wasserspiegels die Kohlendioxidemissionen verringert, die Methanemissionen aber erhöht werden. Ein gut untersuchtes Beispiel ist das Himmelmoor in Schleswig-Holstein nördlich von Hamburg (Abb. 4). Im Himmelmoor wurde in den 1780er Jahren mit der Entnahme von Torf zum Heizen begonnen. Anfang des 20. Jahrhunderts kam die Nutzung von Torferde für den Gartenbau auf. 2004 wurde mit der wissenschaftlich begleiteten Renaturierung des Himmelmoors begonnen. 2019 waren 75% der zuvor genutzten Moorfläche geflutet.⁹ Die Wiedervernässung hat dazu geführt, dass die CO₂-Emissionen um 40% reduziert wurden. Andererseits nahmen die Methan-Emissionen im ersten Jahr um 84% zu.¹⁰ Da Methan aber in absoluten Mengen relativ wenig entweicht, bedeutet die Wiedervernässung eine deutliche Abnahme der gesamten Treibhausgasemissionen, die nur ein Fünftel bis ein Sechstel der Emissionen aus trockenen Moorbereichen betragen. Um das deutsche Klimaziel einer Netto-Null-Emission um 2050 zu erreichen, können die Beendigung der Entwässerung von Mooren und deren Wiedervernässung einen wichtigen Beitrag leisten.

Anmerkungen:
1. IPCC (2019): Land Degradation. In: Climate Change and Land, 4.9.4
2. Loisel, J., A.V. Gallego-Sala, M.J. Amesbury et al. (2021): Expert assessment of future vulnerability of the global peatland carbon sink. Nat. Clim. Chang. 11, 70–77 (2021)
3. Swindles, G.T., Morris, P.J., Mullan, D.J. et al. (2019): Widespread drying of European peatlands in recent centuries. Nat. Geosci. 12, 922–928
4. Michel, B., O. Plättner, F. Gründel (2011): Klima-Hotspot Moorböden, ForschungsReport 2/9-13
5. Gallego-Sala, A.V., J. Loisel (2020): How human activity threatens the world’s carbon-rich peatlands, Carbon Brief, https://www.carbonbrief.org/guest-post-how-human-activity-threatens-the-worlds-carbon-rich-peatlands
6. Gömann, H., C. Frühauf, A. Lüttger, H.-J. Weigel: Landwirtschaft, in: Brasseur, G.P., D. Jacob, S. Schuck-Zöller (Hrsg.; 2017): Klimawandel in Deutschland, Entwicklung, Folgen, Risiken und Perspektiven, Berlin Heidelberg, S. 183-192
7. Abel, S., Barthelmes, A., Gaudig, G., Joosten, H., Nordt, A. & Peters, J. (2019): Klimaschutz auf Moorböden – Lösungsansätze und Best-Practice-Beispiele. Greifswald Moor Centrum-Schriftenreihe
8. Drösler, M., A. Freibauer, W. Adelmann et al. (2011, Institut für Agrarrelevante Klimaforschung): Klimaschutz durch Moorschutz in der Praxis
9. Vybornova, O., H. van Asperen, E. Pfeiffer and L. Kutzbach (2019): High N₂O and CO₂ emissions from bare peat dams reduce the climate mitigation potential of bog rewetting practices, Mires Peat, 24, 4
10. Holl, D., E.-M. Pfeiffer, and L. Kutzbach (2020): Comparison of eddy covariance CO₂ and CH₄ fluxes from mined and recently rewetted sections in a northwestern German cutover bog, Biogeosciences 17, 2853–2874

Bildquellen:
B1. The Conversation (2020): Peatlands keep a lot of carbon out of Earth’s atmosphere, but that could end with warming and development; Lizenz:  CC BY-ND
B2. Flickr (2017): Peatlands carbon cycle + GRID-Arendal; Lizenz: CC BY-NC-SA
B3. European Soil Data Center: Archive, Lizenz: CC BY
B4. Foto: Dieter Kasang, März 2021; Lizenz: CC BY-SA

Autor: Dieter Kasang