Wenn der Boden zur CO₂-Quelle wird

Bei steigenden Temperaturen wird mehr Kohlenstoff aus dem Boden freigesetzt als bislang angenommen, ergab eine internationale Studie. Das CO2-Budget der Menschheit schrumpft.


Kohlenstoffmessung
Kohlenstoffmessung auf Sumatra: Wie viel CO2 werden die Böden in Zukunft emittieren? (Foto: James Maiden/​CIFOR/​Flickr)

Wie viel CO2 darf die Menschheit noch emittieren, um wenigstens halbwegs sicher einen unkontrollierbaren Klimawandel zu verhindern? Die Frage ist entscheidend, um Klimaschutzmaßnahmen zu planen. Wie schnell muss es gehen? Bis wann muss der CO2-Ausstoß um wie viel gesenkt werden?

Die Frage kennt jeder und jede. Es ist im Prinzip dieselbe, die sich auch Länder, Unternehmen und Haushalte stellen müssen, wenn sie kalkulieren wollen, wie viel Geld sie ausgeben können, um nicht in den roten Bereich zu rutschen. Sie müssen wissen, wie hoch ihr Budget ist, wie viel Spielraum ihnen zur Verfügung steht.

Das CO2-Budget der Menschheit hat der Weltklimarat IPCC im Jahr 2018 in seinem Sonderbericht zum 1,5-Grad-Ziel errechnet. Die Menge, die von diesem Zeitpunkt an noch verbleibt, ist nicht sehr groß.

Um mit einer Zwei-Drittel-Wahrscheinlichkeit bei 1,5 Grad zu landen, dürfen nur noch 420 Milliarden Tonnen CO2 emittiert werden, bei zwei Grad erlaubter Erwärmung sind es 1.170 Milliarden Tonnen. Derzeit liegt der jährliche Ausstoß bei 42 Milliarden Tonnen.

Allerdings ist in diese Berechnung ein großer Posten gar nicht mit eingeflossen, nämlich die Klimagase, die freigesetzt werden, wenn Permafrostböden tauen und Moore trockengelegt werden.

Der IPCC schreibt: "Die mögliche zusätzliche Freisetzung von Kohlendioxid aus Permafrost und Methan aus Feuchtgebieten würde das Budget um bis zu 100 Milliarden Tonnen CO2 in diesem Jahrhundert reduzieren und anschließend um noch mehr."

Nicht nur die Emissionen, die der Mensch direkt verursacht, müssen bei der Berechnung des noch verbleibenden CO2-Budgets berücksichtigt werden, sondern auch die Rückkopplungseffekte im Erdsystem. Auch sie verringern die Menge, die noch emittiert werden darf.

Beunruhigende Ergebnisse

Und die bis zu 100 Milliarden Tonnen CO2, die zusätzlich einberechnet werden müssten, könnten sogar zu knapp bemessen sein, wie nun eine internationale Studie unter Leitung der britischen Universität Exeter nahelegt.

Die Forscher:innen haben untersucht, wie sich steigende Temperaturen auf den Kohlenstoffumsatz im Boden auswirken. Die Studie, die im Fachmagazin Nature Communications erschienen ist, kommt zu beunruhigenden Ergebnissen.

Nicht nur im Permafrost und in Moorgebieten, sondern in allen Böden der Erde sind riesige Mengen an Kohlenstoff gespeichert, deutlich mehr als in allen Wäldern und Pflanzen zusammen. Die Mikroorganismen im Boden zersetzen das organische Material wie abgestorbene Pflanzenreste und sorgen so für fruchtbare Böden. Dabei entsteht CO2.

Wird es wärmer, beschleunigt sich dieser Prozess, der Kohlenstoffumsatz steigt, mehr CO2 wird freigesetzt.

In welcher Größenordnung das in Zukunft zu erwarten ist, ist bislang mit großen Unsicherheiten verbunden. Wie empfindlich der Bodenkohlenstoff auf den Klimawandel reagiert, ist schwierig zu bestimmen.

Bisherige Schätzungen gingen davon aus, dass bei zwei Grad Erwärmung rund 200 Milliarden Tonnen Kohlenstoff freigesetzt werden könnten – plus/minus 120 Milliarden Tonnen. Im schlechtesten Fall würde die Menge also bei über 300 Milliarden Tonnen liegen, im besten Fall bei nur 80 Milliarden.

Studie schließt nur die extremsten Szenarien aus

Mit einer neuen Kombination von Beobachtungsdaten und Erdsystemmodellen können die Wissenschaftler:innen nun die Unsicherheit mehr als halbieren. Demnach führt ein Anstieg der globalen Durchschnittstemperatur um zwei Grad dazu, dass 230 Milliarden Tonnen Kohlenstoff aus dem Boden freigesetzt werden – plus/minus 50 Milliarden Tonnen.

Das schlechteste Szenario liegt mit 280 Milliarden Tonnen also unter dem bisherigen Worst-Case-Szenario, das beste geht mit 180 Milliarden Tonnen aber weit über das bisherige hinaus.

"Unsere Studie schließt die extremsten Projektionen aus", sagt die Mitautorin Sarah Chadburn von der Universität Exeter. "Allerdings deutet sie auf erhebliche Kohlenstoffverluste im Boden aufgrund des Klimawandels bei nur zwei Grad Erwärmung hin."

Die geschätzten 230 Milliarden Tonnen Kohlenstoff sind mehr als viermal so viel, wie China in den vergangenen hundert Jahren emittiert hat, und mehr als doppelt so viel, wie die USA im selben Zeitraum ausgestoßen hat. Eine Tonne Kohlenstoff entspricht rund 3,6 Tonnen Kohlendioxid.

Dabei haben die Forscher:innen sich nur auf den obersten Meter des Bodens konzentriert. Kohlenstoff, der in tieferen Schichten gespeichert ist, wurde nicht berücksichtigt, etwa in den Permafrostböden. Hier könnten nach bisherigen Schätzungen insgesamt 1.300 bis 1.600 Milliarden Tonnen Kohlenstoff gebunden sein.

Die Unsicherheiten, die bei der Berechnung des Rückkopplungseffekts beim Bodenkohlenstoff bestehen, sind mit der Studie also nur reduziert worden, aber nicht verschwunden. Der Effekt könnte sogar noch größer sein und das CO2-Budget noch kleiner.

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