Klimaprojektionen Amazonasgebiet

Bedeutung des Amazonas Regenwalds im Klimasystem

Die Amazonas-Region hat in den letzten Jahren durch den fortschreitenden Klimawandel viel Aufmerksamkeit erhalten. Zum einen stellt der Klimawandel insbesondere durch die mit ihm verbundene regionale Abnahme des Niederschlags eine Bedrohung für den tropischen Regenwald dar. Zum anderen hat der Zustand des Regenwalds über den Kohlenstoff- und Wasserkreislauf sowie den Strahlungshaushalt einen rückwirkenden Einfluss auf das lokale, regionale und globale Klima.

Der Amazonas-Regenwald ist somit ein Rückkopplungsmechanismus im Klimasystem, der eine anfängliche Klimaänderung verstärken oder abdämpfen kann. Desweiteren stellt der Amazonas Regenwald einigen Studien zufolge ein Kippelement des Klimasystems mit zwei stabilen Zuständen dar, dem aktuellen Zustand sowie einem trockeneren Zustand mit veränderter Vegetationszusammensetzung. Demnach könnte der kritische Wert der Waldbedeckung, der zu einer nur schwer umkehrbaren Änderung zu einem trockeneren Klima führt, durch fortschreitende Abholzung und Einwirkungen des Klimawandels bereits im Jahr 2050 erreicht werden.

Globaler Klimawandel als Antrieb für die Entwicklung des Klimas in der Amazonas Region

Die Grundlage der folgenden Vorhersagen sind Klimasimulationen des 4. IPCC Berichts, die auf dem A1B Szenario beruhen (IPCC AR4, WG I, Kapitel 11.6). Die für diese Projektionen verwendeten globalen Klimamodelle enthalten keine dynamische Vegetation. Das bedeutet, dass sie eine Klimaänderung in der Amazonas-Region berechnen, ohne die Rückkopplung durch Wechselwirkungsprozesse mit der Vegetation zu berücksichtigen. Die Vegetation ist also fest vorgegeben, sodass auch die Auswirkung eines Klimawandels auf die Vegetation oder eine fortschreitende Abholzung ebenso wenig im Modell integriert sind wie die Rückwirkungen der Änderungen des Amazonas-Regenwaldes auf das Klima. Auf Klimaprojektionen mit Modellen, die eine dynamische Vegetation enthalten, wird im darauffolgenden Abschnitt eingegangen.

nach IPCC (2007): Climate Change 2007, Working Group I: The Science of Climate Change, Figure 11.15; http://wiki.bildungsserver.de/klimawandel/index.php/Datei:Lateinamerika_temp_ns.jpg

Temperatur

Die verschiedenen Modelle geben für die Amazonas-Region im Mittel eine Erwärmung um 3.3 Grad Celsius zwischen 1980-1999 und 2080-2099 an. Dieser Wert liegt leicht über der Projektion der Zunahme der mittleren globalen Temperatur um 2.8 Grad Celsius. Der positive Trend in der Temperatur ist deutlich von den natürlichen Schwankungen der Modelle unterscheidbar.

Niederschlag

Die Projektionen des 4. IPCC Berichts zeigen eine leichte Abnahme des mittleren Niederschlags der Amazonas-Region. Allerdings gibt es starke Unterschiede zwischen den verschiedenen Regionen und Jahreszeiten. So zeigen die Modelle eine Zunahme des Süd-Winter-Niederschlags (Juni-August) und eine Abnahme des Süd-Sommer-Niederschlags (Dezember-Februar).

2.3) Wichtige Prozesse und Modellunsicherheiten Die für diese Projektionen verwendeten Modelle zeigen große Schwierigkeiten, die beobachteten Niederschlagsmuster zu reproduzieren. Grund dafür sind unter anderem die generell ungenügende Repräsentation von tropischem konvektiven Niederschlag in den Modellen sowie die schlechte räumliche Auflösung der Anden. Regionale Klimamodelle mit einer höheren räumlichen Auflösung können hier zwar Verbesserungen bringen, allerdings befindet sich die regionale Klimamodellierung über Südamerika noch in einem frühen Entwicklungsstadium und ist Gegenstand aktueller Forschung (Solman 2013). Daher sind die oben vorgestellten Vorhersagen der Niederschlagsänderungen mit Vorsicht zu interpretieren. Weitere wichtige Prozesse, die den Klimawandel in der Amazonas-Region beeinflussen, sind eine Änderung der ENSO und eine Verschiebung der ITCZ. Die Projektionen der zukünftigen Entwicklung der ENSO unterscheiden sich stark zwischen verschiedenen Modellen, und auch bezüglich einer Verlagerung der ITCZ gibt es große Unsicherheiten. Da die räumliche und zeitliche Verteilung des Niederschlags in Südamerika im Wesentlichen durch das Zusammenspiel der großräumigen Zirkulation mit der Topographie und den regionalen Temperaturunterschieden zustande kommt, stellen diese beiden Prozesse eine wichtige Quelle für Unsicherheiten in den Projektionen dar. Eine weitere wichtige Unsicherheit der vorgestellten Prognosen liegt in der nicht berücksichtigten Änderung der Vegetation, auf die in den folgenden Abschnitten eingegangen wird.

