Waldbrände

Aus Klimawandel
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Rauchschwaden von den Waldbränden am 15. August 2010 in Südwest-Russland

1 Waldbrände weltweit

Waldbrände gehören global zu den großen Naturkatastrophen, mit z.T. verheerenden Folgen für den Menschen (weniger für die natürliche Umwelt). So starben bei den großen Waldbränden im Februar 2009 in Australien 173 Menschen[1], und im Jahr 2018 gab es in Kalifornien die wahrscheinlich größten Waldbrände der Geschichte des US-Bundestates auf mehr als 6000 km2 mit zahhlreichen Todesofern[2]. Aber auch in Europa haben Waldbrände während heißer und trockener Sommermonate vor allem in mediterranen Ländern immer wieder gewaltige Zerstörungen angerichtet und zahlreiche Todesopfer gefordert, so z.B. in Griechenland im August 2007 mit 70 Todesopfern und der Zerstörung von 180.000 ha Landfläche[3] und im Juli 2018 in der Nähe von Athen mit fast 100 Todesopfern.[4] Auch die Wald- und Torfbrände während der großen Hitzewelle in Russland im Sommer 2010 forderten zahlreiche Opfer und bedrohten die Gesundheit der Menschen bis in die Hauptstadt Moskau hinein[5]. Die Kosten durch Waldbrände sind ebenfalls häufig sehr hoch. So haben die Brände, die 1997-98 in den tropischen Wäldern Südostasiens im Anschluss an den bisher stärksten registrierten El-Niño wüteten, Kosten von ca. 9 Milliarden US$ verursacht, 1 Milliarde davon allein durch gesundheitliche Schäden.[6]

2 Feuer, Klima, Mensch

Durchschnittliche verbrannte Fläche der Jahre 2003-2009 (Wald- und Graslandflächen)

Feuer sind ein integraler Bestandteil der Entwicklung der Erde.[6] Sie traten auf unserem Planeten schon bald nach der Ausbreitung der Vegetation auf dem Land vor ca. 400 Millionen Jahren auf. Insbesondere tropische Savannen begünstigen großflächige Brände. Nicht zufällig lernte der sich im Umfeld der Savannen entwickelnde Mensch schon früh, mit dem Feuer umzugehen. Ein kontrollierter Umgang mit dem Feuer bei der Jagd, bei der Zubereitung von Speisen und zur Erzeugung von Wärme begann vor etwa 400 000 Jahren. Später kam die Waldrodung zur Gewinnung von Ackerland dazu, und auch der Einstieg in das Industriezeitalter gelang mit der technischen Nutzung des Feuers. Trotz des großen Nutzens des Feuers, bleibt seine Beherrschung unvollkommen, ablesbar nicht zuletzt an den immer wieder auftretenden verheerenden Waldbränden der Gegenwart.

Weltweit werden wesentlich größere Flächen in tropischen Savannen abgebrannt als in den Wäldern der Erde.[7] So war gegen Ende des 20. Jahrhunderts eine Fläche von 608 Millionen ha (Mha) pro Jahr durch Feuer betroffen, wovon 86 % auf tropische Savannen entfielen. Waldbrände erstreckten sich zu Beginn des 20. Jahrhunderts auf ca. 70 Mha/Jahr, und zwar hauptsächlich in borealen und gemäßigten Waldgebieten. Als Folge einer erfolgreichen Brandbekämpfung ging diese Zahl bis in die 1960er Jahre auf 15 Mha/Jahr zurück. Waldbrände in tropischen Wäldern nahmen jedoch als Folge der Entwaldung für landwirtschaftliche Zwecke auf 54 Mha/Jahr in den 1990er Jahren zu.

Bei allen menschlichen Einflüssen sind Wetter und Klima die entscheidenden Rahmenbedingungen für Waldbrände. Dürren, Hitzeperioden und Gewitter begünstigen eindeutig die Entstehung von Bränden.[6] Bei hohen Temperaturen, Trockenheit und starken Winden entstehen Brände leichter und breiten sich stärker aus. Temperatur, Niederschlag, Bodenfeuchtigkeit und Windstärke sind entscheidende Wetter-Parameter, die das Vorkommen von Waldbränden bestimmen. Allerdings muss auch genügend brennbares Material zur Verfügung stehen, das in feuchteren Perioden gewachsen ist. Regionen, in denen es zu Klimaschwankungen zwischen trockeneren und feuchteren Phasen kommt, sind daher besonders von großen Waldbränden betroffen. Die meisten Feuer pro Jahr gibt es daher in den wechselfeuchten Tropen, z.B. nördlich und südlich des Amazonas-Regenwaldes oder nördlich und südlich der tropischen Wälder im Kongo. Regionen mit einem starken ENSO-Einfluss zeigen ebenfalls die Abhängigkeit von wechselnden Klimaverhältnissen. So gibt es während La-Niña-Phasen mehr Waldbrände in den südlichen USA und im argentinischen Patagonien, während in den tropischen Regenwäldern die Waldbrandgefahr während El-Niño-Phasen deutlich steigt.

