Feuer, wo Eis sein sollte
Temperaturrekorde am Polarkreis, brennende Wälder und tauende Permafrostböden: Der Klimawandel löst in Sibirien einen Teufelskreislauf aus. Ist der noch zu stoppen?
von Claudia Vallentin, hat am GeoForschungsZentrum (GFZ) Potsdam die Nutzbarkeit von Satellitendaten in der Landwirtschaft erforscht, 01.08.2020
Am GeoForschungsZentrum Potsdam hat sie die Nutzbarkeit von Bildern aus dem All für die Landwirtschaft erforscht. Auch das Ausmaß der Waldbrände in Sibirien berechnen internationale Forscher anhand von Satellitendaten. Die Geowissenschaftlerin Claudia Vallentin erklärt, was man darauf erkennt – und was die Feuer am Polarkreis fürs Weltklima bedeuten.
Schon wieder brennt es in Russland. Eine Fläche größer als Sachsen stand zwischenzeitlich in Flammen, schwarzer Rauch verdunkelt teils noch immer den Himmel über Sibirien, das zeigen Bilder aus dem All. In den borealen Wäldern rund um die Arktis brennt es jedes Jahr – Bäume und Gestrüpp verkohlen. Dabei wird der Kohlenstoff aus dem Pflanzenmaterial zu CO2. Das Treibhausgas steigt in die Atmosphäre auf, wo es den Klimawandel anheizt. Seit einigen Jahren brechen die saisonalen Waldbrände Rekorde: Im Durchschnitt wird es heißer und trockener rund um die Arktis am nördlichen Polarkreis, der neben Russland auch Norwegen, Schweden, Finnland, Alaska, Kanada und Grönland durchzieht.
Und die Saison, in der es brennt, dauert mit den Jahren immer länger. Die nördlichen Breiten sind geprägt von ganzjährig gefrorenem Boden (Permafrost), der abgestorbene Pflanzenreste seit Jahrtausenden konserviert. Die rasche Erwärmung und die anhaltenden Feuer lassen den Permafrost jetzt tauen – und setzen dabei wiederum klimaschädliche Gase wie CO2 und Methan frei.
Diesen Sommer leidet Werchojansk im Osten Sibiriens unter einer besonderen Hitzewelle. Die Menschen suchen am Fluss Jana Abkühlung – und das in einer Stadt, die bekannt ist für ihre eisigen Winter. Minus 48 Grad Celsius im Januar sind dort keine Seltenheit. Und nun ein neues Extrem: 38 Grad plus im Juni – und auch jetzt Ende Juli wird die 30-Grad-Marke weiter überschritten. Zwar sind relativ hohe Sommertemperaturen in der Region normal, aber dieser Wert ist ein Rekord für eine Stadt nördlich des Polarkreises. Und während manche sich über den heißen Sommer freuen, zeigt sich in anderen Teilen der Republik Sacha die Kehrseite der anhaltenden Trockenheit. Denn auch nachdem die Hitze etwas abgeklungen ist, brennen weiter große Gebiete von mehr als 400.000 Hektar. Nach Angaben des Forstschutzdienstes Awialesoochrana wüteten Anfang Juli die Brände sogar auf einer Fläche von 1,9 Millionen Hektar.
Stark betroffen ist vor allem der Osten des Landes, wo etliche Bezirke den Notstand ausgerufen haben. Der Großteil der brennenden Flächen ist abgelegen und schwer zugänglich, dennoch können auch in diesen wenig besiedelten Teilen Russlands die Waldbrände Wohngebiete gefährden. Vor allem der Rauch, der dabei entsteht und kilometerweit durch das Land zieht, kann die Gesundheit der Bevölkerung belasten. "Angesichts des Ausmaßes der Brände und der Menge des Rauchs, der einiges an schädlichen Stoffen und Spurengasen enthält, ist die Luftqualität für die betroffenen Menschen ernsthaft beeinträchtigt", sagt Mark Parrington. Am Europäischen Zentrum für mittelfristige Wettervorhersage in Reading in England, arbeitet er beim Copernicus-Atmosphären-Überwachungsdienst und erforscht anhand von Satellitendaten die Emissionen von Waldbränden.