3) Klimawandel in der Amazonas-Region und die Wechselwirkung mit der Vegetation Die Regenwälder in der Amazonas-Region spielen eine wichtige Rolle für das regionale und globale Klima. In ihnen sind etwa 120 GtC gespeichert, und sie sind für etwa 15% der globalen Photosynthese auf Landflächen verantwortlich (Malhi 2008). Zudem spielen sie durch Evapotranspiration, also die Aufnahme von im Untergrund gespeichertem Wasser und seine Abgabe an die Atmosphäre, eine wichtige Rolle im Wasser-Kreislauf. Weitere Einflüsse des tropischen Regenwaldes auf das Klima resultieren aus seiner relativ geringen Reflektivität von Sonnenlicht (geringen Albedo), der Produktion von Aerosolen und der relativ hohen Rauigkeit der Landoberfläche (Malhi 2008).

Diese Einflüsse der Vegetation auf den Kohlenstoff- und Wasserkreislauf stellen wichtige Rückkopplungsmechanismen für einen anfänglichen Klimawandel dar. So kann eine Abnahme des Niederschlags zu einer Abnahme des Regenwalds durch Umwandlung in Savanne führen, die wiederum zu einer Verstärkung der Abnahme des Niederschlags führt. Besonders kritisch ist in diesem Zusammenhang die beobachtete und simulierte Abnahme des Niederschlags in der Trockenzeit, die zu geringeren konvektiven Niederschlägen führt und damit die Umwandlung von Regenwald in Savanne fördert (Malhi 2008). Auch über den Kohlenstoffkreislauf gibt es eine Rückkopplung durch die Vegetation. So kann eine durch anthropogene CO2-Emissionen verursachte Klimaänderung verstärkt werden, wenn durch die Umwandlung von Regenwald in Savanne, Dürren oder Waldbrände große Anteile des im Amazonas-Regenwald gespeicherten Kohlenstoffs in die Atmosphäre gelangen (Malhi 2008). Welche Rolle besitzt die CO2-Freisetzung im Vergleich zur Änderung der Albedo? Etwa im Gegensatz zu den borealen Wäldern…

4) Projektionen der Vegetationsänderung Die größten Unsicherheiten in den Projektionen einer zukünftigen Entwicklung des Klimas in der Amazonas-Region liegen in der Wechselwirkung mit der Vegetation. Modelle, die die Änderung der Vegetation unter einer Klimaänderung simulieren, zeigen die unterschiedliche Behandlung der Vegetation in verschiedenen Modellen als größte Unsicherheitsquelle. Da Klimamodelle in der Simulation der Klimaänderung in der Amazonasregion große Unterschiede zeigen, insbesondere im Niederschlag, stellt dies eine weitere Unsicherheit dar. In einer Studie mit 22 Klimamodellen, in der der Einfluss einer Änderung verschiedener meteorologischer Größen auf die Vegetation jeweils separat untersucht wird, hat die Zunahme der Konzentration von CO₂ in der Atmosphäre über den Düngungseffekt allerdings den größten Einfluss auf die in der Amazonasregion in Pflanzen gespeicherte Menge an Kohlenstoff, gefolgt von einer Änderung der Temperatur und des Niederschlags (Huntingford 2013).

Beobachtungen zeigen einen großen Einfluss des Niederschlags auf die Vegetation in der Amazonas- Region. So kann eine zunehmende Trockenheit zum Beispiel Auslöser für Dürren wie in den Jahren 2005 und 2010 sein, die zu einer Abnahme des in der Region gespeicherten Kohlenstoffes führen und somit eine positive Rückkopplung auf einen durch anthropogene CO2 Emissionen verursachten Klimawandel darstellen (Phillips 2009). Zudem wird eine Zunahme von Waldbränden projeziert, die über den Kohlenstoffkreislauf ebenfalls auf das Klima rückwirken (Cochrane 2009).

Durch die mit dem Niederschlag verbundene Rückkopplung besitzt die Amazonas-Region womöglich zwei stabile Vegetationszustände, den aktuellen, feuchten Zustand, sowie einen trockeneren Zustand. Modelle zeigen einen nur schwer umkehrbaren Übergang zum trockeneren Zustand ab einer Abholzung von 40% des gesamtem Amazonas-Beckens (Davidson 2012). Dieser sogenannte Dieback des Amazonas-Regenwalds stellt einen möglichen Kipppunkt des Klimasystems dar.

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Kontakt: Dieter Kasang