Im Gegenzug nehmen natürlich auch Feuer Einfluss auf die Vorgänge in unserem Erdsystem, sowohl am Boden als auch in der Atmosphäre. Nach einem Brand sind die Zusammensetzung und das Vorkommen der Pflanzen am Boden verändert und damit auch Energieflüsse und der Wasserkreislauf. Denn verschiedene Pflanzen haben unterschiedliche Eigenschaften in Bezug auf ihren Energie- und Wasserhaushalt.[8] Feuer beeinflussen mit ihren Emissionen (z.B. Rußaerosole) außerdem die chemische Zusammensetzung der Atmosphäre. Dadurch werden Strahlungsprozesse und die Wolkenbildung verändert: Mehr Aerosolpartikel bedeuten z.B. mehr Streuung der einfallenden Strahlung. Da Aerosolpartikel außerdem auch Kondensationskeime für Wolkentropfen sind, bilden sich bei höherer Konzentration in der Luft mehr Wolkentropfen, die aber dafür kleiner sind als gewöhnlich und nicht so schnell abregnen.[9]

3 Jüngste Entwicklungen und Antriebsfaktoren

Veränderung der globalen Brandfläche 2001 bis 2016

Für die letzten 2000 Jahre lässt sich die Abhängigkeit von Feuerereignissen (auf Wald- und Savannenflächen) von klimatischen und anthropogenen Ursachen durch die Untersuchung von Holzkohlesedimenten gut verfolgen.[10] Bis 1750 ist eine leichte Abnahme von durch Feuer betroffenen Flächen festzustellen, dann bis 1870 eine starke Zunahme. Die Abnahme der ersten Phase ist am deutlichsten ausgeprägt in den nördlichen Außertropen. Sie folgt einem graduellen Abkühlungstrend bis hin zur „Kleinen Eiszeit“. Die Zunahme der Bevölkerung und die Änderung der Landnutzung hatten dagegen einen geringeren Einfluss. Die Zunahme der Brände nach 1750 ist dagegen hauptsächlich anthropogen bedingt. Mit der Industrialisierung und der dadurch steigenden Bevölkerung nahm die Umwandlung von Wald- in Ackerland durch den Einsatz von Feuer rapide zu.

Global dauerte nach Modellberechnungen die Zunahme von Brandflächen bis in die 1930er Jahre. Danach dehnten sich Brandflächen nur noch in bestimmten Regionen wie vor allem in den Tropen weiter aus. Seit etwa 1950 nahmen sie dagegen weltweit ab. Die Ausdehnung von Anbauflächen verringern die Flächen, die von Bränden betroffen werden können. Anbauflächen besitzen eine geringere Biomasse als Waldflächen und fragmentieren die Landschaft, was beides der Entfaltung von Feuern entgegen wirkt. Außerdem spielte in den entwickelteren Ländern die direkte Feuerbekämpfung eine zunehmende Rolle, die auch als Maßnahme zur Reinhaltung der Luft ergriffen wurde.[11]

Seit Ende der 1990er Jahre zeigen Satellitendaten, dass der Trend abnehmender Brandflächen bis heute anhält.[12][13] So ging die globale Brandfläche 1998 bis 2015 um 24,3 % bzw. um 1,35 % pro Jahr zurück.[12] Regional gibt es dabei große Unterschiede. Der abnehmende Trend konzentriert sich auf Gebiete mit geringem oder mittlerem Baumbestand, besonders in tropischen Savannen und in Graslandgebieten. Ein positiver Trend wurde in geschlossenen Wäldern beobachtet. Die abnehmenden übertreffen jedoch die zunehmenden Brandflächen um das Dreifache.

Die Gründe liegen vor allem in einer veränderten Bewirschaftungs- und Lebensweise besonders an den Rändern tropischer Wälder in Südamerika, in den eurasischen Steppen sowie in den Savannen Afrikas. Entscheidend ist der Wandel von der nomadischen Kultur zu einem sesshaften Lebensstil mit intensivem Ackerbau. In den traditionellen Gesellschaften der afrikanischen Savannen etwa wurden Feuer häufig eingesetzt, um den Boden fruchtbar und von Bewuchs frei zu halten. Viele Gemeinschaften sind jedoch in den jüngsten Jahrzehnten dazu übergegangen, Felder dauerhaft zu bewirtschaften sowie Häuser zu bauen und Straßen und Dörfer anzulegen, womit der Gebrauch des Feuers zurückging. Die Verringerung der Brandflächen in den Savannen und Steppen und zunehmend auch in den feuchten Tropen übertrifft in der Summe die Wirkung des Klimawandels, durch die das Feuerrisiko erhöht wird. Die Folgen der globalen Erwärmung und eines trockeneren Klimas zeigen sich vor allem in den höheren Breiten, wo Brandflächen größer geworden sind, so in Kanada und den westlichen USA und in manchen Regionen in China, Indien, Brasilien und Südafrika.[14]

