Wälder im Klimawandel: Deutschland

Abb. 1: Flächenanteil von Wald in Deutschland in % der Fläche der Landkreise.

Abb. 2: Die Hauptbaumarten in Deutschland

Waldverbreitung

Etwa 32% der Fläche Deutschlands von 35,7 Mio. ha werden von Wald eingenommen, was 11,4 Mio. ha entspricht. Auf über der Hälfte der deutschen Gesamtfläche wird Landwirtschaft betrieben. Die geringste Waldbedeckung mit bis zu 20% der Landkreisflächen weist der Nordwesten des Landes auf. Ein hohe Waldbedeckung zeigen dagegen die Mittelgebirge in Rheinland-Pfalz, Hessen und Baden-Württemberg, aber auch das südliche Brandenburg und Teile Bayerns weisen eine dichte Waldbedeckung auf, wo einzelne Landkreise zu 40% und mehr von Wald eingenommen werden (Abb. 1). Während die landwirtschaftliche Fläche um ca. 3% zwischen 1992 und 2013 abnahm, wuchs die Waldfläche im selben Zeitraum um fast 1%, und zwar besonders in den waldarmen Regionen Nordwestdeutschlands und in Sachsen-Anhalt.

Die Waldfläche in Deutschland wird hauptsächlich von Nadelbäumen eingenommen, wobei Fichten 25% und Kiefern sich auf 23% der Fläche befinden (Abb. 2). Auf 45% der Waldfläche stehen Laubbäume. Hier dominiert die Buche mit 16% vor der Eiche mit 10% der Waldfläche. Reine Nadel- bzw. Laubbaumbestände sind jedoch eher selten, da auf 76% der Fläche Mischwälder stehen. Das ist vor allem ein Ergebnis von staatlichen Förderprogrammen, die seit Jahrzehnten durch Anpflanzungen von Laubbäumen für eine bessere Durchmischung der Baumbestände gesorgt haben, wobei besonders die Anzahl der Buchen erweitert wurde. Insgesamt hat es einen deutlichen Wandel von Nadelwäldern zu Mischwäldern gegeben, wodurch der Wald widerstandsfähiger geworden und besser auf den Klimawandel vorbereitet ist. Einzelne Baumarten sind regional unterschiedlich verteilt. So besteht die brandenburgische Waldfläche zu fast drei Vierteln aus Kiefernwald, während die Fichtenanteile mit über 40% besonders groß in Bayern und Thüringen sind. Laubbäume finden sich wiederum vor allem im Saarland, in Rheinland-Pfalz, Hessen, Nordrhein-Westfalen und Schleswig-Holstein.

Abb. 3: Ökosystemleistungen des Waldes in Deutschland (zum Vergrößern auf das Bild klicken)

Sozioökonomische und Ökosystemleistungen des Waldes in Deutschland

Der Wald spielt in gesellschaftlicher, ökonomischer und ökologischer Hinsicht eine wesentliche Rolle (Abb. 3). Nicht zuletzt ist der Wald ein wichtiger Faktor im Klimawandel. Er ist einerseits vom Klimawandel betroffen, ja bedroht. Und er ist andererseits als wichtiger CO₂-Speicher auch von erheblicher Bedeutung im Kampf gegen den Klimawandel.

Seit 1990 hat sich die Waldfläche in Deutschland um rund 200.000 ha vergrößert. 2017 erreichte der Holzvorrat des deutschen Waldes mit 3,9 Mrd. km³ einen historischen Höchststand und machte Deutschland zum Land mit dem größten Holzvorrat in der Europäischen Union. Der jährliche Holzeinschlag betrug in den letzten 10 Jahren 70-80 Mio. m³ Holz, wovon der größte Teil von Nadelbäumen und hier besonders von der Fichte stammt. Der deutsche Wald ist daher ein wichtiger Wirtschaftsfaktor. Die Forst- und Holzwirtschaft, wozu auch die Verwertung von und der Handel mit Holz gehören, beschäftigte 2018 735.000 Menschen.

