Seit der industriellen Nutzung von Kohle sammelt sich CO2 in der Atmosphäre an. Zunächst langsam, ab den 1880er Jahren und ganz besonders seit den 1950ern immer schneller.
Hand in Hand mit dem Anstieg der CO2-Konzentration nahmen auch die natürlichen Senken – Ozeane und Landökosysteme – immer größere Mengen dieses wichtigsten aller Treibhausgase auf.
Doch auf diese Puffer unseres Erdsystems ist immer weniger Verlass. Mehr und mehr Studien zeigen, dass der Anstieg des atmosphärischen CO2 die Aufnahmefähigkeit der natürlichen Senken überholt.
2024 verzeichnete der CO2-Gehalt der Atmosphäre einen Rekordanstieg von 3,5 ppm. In den 1960er Jahren betrug der jährliche Zuwachs noch rund 0,8 ppm pro Jahr und von 2011 bis 2020 im Mittel 2,4 ppm.
Das liegt nicht nur am ungebrochenen Hunger der Weltwirtschaft nach fossilen Energien, sondern auch an einer nachlassenden Senkenleistung der Landökosysteme. Seit der Industrialisierung haben diese rund ein Drittel der menschengemachten CO2-Emissionen aufgenommen. Im vergangenen Jahrzehnt war es nur noch gut ein Fünftel.
Etwa die Hälfte dieser Aufnahmeleistung entfällt auf Regenwälder – die produktivsten aller Landökosysteme. Doch gerade sie geraten durch Klimawandel, Entwaldung und die Ausweitung der Landwirtschaft zunehmend unter Druck.
Regenwälder verlieren seit mehr als einem Jahrzehnt an Biomasse
Für den Amazonas-Regenwald zeigen Untersuchungen seit einigen Jahren eine abnehmende Senkenleistung. Die zweitgrößten Regenwaldflächen liegen im Kongobecken und galten lange Zeit als stabil.
Neuere Untersuchungen zeichneten ein weniger klares Bild. Während einige Arbeiten eine leichte Abnahme der Biomasse feststellten, attestierten andere den Wäldern, weiterhin stabil zu sein. Ursache dafür seien allerdings Unzulänglichkeiten der Datenerhebung wie eine grobe räumliche Auflösung, zeitliche Lücken sowie methodische Inkonsistenzen, schreiben die Autor:innen einer unlängst im Fachjournal Nature veröffentlichten Studie.
Das Team um den Londoner Umweltforscher Pedro Rodríguez-Veiga kartierte die oberirdische Biomasse des gesamten afrikanischen Kontinents mithilfe neuer Fernerkundungsmethoden in bislang unerreichter Auflösung. Die Ergebnisse zeigen: Afrikas Wälder sind schon zwischen 2010 und 2017 von einer CO2-Senke zu einer Quelle geworden.
Zwischen 2007 und 2010 nahm die Biomasse der afrikanischen Ökosysteme noch jährlich um rund 440 Millionen Tonnen zu – ein Wachstum um knapp 0,4 Prozent im Jahr. Zwischen 2010 und 2015 schwand sie hingegen um 132 Millionen Tonnen, zwischen 2015 und 2017 um weitere 41 Millionen Tonnen, immer pro Jahr gerechnet.
Es sind vor allem die Regenwälder, die in Afrika an Biomasse verlieren. Zwischen 2010 und 2015 gingen hier jährlich rund 70 Millionen Tonnen pro Jahr verloren, zwischen 2015 und 2017 sogar 154 Millionen Tonnen. Die Verluste für den gesamten Kontinent fallen geringer aus, da Savannenökosysteme in den letzten Jahren des Untersuchungszeitraums deutlich an Biomasse zulegten.
Das erklären die Autor:innen mit dem sogenannten CO2-Düngungseffekt. Steigende CO2-Konzentrationen begünstigen demnach die Verbuschung von Graslandschaften und führen so zu einer Zunahme von Biomasse.
Bevölkerungszunahme und Holzexport treiben Entwaldung an
Um diese Veränderungen zu erfassen, bestimmten die Forschenden die Biomasse für jeden Hektar Afrikas. Dafür kombinierten sie zwei Fernerkundungsansätze: laserbasierte Messungen zur Erfassung der vertikalen Waldstruktur und Radaraufnahmen für eine flächendeckende Kartierung. Aus dem Höhenprofil lässt sich die Biomasse relativ präzise ableiten – allerdings nur punktuell. Zwar existieren Millionen solcher Profile aus ganz Afrika, ein lückenloses Netz gibt es jedoch nicht.