Änderung der Länge von Feuer begünstigenden Wetterlagen 1979-2013 in Standardabweichungen
Regionale Veränderung der Feuer begünstigenden Wetterlagen 1979-2013 in Tage pro Jahr. NB (grau): Gebiete mit geringer oder fehlender Vegetation. NC (gelb): Gebiete mit geringer bis keiner Änderung.

4 Waldbrände und Klimawandel

Es ist jedoch davon auszugehen, dass die globale Erwärmung auch in Regionen, in denen die Brandflächge zurück geht, einen verstärkenden Einfluss auf die Feueraktivität besitzt, der lediglich durch die Änderung der Landnutzung maskiert wird. Dafür spricht eine Untersuchung der Veränderung der Feuer begünstigenden Wetterlagen von 1979 bis 2013.[15] Solche Wetterlagen sind definiert als die Anzahl der Tage pro Jahr, an denen die Feuergefahr durch Wetterbedingungen wie vor allem hohe Temperaturen und starke Trockenheit über dem langjährigen Mittel liegt. Die Länge derartiger Wetterlagen hat zwischen 1979 und 2013 global um 18,7 % zugenommen. Längere, Feuer begünstigende Wetterlagen, die 1 Standardabweichung über dem Mittel liegen, haben sogar um 108 % zugenommen. Seit 1979 gab es sechs Jahre, in denen mehr als 20 % der globalen von Vegetation bedeckten Fläche von längeren, für Brände günstigen Wetterlagen betroffen waren, und die lagen alle im neuen Jahrhundert (2005, 2007, 2009, 2010, 2012 und 2013). Ein wesentliches Merkmal waren Tage mit geringen Niederschlägen von unter 1 mm/Tag. Regionale Schwerpunkte waren das östliche Amazonasgebiet und der Nordosten Brasiliens, die westliche USA und der Nordwesten Mexikos, Ostafrika, die östliche Türkei und der Norden Irans sowie die Mongolei und der Norden und Südosten Chinas.

Temperatur, Niederschlag, Bodenfeuchtigkeit (stellvertreten für die Feuchte der Pflanzen) und Windstärke sind entscheidende Wetter-Parameter, die das Vorkommen von Waldbränden bestimmen. Sie werden in vielen Regionen durch den Klimawandel so verändert, dass sich die Gefahr von Waldbränden erhöht.[16] Dieser Prozess hat möglicherweise schon eingesetzt, was jedoch u.a. durch die erwähnte Maskierung durch direkte menschliche Einwirkungen schwierig nachzuweisen ist. Die gegenwärtige Zunahme starker Waldbrände in bestimmten Gebieten wie im Amazonasbecken, in Kalifornien und im Mittelmeerraum hat verschiedene Ursachen. Direkte menschliche Eingriffe wie Brandstiftung, Brandrodung, unkontrolliertes Verbrennen von Biomasse etc. spielen eine zentrale Rolle. In jedem Fall muss für die nächsten Jahrzehnte aber auch damit gerechnet werden, dass sich durch die globale Erwärmung die Wahrscheinlichkeit von Waldbränden in vielen Regionen der Erde erhöhen wird, so etwa in borealen Wäldern um 50 % bei einer Verdopplung der betroffenen Gebiete.

Nach Berechnungen mit Klimamodellen werden zum Ende des 21. Jahrhunderts die Great Plains der USA, Brasilien, Südeuropa, Mittelasien und Südafrika die Regionen mit der stärksten Zunahme der Waldbrandgefahr durch den Klimawandel sein, wobei Südeuropa mit der stärksten relativen Zunahme rechnen muss.[16] Damit einhergehend verlängert sich in vielen Regionen die Feuersaison, d.h. die Periode, in der die Wetterbedingungen und der Zustand des brennbaren Materials günstig für die Entstehung von Bränden sind. In Südeuropa z.B. wird künftig mit Waldbränden von Juni bis November zu rechnen sein, im Südwesten der USA sogar das ganze Jahr über. Die Hauptursachen liegen in der Zunahme von Temperatur und der Abnahme von Niederschlägen, die zu größerer Trockenheit führen. Eine verstärkende Rolle spielt das gehäufte Auftreten von Extremereignissen wie Hitzewellen und Dürren.