Verwertet wird das Holz sowohl als Grundstoff für Bauelemente, Möbel, Papier und Verpackung wie als Energierohstoff. Eine stoffliche Verwendung betrifft drei Viertel des aus Wäldern stammenden Holzes, während ein Drittel zur Energieerzeugung, vor allem in privaten Haushalten, genutzt wird. Dabei ist Nadelholz mit 84% die Hauptquelle für Holzprodukte, während 70% des Laubholzes unmittelbar energetisch genutzt werden. In beiden Fällen kann sich die Verwendung von Holz positiv auf die Kohlenstoffemissionen auswirken. Wenn durch Holzprodukte Bau- und Werkstoffe ersetzt werden, die für die Herstellung mehr fossile Energie benötigen als Holzprodukte, wird die Emission von CO₂ verringert. So ist der Energieaufwand für die Fertigstellung eines Holzhauses 35-50% geringer als der bei einem Steinhaus. Die Speicherung in Produkten ist dabei etwa zur Hälfte nur ein Zwischenspeicher, bevor das Holz in die Energieverwertung gelangt. Das Verbrennen von Holz führt zwar zur Emission von Kohlenstoff, vermeidet aber zwei andere Prozesse:

1. dass dasselbe Holz entweder im Wald oder als Altholz nach dem Gebrauch verrottet und dabei auch Kohlenstoff freisetzt und
2. dass für dieselbe Energieerzeugung fossile Brennstoffe verwendet werden.

Insofern vermeidet die Bewirtschaftung von Wald zum Zweck der Holzverwendung Emissionen von CO₂ in Deutschland (s.u.).

Eine weitere wichtige Leistung des Waldes besteht in der Möglichkeit zur Erholung. Knapp drei Viertel der deutschen Bevölkerung besuchen den Wald mindestens einmal im Jahr; im Mittel fallen auf jeden Einwohner in Deutschland sogar 28 Waldbesuche jährlich. Der Wald ist besonders attraktiv für Spaziergänge, Wandern, Naturbeobachtung und andere Aktivitäten und stärkt dabei die körperliche und psychische Gesundheit. Als positive Faktoren des Lebensraums Wald werden das gute Bioklima, der Artenreichtum und der Gegensatz zu städtischen Stressfaktoren erlebt.

Wälder speichern zudem einen großen Teil des Niederschlagswassers, reinigen und verdunsten es. Der nicht verdunstete Teil gelangt in den Waldboden. Waldböden sind Deutschlands größter Süßwasserspeicher, der bis zu 200 l Wasser pro Quadratmeter speichern kann. Von den deutschen Wasserschutzgebieten liegen 40% bzw. 2,1 Mio. ha im Wald. Bei Dürren ist der Boden eine elementare Wasserressource für die Bäume. Dabei ist die Grundwasserneubildung in Mischwäldern höher als in reinen Nadelwäldern.

Abb. 4: Entwicklung des Baumkronenzustands 1990-2020

Waldrisiken

Luftschadstoffe

In den 1980er Jahren war das „Waldsterben“ in Deutschland ein viel diskutiertes Phänomen. Angesichts des vorzeitigen Blattfalls und der Kronenlichtung sowie der Vergilbung von Blättern und Nadeln sahen die Öffentlichkeit und Umweltverbände den Bestand des deutschen Waldes in Gefahr. Ursache waren vor allem die Luftschadstoffe durch die Kohleverbrennung in Kraftwerken und durch den Verkehr. Bei der Verbrennung fossiler Brennstoffe entstand Schwefeldioxid, das sich in der Atmosphäre in Schwefelsäure verwandelte und durch den sog. „sauren Regen“ auf die Baumbestände niederging und in den Boden sickerte. Vor allem die Versauerung des Bodens führte zu einer Störung des Baumwachstums. Diese Säureeinträge aus früheren Jahrzehnten sind auch heute noch ein Problem für die Wälder, obwohl der Saure Regen durch Kraftwerksfilter und Autokatalysatoren stark zurückgegangen ist. Durch die frühere Bodenversauerung ist das Wurzelwerk der Bäume oft nur noch flachgründig und leidet daher bei sommerlicher Trockenheit unter Wassermangel.

