Im Kampf gegen die Klimakrise setzen Staaten grosse Hoffnungen in Aufforstungsprojekte. In einer neuen Studie zeigen Forschende der ETH Zürich, dass der Standort der Aufforstung entscheidender ist als die Anzahl Bäume.
Bäume sind beliebt und Aufforstung geniesst eine breite Zustimmung in der Gesellschaft, der Politik und teilweise auch in der Wissenschaft. Gigantische Kampagnen, wie die «Trillion Tree Campaign», die vom UNO-Umweltprogramm initiiert wurde, versprechen Klimaschutz durch das Pflanzen von Milliarden von Bäumen. Derartige Initiativen zielen darauf ab, die Anzahl Bäume weltweit so schnell wie möglich zu erhöhen, um klimaschädliches Kohlendioxid zu binden. Wie viel Land global tatsächlich für Aufforstung zur Verfügung steht, ist bis heute umstritten. Je nach Studie sind es zwischen 150 und 1000 Millionen Hektar, die zwischen 130 und 750 Gigatonnen Kohlendioxid binden könnten.
Verschiedene Aufforstungsszenarien verglichen
Nun haben Forschende unter der Leitung von Robert Jnglin Wills, Professor für Klimadynamik der ETH Zürich, erstmals den Klimaeffekt von drei globalen Aufforstungsszenarien in einem Erdsystemmodell simuliert und verglichen. Ausgewählt wurden drei bestehende und in den Klimawissenschaften oft genutzte Aufforstungsszenarien.
Die Forschenden haben für die drei Szenarien berechnet, welche biochemischen und biophysikalischen Temperatureffekte die Aufforstungen bis im Jahr 2100 hätten – und wie sich diese auf das globale Klimasystem auswirken würden. Das unter der Annahme, dass für alle drei Szenarien von 2015 bis 2070 Wälder bis zum maximalen Potenzial aufgeforstet werden und die Waldfläche anschliessend 30 Jahre lang konstant bleibt.
Maximale Aufforstung mit ²Kühleffekt
Dabei werden weder Siedlungsflächen noch vegetationslose oder eisbedeckte Regionen aufgeforstet, und die Aufforstung auf landwirtschaftlichen Nutzflächen wird auf ein Minimum reduziert, um die globale Nahrungssicherheit nicht zu gefährden.
Für die Simulation nutzten die Forschenden ein Klimamodell, das alle Komponenten des Klimasystems enthält, darunter die Atmosphäre, Ozeane und Land. Um sicherzustellen, dass die berechneten Effekte tatsächlich auf die Aufforstung zurückzuführen sind und nicht auf zufällige Wetterschwankungen, liessen die Forschenden das Modell fünfmal mit leicht unterschiedlichen Startbedingungen auf dem ETH-Supercomputer «Euler» laufen. Die Simulationen dauerten rund vier Monate und produzierten 300 Terabyte an Daten.
Je nach Szenario nur halb so viel Land nötig
Die Ergebnisse waren verblüffend: Obwohl sich die aufgeforstete Fläche um 450 Millionen Hektar unterschied, erzielten zwei der untersuchten Szenarien nahezu die gleiche globale Abkühlung. Der Unterschied entspricht einer Fläche, die etwa so gross ist wie alle EU-Staaten zusammen.
«Dass wir den gleichen Klimaeffekt mit signifikant weniger Land erreichen können, zeigt, dass es wichtiger ist, wo wir pflanzen, als wie viel wir pflanzen», sagt Nora Fahrenbach, Doktorandin in der Gruppe von Jnglin Wills.
Das grösste Potenzial für einen kühlenden Effekt auf das lokale und globale Klima liegt in den Tropen, vor allem im Amazonasbecken und in West- und Südostafrika. Die Bäume speichern dort nicht nur effizient Kohlenstoff, sondern kühlen ihre Umgebung auch lokal durch eine hohe Verdunstungsrate. In Südostasien sind dieselben Effekte zu beobachten, wenn auch weniger ausgeprägt.