Wie sich Waldbrände in umgekehrter Weise auf das Klima auswirken, ist noch nicht eindeutig erforscht. Man geht davon aus, dass die von Feuern emittierten Treibhausgase die globale Erwärmung noch verstärken.[8] Über längere Zeiträume könnten boreale Vegetationsbrände jedoch auch eine abkühlende Wirkung haben:[17] Andererseits verringern Brände die Vegetationsdichte, wodurch im Winter der schneebedeckte Boden weniger abgeschirmt und die Oberflächenalbedo somit höher ist als vorher. Dies würde einen Abkühlungseffekt in der borealen Zone zur Folge haben.

5 Einzelnachweise

  1. Wikipedia: Black_Saturday_bushfires
  2. Wikipedia: 2018 California wildfires
  3. Wikipedia: Waldbrände in Griechenland 2007
  4. Wikipedia: Waldbrände in Attika 2018
  5. Wikipedia: Wald- und Torfbrände in Russland 2010
  6. 6,0 6,1 6,2 D.M.J.S. Bowman, et al. (2009): Fire in the Earth System, Science 324, 481-484
  7. Mouillot, F. & Field, C. B. (2005): Fire history and the global carbon budget: a 1° x 1° fire history reconstruction for the 20th century. Global Change Biology 11, 398–420
  8. 8,0 8,1 Keywood, M., Kanakidou, M., Stohl, A., Dentener, F. Grassi, G. Meyer, C. P., Torseth, K., Edwards, D. Thompson, A. M., Lohmann, U., Burrwos, J. (2013): Fire in the Air: Biomass Burning Impacts in a Changing Climate, Critical Reviews in Environmental Science and Technology, 43:1, 40-83.
  9. Bowman, D. M. J. S., Balch, J. K., Artaxo, P., Bond, W. J., Carlson, J. M., Cochrane, M. A., D'Antonio, C. M., DeFries, R. S., Doyle, J. C., Harrison, S. P., Johnston, F. H., Keeley, J. E., Krawchuk, M. A., Kull, C. A., Marson, J. B., Moritz, M. A., Prentice, I. C., Roos, C. I., Scott, A. C., Swetnam, T. W., van der Werf, G. R., Pyne, S. J. (2009): Fire in the Earth System, Science 324,481, DOI: 10.1126/science.1163886.
  10. J. R. Marlon, et al. (2009): Climate and human influences on global biomass burning over the past two millennia, Nature Geoscience 1, 697–702
  11. Arora, V. K. & Melton, J. R. (2018) Reduction in global area burned and wildfire emissions since 1930s enhances carbon uptake by land, Nature Communications, 9:1326, doi:10.1038/s41467-018-03838-0
  12. 12,0 12,1 Andela, N., Morton, D.C., Giglio, L., Chen, Y., van der Werf, G.R., Kasibhatla, P.S., DeFries, R.S., Collatz, G.J., Hantson, S., Kloster, S., Bachelet, D., Forrest, M., Lasslop, G., Li, F., Mangeon, S., Melton, J.R., Yue, C., Randerson, J.T. (2017): A human-driven decline in global burned area. Science 356, 1356–1362
  13. Chuvieco, E., Lizundia-Loiola, J., Pettinari, M. L., Ramo, R., Padilla, M., Tansey, K., Mouillot, F., Laurent, P., Storm, T., Heil, A., and Plummer, S. (2018): Generation and analysis of a new global burned area product based on MODIS 250 m reflectance bands and thermal anomalies, Earth Syst. Sci. Data Discuss., https://doi.org/10.5194/essd-2018-46
  14. Ramsayer, K. (NASA’s Goddard Space Flight Center, 2017): NASA Detects Drop in Global Fires
  15. Jolly, W. M. et al. (2015): Climate-induced variations in global wildfire danger from 1979 to 2013. Nat. Commun. 6:7537, doi: 10.1038/ncomms8537
  16. 16,0 16,1 Liu, Y., J.A. Stanturf, S.L. Goodrick (2009): Trends in global wildfire potential in a changing climate. Forest Ecology and Management 259, 685-697
  17. Randerson, J. T., Liu, H., Flanner, M. G., Chambers, S. D., Jin, Y., Hess, P. G., P_ster, G., Mack, M. C., Treseder, K. K., Welp, L. R., Chapin, F. S., Harden, J. W., Goulden, M. L., Lyons, E., Ne_, J. C., Schuur, E. A. G., Zender, C. S. (2006): The Impact of Boreal Forest Fire on Climate Warming, Science, 314, pp. 1130-1132, DOI: 10.1126/science.1132075.

6 Literatur

  • Felsberg, Anne (2013): Verbrannte Fläche und Bodenfeuchte: Globale Analyse von satellitenbasierten Beobachtungsdaten als Grundlage zur Feuermodellentwicklung, Bachelorarbeit, Meteorologisches Institut der Universität Hamburg. Datei:Waldbrände und Bodenfeuchte.pdf


7 Bildergalerie zum Thema

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