Wälder im Klimawandel

Die Säureeinträge in den Waldböden halten sich gegenwärtig in Grenzen. Dafür ist in den letzten 15 Jahren ein anderer Risikofaktor aufgetreten, der den deutschen Wald zunehmend einer noch höheren Belastungsprobe aussetzt als der saure Regen in den 1980er Jahren: der Klimawandel. Vor allem Extremereignisse wie starke Stürme, Hitzewellen und extreme Dürren haben in den letzten Jahren den deutschen Wäldern massive Schäden zugefügt. Zur Bewertung von Waldschäden wird meistens der Kronenzustand herangezogen und die sog. Kronenverlichtung bewertet (Abb. 4). Danach besaßen in den Jahren 2018-2020 nur noch ein Fünftel der Bäume in Deutschland gesunde Kronen. Knapp über 40% wiesen eine besorgniserregende Verlichtung von 11-25% und etwa ein Drittel eine deutliche Kronenverlichtung ("Warnstufe")von 25-100% auf. Damit befindet sich der deutsche Wald in einem schlechteren Zustand als zur Zeit des „Waldsterbens“, ohne dass die Öffentlichkeit sich ähnlich alarmiert zeigt wie vor 40 Jahren.

Dürren und Hitze

Abb. 5: Fichte und Buche im Trockenstress: Die Fichte ist vor allem durch den Käferbefall gefährdet, die Buche durch den Wassermangel. (zum Vergrößern auf das Bild klicken)

Während in den 1990er Jahren vor allem Stürme zu starken Schädigungen der deutschen Wälder führten, haben im neuen Jahrhundert primär Dürren und Hitzewellen den Wald gefährdet. Nach dem „Jahrhundertsommer“ 2003 zeichneten sich besonders die Sommer in den Jahren 2018 bis 2020 durch ungewöhnlich hohe Temperaturen und extreme Niederschlagsdefizite aus. 2018 war besonders der lange Zeitraum von April bis Juli mit Temperaturen von 3,6 °C über dem sommerlichen Mittel bemerkenswert. Hinzu kamen die geringen Niederschläge, die zusammen mit den hohen Temperaturen zu einer großen Trockenheit führten. So wurde für den gesamten Zeitraum von April bis Juli mit -110 mm (in manchen Regionen auch über -300 mm) in Deutschland noch nie ein so hohes Niederschlags-Defizit wie 2018 gemessen. Im Jahr 2019 war die heiße Phase im Sommer zwar nicht so durchgehend und dauerte nicht so lange an, dafür wurden aber neue Rekordwerte von über 40 °C an etlichen Stationen gemessen. Die noch vom Vorjahr stammende geringe Bodenfeuchte verstärkte sich weiter und sorgte zusätzlich für hohe Temperaturen, da die abkühlende Wirkung durch Verdunstung weitgehend ausblieb. Auch 2020 litten die Böden noch unter den Folgen der Vorjahre.

Für den Wald in Deutschland hatten die drei heißen und trockenen Jahre von 2018 bis 2020 massive Schäden an Millionen von Bäumen zur Folge. Neben Hitze und Trockenheit stellte sich als Folgeproblem noch ein massenhafter Befall von Borkenkäfern und anderen Schadorganismen ein, der oft zu größeren Schäden als der Trockenstress selbst führte. Insgesamt wurden 2020 rund 277.000 ha Waldfläche so stark geschädigt, dass sie wiederbewaldet werden müssen. Der Schadholzanfall betrug 170 Mio. m³, wobei mit 156 Mio. m³ vor allem Nadelbäume betroffen waren. Von den einzelnen Baumarten war hauptsächlich die Fichte stark betroffen. So fielen etwa 16% des bundesweiten Fichtenbestands dem trockenen und heißen Sommer zum Opfer.

Durch Wassermangel gefährdet sind vor allem Sand- und Kiesböden, die bei Dürren und Hitzewellen besonders stark zur Austrocknung neigen. Trockener Boden kann das Niederschlagswasser nur schlecht binden, so dass es bei sommerlichen Starkregen oberflächlich abfließt. Den Bäumen fehlt dann die Möglichkeit, über das Wurzelwerk Feuchtigkeit aufzunehmen. Um Wasserverlust zu vermeiden, schließen Bäume die Spaltöffnungen (Stomata) ihrer Blätter, verringern damit aber die Photosyntheseleistung. Sie werfen außerdem grüne Zweige und Blätter ab. Dadurch wiederum wird das Baumwachstum verringert, und es können ganze Bäume absterben. Bei einem Fortschreiten des Klimawandels wird sich das Problem erheblich verstärken. So würden in Sachsen nach dem Szenario RCP8.5 die Niederschläge im Sommer um 33% ab- und im Winter um 34% zunehmen. Die hier hauptsächlich auf sandigen Böden wachsenden Kiefern würden trotz ihrer Trockentoleranz erheblich betroffen sein. Auch im Schwarzwald würde sich eine ähnliche Umverteilung der Niederschläge mit entsprechendem sommerlichen Trockenstress für den Wald ergeben.