Radaraufnahmen stehen hingegen für den gesamten Kontinent zur Verfügung. Mit statistischen Modellen und maschinellem Lernen verknüpften die Forscher:innen die Radarsignale mit den Höhenprofilen, um für verschiedene Jahre hochauflösende Biomasse-Karten zu erstellen.
Knapp 11.000 Feldmessungen aus Waldinventuren dienten dem Team zur Validierung der satellitengestützten Schätzungen. Denn trotz der gut belegten Korrelation zwischen Höhenprofil und Biomasse liefern Messungen vor Ort deutlich genauere Informationen, etwa zu Baumumfang, Baumart oder Holzdichte.
Das ist besonders in dichten Regenwäldern von Belang. Dort erreicht der Radarsensor seine Sättigungsgrenze und kann biomassereiche und sehr biomassereiche Wälder kaum unterscheiden.
Trotz dieser methodischen Grenzen kommen die Autor:innen zu dem Schluss, dass der Übergang Afrikas von der CO2-Senke zur CO2-Quelle mit hoher Sicherheit belegt ist. Das zeigten "rigorose Unsicherheitsanalysen", unter anderem der Vergleich mit den Feldmessungen.
Zudem stimmen die Ergebnisse weitgehend mit Daten der Welternährungsorganisation FAO überein. Diese verzeichnet seit 2010 einen deutlichen Anstieg der Waldverluste in Afrika. Während 1961 jährlich 277 Millionen Kubikmeter Holz entnommen wurden, lag die Entnahme 2017 bereits bei 768 Millionen Kubikmetern, also dem Zweieinhalb- bis Dreifachen.
Das starke Bevölkerungswachstum in Afrika und die steigende Nachfrage nach Holz in Asien – vor allem in China, dem heute größten Importeur afrikanischen Tropenholzes – könnten diesen Trend weiter vorantreiben.
Da Holzeinschlag und natürliche Störungen oft kleinräumig stattfinden, ist selbst die Auflösung von einem Hektar noch zu grob, um die wichtigsten regionalen Treiber eindeutig festzustellen. Im Kongobecken gelten als Hauptursache jedoch nicht steigende Temperaturen oder veränderte Niederschlagsmuster wie im Amazonas-Regenwald, sondern die Holznutzung.
Blindes Vertrauen in natürliche Senken ist fahrlässig
Auch die Tropenwälder Südostasiens sind laut der Forschungsinitiative Global Carbon Project bereits zu einer Nettoquelle von CO2 geworden.
Gemäßigte und boreale Wälder gelten bislang als widerstandsfähiger. Große Waldgebiete in Kanada, Nord- und Osteuropa sowie Russland sind weiterhin wichtige Kohlenstoffsenken. In extremen Feuerjahren – etwa 2023 in Kanada – übersteigen jedoch auch dort die CO2-Emissionen die jährliche Speicherleistung.
In Deutschland zeigt die letzte Bundeswaldinventur ebenfalls einen Rückgang der Biomasse. Für die gesamte EU fällt die Bilanz noch etwas besser aus. Wälder bedecken rund 40 Prozent der Fläche und nehmen weiterhin mehr CO2 auf, als durch Rodung, Brände, Stürme oder Schädlingsbefall freigesetzt wird.
Doch auch in Europa schwächt sich die Senkenfunktion ab. Zwischen 2020 und 2022 nahmen die Wälder laut der Europäischen Umweltagentur 27 Prozent weniger CO2 auf als zwischen 2010 und 2014.
Ob diese Entwicklungen einen langfristigen Trend oder vorübergehende natürliche Schwankungen widerspiegeln, ist wissenschaftlich noch nicht abschließend geklärt. Aber darauf zu hoffen, dass natürliche Senken dauerhaft einen Großteil der menschengemachten Emissionen aus der Atmosphäre aufnehmen, ist sicherlich fahrlässig.
Und so schließen die Studienautor:innen aus ihren Ergebnissen: Die Emissionen müssen, statt immer noch weiter zu steigen, endlich sinken, und zwar schneller als in den weltweiten Klimaplänen vorgesehen. Denn das CO2, das die natürlichen Senken nicht mehr aufnehmen, verbleibt in der Atmosphäre und verstärkt die Erderwärmung.