Schon im vergangenen Jahr gab es ausgedehnte Waldbrände in Sibirien, Schätzungen der Umweltorganisation Greenpeace gehen davon aus, dass 150.000 Quadratkilometer von Feuer betroffen waren. In Großstädten wie Tomsk oder Krasnojarsk mussten die Menschen wochenlang rauchbelastete Luft atmen. Aktuelle Satellitendaten zeigen, dass das Ausmaß der Brände 2020 sogar die ungewöhnlich hohe Aktivität des vergangenen Jahres übertrifft. Ob ein Funke von einer Zigarette, gezielte Brandstiftung oder ein Gewitterblitz die verschiedenen Feuer entfacht haben, ist nicht endgültig geklärt. Behörden gehen sowohl von natürlichen, als auch von menschlichen Ursachen aus. Fest steht: Die andauernde Trockenheit hat die Vegetation so ausgedörrt, dass ein Blitzschlag oder ein verlassenes Campingfeuer ausreicht, um sie in Brand zu setzen.
Die Feueraktivität am Polarkreis sei derzeit sehr ungewöhnlich, sagt auch Parrington. In den Jahren vor 2019 seien deutlich weniger Feuer in der sibirischen Arktis aufgetreten, sagt der Physiker. "Üblicherweise haben sich die Brände südlich des Polarkreises ereignet."
Die Arktis erwärmt sich in besorgniserregendem Tempo. Die mittlere Temperatur steigt dort etwa doppelt so schnell an (AMAP, 2017) wie im Rest der Welt. Regionen wie Alaska und der Nordosten Russlands sind zudem geprägt von wiederholt auftretenden extremen Wetterereignissen. Sehr kalte Winter, aber auch lange Trockenphasen im Sommer mehren sich. Die Ursachen für die derzeitige lange Trockenheit sind vielfältig, eine davon ist der schwächelnde Jetstream. Das starke Windband in etwa zehn Kilometern Höhe der Atmosphäre zieht normalerweise mit hohen Geschwindigkeiten um die Erde, angefacht von den starken Temperaturunterschieden zwischen der Arktis und den Tropen. Doch weil es in der Arktis wärmer wird – in diesem Mai wich die Oberflächentemperatur in Teilen Sibiriens um zehn Grad Celsius von der Norm ab –, gerät der Jetstream ins Stocken. Das als Folge des Klimawandels abschmelzende arktische Eis begünstigt diesen Trend (Nature: Romanowsky et al., 2019).
Dass es ernst ist, hat auch Russlands Regierung erkannt
Die Folge: extreme Kälteeinbrüche im Winter, so wie Ende Januar 2019 in Chicago, aber auch lang anhaltende Trockenphasen, wie derzeit in Sibirien. Es wird nicht nur durchschnittlich wärmer, sondern auch die Böden trocknen aus, Wälder und Steppen verdorren.
"Die Entwicklung schreitet rasch und dramatisch voran", sagt der Feuerökologe Johann Goldammer. "Die Menschen in Sibirien spüren den Klimawandel deutlicher als bisher. Und die Feuer im hohen Norden sprechen natürlich Bände." Das neue Klima sei ein Klima der Extreme, sagt Goldammer, der schon seit Jahrzehnten zu zirkumpolaren Bränden forscht und das Global Fire Monitoring Centre (GFMC) in Freiburg leitet. Da der Klimawandel Teile der Erde heißer und trockener werden lässt, steigt eben auch das Risiko für Brände. Wie viele schädliche Treibhausgase bei solchen großflächigen Feuern in die Atmosphäre gelangen, modelliert Parrington anhand von Satellitendaten rückblickend bis 2003. Allein im Juni dieses Jahres seien 15 Megatonnen Kohlenstoff freigesetzt worden, berichtet der Wissenschaftler. Ob dieser durch die nachwachsende Vegetation oder auch durch die Bindung in Biokohle (Nature Geosciences: Jones et al., 2019) komplett kompensiert werden kann, sei fraglich. Brennt beispielsweise eine Steppenlandschaft der Tundra mit relativ niedrigen Büschen und Gräsern, können diese schnell nachwachsen und so neuen Kohlenstoff binden. Brennen aber Wälder, brauchen diese womöglich Hunderte Jahre, um sich zu regenerieren.
Hinzu kommt, dass nicht nur die Vegetation in Flammen steht, sondern auch die Torfböden brennen, sagt Parrington. Anhand von Satellitendaten und der Farbe des Rauches, der bei diesen Feuern entsteht, kann man den Brand von Torfboden und Vegetation erkennen. Bei diesem Prozess wird zusätzlicher Kohlenstoff freigesetzt, welcher seit Zehntausenden von Jahren im Torf als aufgeschichtetes, konserviertes Pflanzenmaterial eingeschlossen war. Torfbrände sind meist Schwelbrände und können sogar den Winter überdauern. "Das ist eine irreversible Freisetzung von Kohlenstoff, der wahrscheinlich in der Atmosphäre verbleibt", sagt Parrington. Die Torfböden sind typisch für Permafrostböden und gelten als Kohlenstoffsenken – das gilt für deutsche Moore übrigens genauso. Aufgrund der steigenden Temperaturen in der Arktis tauen sie in Sibirien auf, was durch die Brände verstärkt wird.