Als der Problembaum im Klimawandel gilt in Deutschland die ökonomisch besonders attraktive Fichte. 25% der Waldfläche Deutschlands werden von Fichten eingenommen. Die Fichte wächst in einigen Gebieten in Deutschland, besonders in niedrigeren Lagen, außerhalb ihres natürlichen Verbreitungsgebietes. Die natürliche Wachstumsregion der Fichte liegt in Nordosteuropa und Skandinavien sowie in Mitteleuropa in höheren Lagen. Aufgrund ihrer ökonomischen Vorteile wird sie seit dem 18. Jahrhundert in Deutschland vielfach auch außerhalb ihrer optimalen Standortgebiete angebaut. Dabei kamen dem Baum die Klimaverhältnisse der Kleinen Eiszeit entgegen. Das gegenwärtige Klima, das durch die globale Erwärmung in Mitteleuropa im Sommer immer heißer und trockener wird, ist für den Flachwurzler Fichte dagegen zunehmend ungeeignet. Schon im Rekordsommer 2003 zeigte der Baum im Vergleich zu anderen Baumarten ausgesprochen starke Trockenschäden.

Der Trend zu wärmeren und trockeneren Sommern hat in der deutschen Forstwirtschaft eine bewusste Förderung von Laubbäumen, besonders der Buche, bewirkt, um durch mehr Mischwälder die klimatischen Risiken besser abfangen zu können. Die Buche ist ein typisch mitteleuropäischer Baum, dessen Anteilsfläche in Deutschland 2012 bei 1,68 Mio. ha lag. Zwar ist die Buche an die Sommer in Deutschland angepasst, erweist sich aber gegenüber der jüngsten zunehmenden Trockenheit als sehr empfindlich. Um Wasserverlust zu verhindern, werfen Buchen bei Dürren schon im Sommer ihre Blätter ab. In den Leistungsbahnen von den Wurzeln in die Kronen können die Wasserfäden abreißen und Luft eindringen. Es kommt zu Embolien, wodurch der Wassertransport ganz verhindert wird. Nach den trockenen Jahren 2018-2020 besaßen nur noch 11% der Buchen keine Kronenverlichtungen. Eine Beimischung von Tannen nach Versuchsergebnissen die Trockenresistenz der Buche verbessern. Tannen sind Tiefwurzler und können über ihr Wurzelsystem Wasser in höhere, trockenere Bodenschichten ziehen und so die Buchen teilweise mitversorgen.

Schädlingsbefall

Abb. 6: Junge Buchdrucker in der Rinde einer Fichte

Gesunde Bäume werden eher selten von Schadinsekten befallen. Brutstätten für Insekten wie den Borkenkäfer sind in der Regel bereits durch Stürme oder Trockenheit geschädigte Bäume. So kam es zu großflächigen Schäden durch Borkenkäfer nach den Orkanen Vivien und Wiebke 1990 sowie Lothar 1999 und Kyrill 2007. Und in jüngster Zeit fielen in den Jahren 2018-2020 durch die langanhaltende Sommerhitze und -dürre ca. 178 Mio. m³ Schadholz an, und es wurden 285.000 ha an Wald vernichtet, z.T. durch die extremen Wetterbedingungen selbst, aber vor allem durch Insektenbefall. Hinzu kam, dass bereits im Winter 2017/18 zahlreiche Bäume durch Sturmschäden geschwächt wurden. In trockenwarmen Sommern, die die Massenvermehrung einiger Schadinsekten begünstigen, können diese aber auch zu Primärschädlingen werden und auch gesunde Bäume zum Absterben bringen. Borkenkäfer vermehren sich in Abhängigkeit von der Temperatur und können bei zunehmender Erwärmung weitere Generationen pro Jahr ausbilden. So erreicht der Buchdrucker, die in Deutschland am weitesten verbreitete Unterart des Borkenkäfers, gegenwärtig in tieferen Lagen unter 1000 m Höhe zwei bis drei Generationen im Jahr.

