Deforestation (Tropen)

Geographische Lage der tropischen Regenwälder

Die Abholzung (Deforestation) tropischer Wälder ist im Gegensatz zur Deforestation in Europa eine relativ neue Entwicklung, die erst Mitte des 20. Jahrhunderts begann, als moderne Kettensägen und andere Geräte verfügbar wurden. Seither fallen immer größere Flächen der Rodung zum Opfer. Abgesehen von dem Verlust an Biodiversität und menschlicher Kultur, welche hier nicht thematisiert werden sollen, hat die Abholzung der Regenwälder auch Folgen für das Klima, insbesondere direkt vor Ort.

Wasserkreislauf und seine Modellierung

Seit Beginn der 80er Jahre wurden zahlreiche Modellsimulationen flächendeckender Abholzung in den Tropen durchgeführt, die meisten beschränkten sich dabei auf Amazonien. Es zeigt sich, dass die Unsicherheiten hier größer sind als bei borealer Entwaldung. Grund dafür ist die mangelnde Beschreibung des Wasserkreislaufs, der durch die Vegetation stark beeinflusst ist. Erst durch den Einsatz von Modellen der terrestrischen Biosphäre im Klimasystem, die die Photosynthese und den Wasserumsatz von Pflanzen explizit beschreiben, kann seit Ende der 90er Jahre überhaupt eine Abschätzung dieser Prozesse erfolgen. Zwar hat genau wie in den hohen Breiten eine Abholzung auch eine Erhöhung der Albedo zur Folge, die direkte Beeinflussung des Wasserkreislaufs ist jedoch von größerer Bedeutung für die Temperatur. Der tropische Regenwald verdunstet aufgrund der guten Wasserverfügbarkeit, der vielen Oberflächen und der hohen Temperatur sehr viel Wasser, welches dann wiederum als Niederschlag erneut zu Boden fallen kann. Schätzungen zufolge durchlaufen 25 – 50 % des Niederschlags in Amazonien ein solches Recycling – der Wald sorgt also zum Teil selbst für den Niederschlag, den er zum Leben benötigt. Dieses ständige Verdunsten und „Schwitzen“ des Waldes wirkt kühlend, so dass bei einer Abholzung mit großer Wahrscheinlichkeit eine lokale Erwärmung zwischen 0 und 3 °C folgen würde (das Resultat hängt unter anderem von der den Wald ersetzenden Vegetation ab – auch viele Gräser und Getreidesorten haben eine hohe Transpiration – zumindest vor der Ernte). Auch Temperaturmessungen in entwaldeten Gebieten zeigen eine Erwärmung, insbesondere aufgrund von stärkeren Extremwerten. Ohne die Bäume käme es zu einer Austrocknung der Böden, denn der Niederschlag würde sofort abfließen. Zwar wäre die Verdunstung vom Boden aus sogar höher (denn diese wird aufgrund des gebremsten Windes durch das Blattwerk eher verhindert), aber die Bereitstellung großer Oberflächen und das Anzapfen des Bodenwassers durch die Bäume hat einen weitaus größeren Effekt. Besonders in der Trockenzeit ist der Unterschied der Evapotranspiration und dadurch auch der Temperatur groß, da ein Wald dann weiter Wasser in die Atmosphäre abgeben kann, eine abgeholzte Fläche aber nicht. Dies legen zumindest zahlreiche Beobachtungen nahe, die angemessene Berücksichtigung des Wasserkreislaufs unter Berücksichtigung der Vegetation ist jedoch bis heute ein Schwachpunkt von Klimamodellen, so dass nicht alle Simulationen diesen Befund bestätigen können.

Niederschlagsänderungen durch Entwaldung?

Abholzung von tropischem Regenwald in Panama

Trotz der verminderten Evapotranspiration und reduziertem Wasserrecycling ist die Änderung der Niederschlagsmenge unsicher. Die Mehrheit der Modelle zeigt wie zu erwarten eine Abnahme. Allerdings ist auch denkbar, dass stattdessen mehr Feuchtekonvergenz stattfindet, also Wasser aus anderen Regionen herangeführt wird, was den Mangel an Evapotranspiration ausgleicht. Dieses Heranführen von feuchten Luftmassen wird dadurch erleichtert, dass die Baumkronen dem Wind einen Widerstand entgegen stellen, der nach einer großräumigen Rodung viel geringer wird. In Amazonien ist die hohe Gebirgskette der Anden zudem eine Barriere für den Feuchtetransport. Daher kann das Wasser, welches dem Gebiet vor allem aus östlichen Richtungen zugeführt wird, im Westen schlecht abtransportiert werden und wird dem Amazonasbecken über die Flüsse zurückgegeben. Dieses natürliche Recycling wird durch Abholzungen natürlich nicht beeinflusst. Andererseits dreht sich der Wind bei geringerer Bodenrauigkeit (und damit höherer Geschwindigkeit) wegen der Corioliskraft nicht so stark in Richtung des geringen Luftdrucks, was eine Feuchtekonvergenz wiederum unterbindet. In Afrika und Asien könnte dieser Effekt überwiegen. Da Niederschlag in den Tropen vor allem durch hochreichende Konvektion (also Gewitter) erzeugt wird, hängt viel davon ab, wieviel Energie am Boden für Konvektion zur Verfügung steht. Hier sind sowohl latente als auch sensible Wärme relevant. Die latente Wärme in Form von Feuchte ist dabei so wichtig, dass trotz erhöhter Temperatur nicht mehr genügend Energie zur Konvektion zur Verfügung stehen könnte. Die Faustregel „warme Luft steigt auf, kalte sinkt ab“ stellt sich hier also als irreführend heraus! Ob genug Feuchte herangeführt werden kann, scheint von der Größe des entwaldeten Gebiets abzuhängen. Bei kleinen Gebieten in der Größenordnung einiger Kilometer (wie sie bisher entwaldet werden) steht genügend Wasser aus den umliegenden Waldgebieten zur Verfügung und es entstehen mehr Bewölkung und Niederschlag, denn die lokale Temperaturerhöhung begünstigt die Konvektion. Eine Zunahme der Bewölkung und Konvektion über Amazonien in den letzten Jahrzehnten geht auch aus direkten Messungen und Simulationen der Vergangenheit hervor. Der Niederschlag hat dagegen nicht zugenommen.