Feuerökologe Goldammer erklärt, dass Feuer die Oberfläche in einem Ökosystem verändert. Denn selbst wenn es bei einem ersten Feuer nur oberflächlich brennt und der Boden nicht betroffen ist, verändert sich doch die Farbe der betroffenen Fläche. Während helle Strukturen wie Eis und Schnee die Sonnenstrahlen reflektieren, wird diese Wärme von dunklen Flächen aufgenommen. "Und das kann den natürlichen Vorgang des nach und nach auftauenden Permafrostbodens erheblich beschleunigen. Wir sind da in einem Teufelskreis", sagt Goldammer.
Dass es ernst ist, hat auch Russlands Regierung erkannt. Sie stand allerdings vergangenes Jahr stark in der Kritik, nicht ausreichend gegen die Waldbrände vorgegangen zu sein. Auch in diesem Jahr werden wieder nur jene Feuer bekämpft, die die Infrastruktur, Siedlungen oder die Bevölkerung unmittelbar gefährden. Der größte Teil der Brände aber wird sich selbst überlassen. Das ist eine bewusste Entscheidung, die auch Staaten anderer subarktischer Gebiete, wie Kanada, bereits vor zehn Jahren getroffen haben. Auch Teile Kanadas verzeichnen immer wieder umfassende Waldbrände.
Der Feuerforscher weist aber auch darauf hin, dass Feuer in der Wildnis eine wichtige Funktion hat und nicht jedes Feuer bekämpft werden muss. Die früher nur sporadischen Brände in der Taiga haben den Wald von Brennmaterial am Boden gesäubert und so verhindert, dass extrem heiße und kräftige Brände entstehen können. Dieser natürliche Prozess lässt sich auch anhand von Baumringanalysen dokumentieren. Die natürlichen Feuer verjüngen den Wald und es gibt Arten, die solche bodennahen Brände überleben. Die Waldkiefer wirft beispielsweise während des Wachstums ihre Äste ab und sorgt dafür, dass die Feuer am Boden brennen und nicht in die Krone schlagen.
Doch auch wenn Feuer in den arktischen Wäldern zum natürlichen Ökosystem gehören, hat der Mensch diese natürliche Balance aus dem Gleichgewicht gebracht (eine aktuell verfügbare ARTE-Dokumentation namens Wälder des Nordens erklärt das eindrücklich). Mitte Juli veröffentlichte eine internationale Gruppe von Meteorologen – darunter Forscherinnen vom Met Office in London, dem Deutschen Wetterdienst (DWD), Météo France und der Oxford-Universität – ein Modell zum Klima in Sibirien (World Weather Attribution, 2020, PDF). Demnach wäre eine extreme Warmperiode, wie Sibirien sie im Zeitraum von Januar bis Juni 2020 erlebt hat – in einer Welt ohne den menschengemachten Klimawandel sehr wahrscheinlich "um mindestens zwei Grad Celsius kühler ausgefallen". Zudem sei eine so ausgedehnte Hitzewelle "heute 600-mal wahrscheinlicher als zu Beginn des 20. Jahrhunderts", schreiben die Wissenschaftlerinnen und Forscher.
Und die Modelle der Forschenden passen zu dem, was sich in Sibirien beobachten lässt. Inzwischen wüten die jährlichen Brände dort immer wieder so heftig und zerstören so große Flächen an Wald bis in die Kronen, dass die Regeneration Jahrhunderte dauern wird. Und der Lebensraum der Tiere und Pflanzen verändert sich dabei in so rasantem Tempo, dass die Natur sich nicht anpassen kann.
Die Bekämpfung so gigantischer Brände ist müßig, ja nahezu unmöglich, erklärt auch Goldammer. Was es bräuchte, wäre ein langfristiges Waldmanagement. Am Ende könnte nur eine drastische und sofortige Reduzierung der weltweiten Treibhausgas-Emissionen diesen Teufelskreis in Sibirien noch bremsen. Nur dann haben die Wälder Sibiriens eine Chance, zu überleben – und sich eines Tages zu regenerieren. Werden sie und die Permafrostböden weiter zerstört, werden diese wichtigen Kohlenstoffspeicher für immer verloren sein. Klimaforscherinnen sehen in ihnen einen der entscheidenden Kipppunkte, wenn es darum geht, ob der Mensch die Erderwärmung noch wird aufhalten können –ehe sich der Globus unaufhaltsam aufheizen wird. Sind diese Kipppunkte überschritten, gibt es kein Zurück mehr.
die Zeit
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Waldbrand in den USA