Landnutzung

Unter Landnutzung versteht man jegliche Art der Inanspruchnahme von Böden und Landflächen (Teilen der festen Erdoberfläche) durch den Menschen. Das muss nicht unbedingt heißen, dass dort gar keine oder andere Pflanzen wachsen als es dem natürlichen Zustand entspräche; auch natürliche Ökosysteme werden fast immer bewirtschaftet; so wird beispielsweise durch das Fällen von Bäumen oder das Mähen von Wiesen Biomasse entfernt. Der Begriff der Landnutzungsänderungen schließt folglich nicht nur die Änderung der Landbedeckung ein, sondern auch die Art und Weise, wie mit dieser Landbedeckung verfahren wird, z.B. Management-Praktiken, Düngung, Feuer-Vermeidung und die Art des Pflügens. Da solche Effekte in ihrer Wirkung extrem schwer abschätzbar sind, beziehen sich klimatologische Untersuchungen meist nur auf die Art der Landbedeckung und ihren Einfluss auf das Klima.

Das bodennahe Klima wird entscheidend von den Eigenschaften der Oberfläche geprägt, denn dort werden Energie, Wasser, Spurengase und Impuls (der die Bewegung von Dingen beschreibt) ausgetauscht. Daher verwundert es nicht, dass Änderungen in der Landbedeckung oder Bewirtschaftung einer Region einen Einfluss auf das dortige Klima und die Stoffkreisläufe haben können. Im Allgemeinen bleibt die Wirkung solcher Eingriffe auf das entsprechende Gebiet beschränkt (lokal bzw. regional), mit anderen Worten: die globalen, d. h. in weit entfernte Gebiete reichenden Auswirkungen sind gering. Dies steht im fundamentalen Gegensatz zur Freisetzung von Treibhausgasen, die sich auf der ganzen Welt verteilen und daher global (überall) wirken. Die Beeinflussung von Energie-, Wasser- und Impulsaustausch durch solche Landbedeckungsänderungen werden als so genannte biogeophysikalische Effekte zusammengefasst (siehe auch Biosphäre im Klimasystem). Man unterscheidet sie mithin von biogeochemischen Effekten, die den Kohlenstoffkreislauf und somit den Treibhauseffekt betreffen.

Änderungen der Landnutzung

Insbesondere die intensive Rodung von Wäldern und die Umwandlung in Weide- oder Ackerland erhöht die Albedo und kann so lokal zu einer Reflektionsleistung von –5 W/m² führen, insbesondere über den landwirtschaftlichen Flächen Nordamerikas und Eurasiens. Diese Art der Beeinflussung des Klimas war vor Beginn der Industrialisierung deutlich entscheidender als der Ausstoß von Treibhausgasen, wirkte aber nicht global. Bereits 1750 waren etwa 6-7% der Landoberfläche landwirtschaftlich genutzt, insbes. in Europa, Indien und China. Um eine Abschätzung solcher Effekte vornehmen zu können, muss allerdings eine Annahme bezüglich der (hypothetischen) natürlichen Vegetation und ihrer Eigenschaften getroffen werden.

Zeitlicher Wandel der Landnutzung

In den letzten 50 Jahren gab es kaum noch Änderungen der globalen landwirtschaftlichen Fläche. Allerdings schreitet die Entwaldung in den Tropen so schnell voran wie nie, unter anderem mit drastischen Folgen für das lokale Klima. Auch in den hohen Breiten hat das Abholzen von Wäldern einen großen Einfluss auf die Albedo, da dann die geschlossene Schneedecke viel Sonnenlicht zurückreflektieren kann. Bei Baumbewuchs sind dagegen die Baumspitzen selten ganz mit Schnee bedeckt; außerdem kommt es aufgrund der komplizierten Oberflächenformen zu Mehrfachreflexionen, so dass mehr und mehr Licht geschluckt wird. Berechnungen mit Klimamodellen zeigen, dass ein Abholzen borealer Wälder sogar einen kühlenden Effekt auf das Klima hätte, trotz des vielen freiwerdenden Kohlendioxids (siehe auch Biosphäre im Klimasystem).

Auch Aerosole können das Reflexionsvermögen des Erdbodens beeinflussen. So setzen sich zum Beispiel aus Verbrennungsprozessen stammende Kohlenstoffpartikel („black carbon“) auf Schnee- und Eisoberflächen, absorbieren dort Sonnenlicht, erwärmen sich und führen dadurch zu einem Abschmelzen. Der dabei eventuell freigelegte Boden wiederum hätte ebenfalls ein geringeres Reflexionsvermögen. Andere Effekte, die nicht direkt die Albedo der Oberfläche betreffen, sind noch schwerer in ihrer Stärke zu erfassen. Ein wichtiger Aspekt ist die Menge verdunstenden Wassers, da die Verdunstungskälte einen wichtigen Kühlmechanismus für die Erde darstellt. Das Abholzen von Wäldern erhöht wie oben erwähnt zwar einerseits die Albedo im Winter und Frühling, verringert jedoch die Verdunstung im Sommer, da die Vegetation große Mengen Wasser speichern und wieder an die Luft abgeben kann. Ohne sie würde die Verdunstung stark geschwächt und die Temperaturen würden steigen. Dieser Effekt ist deutlich stärker als die zusätzliche Kühlung durch menschliche Bewässerungssysteme und kann dadurch also nicht kompensiert werden. Der verstärkte Treibhauseffekt durch zusätzlich in die Troposphäre gelangten Wasserdampf ist dagegen eher klein.

Fazit

Bis auf die Albedoänderungen sind solche Einwirkungen auf die Energiebilanz und damit auf das Klima noch schlecht verstanden. Insbesondere die vielen Rückkopplungen des Systems, die es schwierig machen, zwischen Ursachen und Folgen zu unterscheiden, erschweren bislang ein genaueres Verständnis.

Siehe auch

• Eis-Albedo-Rückkopplung