In den hohen nördlichen Breiten hingegen, etwa in Sibirien, Kanada, Alaska und weiten Teilen Nordamerikas, ist grossflächige Aufforstung meist nicht Klima kühlend. Diese Gebiete sind monatelang von Schnee und Eis bedeckt, die das Sonnenlicht stark reflektieren.
Bei Aufforstungen führen die dunklen Baumkronen, die aus der Schneedecke herausragen, dazu, dass mehr Sonnenstrahlung absorbiert wird. Dieser Effekt führt zu einer lokalen Erwärmung, die in Kombination mit Klimaeffekten aus anderen Regionen die Kühlwirkung durch die CO₂-Aufnahme der Bäume teilweise oder sogar ganz aufhebt. «Indem wir Aufforstung in nördlichen Regionen meiden und uns stattdessen auf die Tropen konzentrieren, wird die Aufforstung zu einem weitaus effizienteren Instrument für den Klimaschutz», erklärt Fahrenbach.
Lokale Eingriffe mit globalen Konsequenzen
Mithilfe einer statistischen Methode wiesen die Forschenden zudem nach, dass Aufforstungen die atmosphärische und ozeanische Zirkulation beeinflussen. Das bedeutet: Ein neuer Wald kann Temperatur und Niederschläge in Regionen verändern, die tausende von Kilometern entfernt liegen. Aufforstungen wirken also nicht nur lokal, sondern haben globale Konsequenzen.
Fahrenbach räumt ein, dass sie sich einzig die Auswirkungen der Aufforstungsszenarien auf das Klima angeschaut hat, nicht jedoch diejenigen auf Biodiversität, Ökosysteme und die im Wald lebenden Menschen. Dennoch stünden die Erkenntnisse nicht isoliert da, betont Fahrenbach: Ein Vergleich mit bestehenden Beobachtungsdaten und anderen Modellierungen stützten die zentralen Ergebnisse der Studie.
«Dass tropische Wälder das Klima effektiver kühlen als Wälder in hohen nördlichen Breiten, ist schon länger bekannt», erklärt die Forscherin. «Mit unserem Vergleich liefern wir der Politik nun aber erstmals eine wissenschaftliche Entscheidungsgrundlage, welche Flächen weltweit das grösste Potenzial für eine effektive Klimakühlung bieten.»
Systematisch und mit globaler Perspektive
Künftige Aufforstungen müssten international koordiniert werden, sagt Fahrenbach. Nur so könnten ineffiziente Aufforstungsprojekte verhindert werden. Zurzeit fehle jedoch eine globale Institution dafür. «Auch ich habe gerne Bäume, aber wenn wir aufforsten, muss das systematisch, wissenschaftlich fundiert und mit einer globalen Perspektive geschehen», so Fahrenbach.
Sie plädiert deshalb für eine «klimasmarte» Aufforstung und rät, nur dort Bäume zu pflanzen, wo diese tatsächlich positive Effekte aufs Klimasystem haben – und niemals in Monokulturen, die besonders anfällig für Krankheiten und Brände sind. Zudem betont die Klimawissenschaftlerin, dass sich der Klimawandel durch Aufforsten nicht aufhalten lässt.
In den grossen Aufforstungsszenarios liesse sich die globale Durchschnittstemperatur bis zum Jahr 2100 um maximal 0,25 Grad senken. Dieser Beitrag sei zwar wertvoll, aber im Vergleich zur notwendigen Kühlung der Erde begrenzt. «Es führt kein Weg an einer drastischen und schnellen Senkung der fossilen Emissionen vorbei», so die Forscherin.
Samuel Schlaefli
Titelbild: Das Gegenteil erreicht: Pflanzt man in der Taiga mehr Bäume als natürlicherweise hier wachsen, nimmt der kühlende Rückstrahlungs-Effekt des Schnees ab, die dunklen Baumkronen fördern die Erwärmung. (Bild: Eric / Adobe Stock)