Blattindex des Amazonasgebietes

Bei großräumiger Abholzung aber kann sich die Wirkung aufgrund des Feuchtemangels umkehren. Da die Summe aus sensibler und latenter Wärme durch die Nettostrahlung gespeist wird (siehe Landnutzung), ist auch in den Tropen die Albedoänderung von Relevanz – allerdings für den Niederschlag und die lokale Zirkulation, und weniger für die Temperatur. Paradoxerweise ist es dennoch nicht der direkte Einfluss der Albedo, der dazu führt, dass weniger Nettostrahlung am Boden absorbiert wird. Bei geringerer Bewölkung kommt mehr Sonnenlicht dort an, was den Effekt der höheren Albedo der Erdoberfläche ungefähr ausgleicht – vom Weltraum aus gesehen bleibt die Albedo also beinahe unverändert. Die Nettostrahlung sinkt dagegen erst indirekt als Folge höherer langwelliger Ausstrahlung (denn die Temperatur am Boden ist höher) und gesunkender Gegenstrahlung (denn in der Atmosphäre befindet sich weniger Wasserdampf). Steigt die Albedo über einen gewissen Schwellwert, so entsteht weniger Konvektion, weniger hochreichende Bewölkung und weniger Niederschlag . In Afrika, wo die Böden besonders hell sind, könnte dieser Effekt am stärksten und der Temperaturanstieg am geringsten sein. Zudem kommt es zu noch einer weiteren Rückkopplung: Trockene Böden haben eine höhere Albedo, so dass noch weniger Energie an der Oberfläche verfügbar ist, was die Konvektion hemmt und den Niederschlagsmangel so weiter verschärft. Insgesamt zeigt sich also, dass der Niederschlag in den Tropen von allen drei Einflussgrößen, Evapotranspiration, Rauhigkeit und Albedo abhängt und das Endresultat sehr schwer vorherzusagen ist. Ausnahmen z.B. für den Sommermonsun in Ostindien und Bangladesh, wo vermutlich auch großräumige Entwaldung zu mehr Feuchtekonvergenz führen würde, da die Luft direkt vom Ozean kommt. Die Monsunzirkulation würde daher noch verstärkt.

Globale Konsequenzen

Auf globaler Skala ist jedoch besonders die Beeinflussung der Prozesse in der innertropischen Konvergenzzone (ITCZ) relevant. In diesem Bereich stoßen die hochreichenden tropischen Gewitter an die Obergrenze der Troposphäre, so dass die Luft auseinanderströmt und Feuchte und Energie in höhere Breiten transportiert. Zu jedem Zeitpunkt sind mehrere tausend solcher "hot towers" aktiv. Eine Änderung ihrer Verteilung hätte globale Konsequenzen. Auch der Subtropenjet, ein Band hoher Windgeschwindigkeiten bei etwa 30°, erhält so seine Energie.

Außerdem regt die Veränderung der Konvektionszentren in der Atmosphäre Wellen an, die sich unter bestimmten Bedingungen in mittlere Breiten ausbreiten können. Da die Ursachen im Fall von Landnutzungsänderungen lange Zeit andauern, können solche permanenten Wellenanomalien zu einem veränderten Klima auch an Orten außerhalb der Tropen führen. Klimamodelle zeigen, dass die bereits erfolgte Abholzung in den Tropen zu einer nordwärtigen Verschiebung und Abschwächung sowohl des Jets als auch der ITCZ geführt haben könnte. Beobachtungen lassen darauf schließen, dass Klimaänderungen durch Waldrodung mit natürlichen Klimaschwankungen in Wechselwirkung treten.

Wie der (rein biogeophysikalische) Einfluss tropischer Entwaldung auf die globale Mitteltemperatur ist, ist bislang nicht restlos geklärt. Zwar erwärmen sich die Tropen in den Regionen der Entwaldung, aufgrund der stark geschwächten Evapotranspiration wird jedoch auch weniger Wasserdampf in höhere Breiten exportiert. Auf der gesamten Erde wird daher der Treibhauseffekt schwächer, die Meeresoberflächentemperaturen sinken und es wird dadurch noch weniger Wasser verdunstet. Es ist möglich, dass dieser Effekt global der (biogeophysikalisch) dominierende ist; die globale Erwärmung aufgrund der Freisetzung des Kohlendioxids aus der Biomasse der tropischen Wälder kann er jedoch nicht aufwiegen.

Siehe auch

• Deforestation (hohe Breiten)
• Deforestation (mittlere Breiten)
• Biosphäre im Klimasystem
• Landnutzung