Projektionen gehen davon aus, dass Fichten in Lagen unter 600 m künftig einem hohen Risiko besonders durch den Borkenkäfer ausgesetzt sein werden. Wahrscheinlich werden 70% der Standorte mit dominierendem Buchenbestand durch die weitere Klimaentwicklung gefährdet sein, vor allem in den Mittelgebirgen. Bei Buchen ist das Risiko nicht ganz so hoch, wobei der entscheidende Faktor die Wasserspeicherkapazität der Böden ist. Um den deutschen Wald widerstandsfähiger gegen den Klimawandel zu machen, müssten in den nächsten 30 Jahren 95.000 ha Waldfläche pro Jahr umgebaut werden, über viermal mehr als bisher. Als Kosten werden dafür 0,5 bis 1,5 Mrd. Euro jährlich veranschlagt.

Wald und CO₂

Abb. 7: Kohlenstoffvorrat in Wald und Waldboden 1990 und 2012

Rechnet man die Baumbestände des deutschen Waldes in Holzmasse um, so betrug der Holzvorrat 2017 3,9 Mrd. m³, womit Deutschland das holzvorratsreichte Land innerhalb der EU ist. Jedes Jahr nimmt dieser Vorrat um 10,9 m³ pro ha zu. Das liegt vor allem daran, dass der Baumbestand zur Hälfte aus Bäumen im Alter von 21 bis 80 Jahren bestehen, deren Zuwachsraten am höchsten sind. Entsprechend bindet der Wald in Deutschland in zunehmendem Maße Kohlendioxid aus der Atmosphäre (Abb. 7).

Es ist jedoch nicht ausreichend, bei der Frage der Klimaschutzleistung des Waldes nur den Wald selbst zu betrachten. Wälder sind in Deutschland schon seit Jahrhunderten bewirtschaftete Wälder, deren Holz vielfach verwendet wird. Zu berücksichtigen sind daher drei Bereiche:

1. Der Wald, d.h. die oberirdische Biomasse und der Boden,
2. Holzprodukte, die andere Produkte substituieren,
3. Holz als Energielieferant, der andere Brennstoffe ersetzt.

Gegenwärtig beträgt die Speicherung von CO₂ in deutschen Wäldern 2,6 Mrd. t C, wobei Totholz (Holz, das natürlich oder bei der Ernte entsteht) und Böden miteingerechnet sind. Allein die lebende Biomasse (Bäume, Sträucher und sonstige Pflanzen) kam 2017 auf eine Speicherung von 1,2 Mrd. t C. Dabei werden jedes Jahr vom deutschen Wald 57 Mio. t CO₂ neu akkumuliert. Berücksichtigt werden muss auch die nachgelagerte Holzverwendung, z.B. in Holzprodukten wie Möbel und Bauholz oder als Energierohstoff wie Pellets. Hier wurden In der Zeit 2012-2017 jährlich 4,2 Mio. t CO₂ gespeichert. Das sind 7% der jährlichen Treibhausgasemissionen Deutschlands. Durch die starke Trockenheit 2018 und 2019 hat die Speicherwirkung des Waldes in Deutschland um ca. 5 Mio. t CO₂ abgenommen.

Einzelnachweise

Klimadaten zum Thema

Klimadaten zum Thema selbst auswerten? Hier können Sie aus Daten zum Klimawandel eigene Karten erzeugen.

Hier finden Sie eine Anleitung zur Visualisierung der Daten.

Schülerarbeiten zum Thema

Schülerarbeiten zum Thema des Artikels aus dem Schulprojekt Klimawandel:

• https://bildungsserver.hamburg.de/resource/blob/264744/ca5e90cbeb3ee823a42d2b37dceb7ce9/2007-oekosystem-wald-data.pdf (Anne-Frank-Schule, Bargteheide)
• Wie verändert der Klimawandel die Verbreitung von Buche und Fichte in Deutschland? (Gymnasium Grootmoor, Hamburg)

Lizenzhinweis

Kontakt: Dieter Kasang