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Klimawandel beeinträchtigt Gebirgswälder
Die Gebirgswälder der Alpen reagieren in unterschiedlichster Weise, aber empfindlich auf eine Klimaerwärmung. Selbst das angestrebte Ziel, die durchschnittliche Erwärmung der Erde auf 2 Grad zu begrenzen, würde einige Gebirgswälder überfordern. Das zeigen Computersimulationen von Forschern der ETH Zürich. Die Wissenschaftler schlagen deshalb Anpassungsmassnahmen vor.
Gebirgswälder sind im dicht besiedelten Europa nicht nur Erholungsgebiete für die Bevölkerung und Touristen. Diese Ökosysteme erbringen auch essenzielle Leistungen für Mensch und Natur. Sie sind Holzlieferanten, binden die Treibhausgase Kohlendioxid und Methan, nehmen Niederschläge auf und bilden natürliche Schutzwälle gegen Steinschlag, Lawinen und andere Naturgefahren. In welchem Ausmass und wie schnell sich die Leistungen der Gebirgswälder bei einer Klimaerwärmung verändern, haben Forscher unter der Leitung von Harald Bugmann, Professor für Waldökologie an der ETH Zürich, mit Computermodellen untersucht. Dabei wurden erstmals auch Klimaszenarien verwendet, die aufzeigen, wie die Klimaveränderung in der Schweiz ausfallen würde, wenn sich die globale Erwärmung bis 2100 auf 2 Grad gegenüber vorindustriellen Verhältnissen begrenzen liesse.
Unterschiedliche Täler, unterschiedliche Ergebnisse
Anhand verschiedener Klimaszenarien simulierten die Forscher die Entwicklung der Waldökosysteme zweier sehr unterschiedlicher Schweizer Bergtäler: die Entwicklung des trockenen inneralpinen Saastals im Oberwallis, das sich von 600 bis auf 4390 m ü.M. erstreckt, und des Bündner Tals Dischma, das kühler und feuchter ist, und von 1500 bis 2800 m ü.M. reicht. Die Forscher nutzten drei Waldmodelle, die insgesamt fünf Ökosystemleistungen abbilden. Mit den Simulationen untersuchten sie die Auswirkung der Klimaszenarien auf zentrale Leistungen der Gebirgswälder entlang von Höhentransekten: die Speicherung von Kohlenstoff, den Einfluss der Vegetation auf den Wasserabfluss, der Diversität des Waldes, die Holzproduktion sowie die Schutzfunktion des Waldes vor Lawinen und Steinschlag.
Für die Simulationen nutzten die Forscher Klimaszenarien, die keine oder geringe Interventionsmassnahmen vorsehen sowie ein Stabilisierungsszenario. Bei letzterem wird der derzeitige Treibhausgas-Ausstoss bis 2050 halbiert und das internationale Ziel der Klimapolitik, eine Erwärmung um 2 Grad gegenüber der vorindustriellen Zeit bis 2100, nicht überschritten. Zusätzlich wurde ein weiteres Szenario berücksichtigt, mit dem sich monatliche Schwankungen – etwa der Niederschläge – besser abbilden lassen und somit die kurzfristige Variabilität deutlicher sichtbar wird. Die Grundlage dieses Szenarios bilden im Gegensatz zu den drei anderen nicht die gemittelten Werte von sogenannten Ensembles (mehreren Modellrechnungen), sondern ein einziges regionales Modell.
Auswirkungen auf Schutzfunktion
Die Simulationen zeigen, dass gewisse Ökosystemleistungen robust sind gegenüber nicht allzu drastischen Klimaveränderungen; dies gilt beispielsweise für die Speicherung von Kohlenstoff in der Biomasse auf der Ebene der ganzen Talschaften. Die Auswirkungen auf andere Leistungen hingegen sind für beide Täler deutlich, jedoch sehr unterschiedlich. Am stärksten betroffen ist das bereits heute trockene Saastal. Seine Ökosysteme werden sich laut den Modellen schon bei einem 2-Grad-Szenario stark verändern. «Eine Zunahme der globalen Durchschnittstemperatur von mehr als zwei Grad hätte weitreichende und gravierende Folgen», sagt Harald Bugmann. Die Stärke der Auswirkungen sei vor allem von der aktuellen klimatischen und ökologischen Ausgangssituation und von der Topografie der Täler abhängig.
Sowohl im Saas- wie auch im Dischmatal geht die Schutzfunktion der Wälder gegen Steinschlag und Lawinen in tiefen und mittleren Höhenlagen je nach Szenario stärker zurück, nimmt aber auf über 2000 m ü.M. zu, da dort bei höheren Temperaturen erstmals Bäume wachsen könnten. Im Saastal ist dies jedoch je nach Klimaszenario nur ein vorübergehender Trend, der durch die zunehmende Trockenheit über die Zeit wieder rückläufig werden wird.
«Mit unserer Studie untersuchen wir erstmals, was eine globale Erwärmung um durchschnittlich zwei Grad Celsius und mehr auf regionaler Ebene für die Leistungen der Wald-Ökosysteme bedeutet», sagt Ché Elkin, Erstautor der Studie und Oberassistent bei Harald Bugmann. Die Forscher räumen ein, dass es aufgrund der Komplexität der Gebirgswaldökosysteme schwierig ist, genau vorherzusagen, wie die Vegetation auf den Klimawandel reagiert. Die Simulationsergebnisse seien deshalb mit Unsicherheiten behaftet und vorsichtig zu interpretieren. Doch da bereits ein 2-Grad-Ziel die derzeitigen Leistungen der Waldökosysteme im Gebirge nicht sicherstellt, sind die Forscher der Meinung, dass Adaptionsmassnahmen in den betroffenen Gebieten notwendig seien, das heisst vor allem in den bereits heute trockenen Teilen der Alpen. «Beispielsweise können Durchforstungen in tiefen Lagen helfen, die Trockenheit abzumildern; aber es ist auch über einen Wechsel der Baumarten-Garnitur nachzudenken, bis hin zur Einbringung speziell trockenheitstoleranter, heute noch gebietsfremder Arten», sagt Bugmann.
Die berücksichtigten Klimamodelle
Die Wissenschaftler erhielten die Klimaszenarien der Ensembles vom Center for Climate Systems Modeling (C2SM).Es handelt sich dabei um die «Swiss Climate Change Scenarios» (CH2011, siehe ETH Life vom 28.09.2011) die von Schweizer Forschern anhand des vierten Sachstandsberichts des Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) entwickelt wurden. Das zusätzliche regionale Klimamodell stammt aus dem EU-Projekt «Assessing Climate Impacts on the Quantity and Quality of Water» (ACQWA).
Literaturhinweis
Elkin C et al.: A 2°C warmer world is not safe for ecosystem services in the European Alps. Global Change Biology (2013). doi: 10.1111/gcb.12156