Anmerkungen zum Klimawandel

15.7.1. Entwicklung der Temperatur und der Treibhausgaskonzentrationen

Temperatur: In den letzten 150 Jahren, insbesondere in den letzten Jahrzehnten, ist eine deutliche globale Klimaerwärmung festzustellen. Die Temperatur hat seit Ende des 19. Jahrhunderts um 0,3 °C bis 0,6 °C zugenommen und um 0,2 °C bis 0,3 °C in den letzten 40 Jahren; gegenüber dem vorindustriellen Zeitalter (1800) sind die mittleren Temperaturen von 14,5 °C auf 15,3 °C angestiegen. Bis zum Ende des Jahrhunderts wird eine Erwärmung um nahe 3°C (1,4 ° bis 5,8 °C) erwartet. Der Alpenraum erwärmt sich derzeit schneller als Europa oder der Rest der Welt; dort stieg die Temperatur um 1 °C stärker als im globalen Mittel. Laut IPCC-Bericht 2007 ist es „sehr wahrscheinlich, dass der größte Anteil der beobachteten Erwärmung seit der Mitte 20.Jahrhunderts von der vom Menschen ausgelösten verstärkten Freisetzung von Treibhausgasen verursacht wird.

Die Konzentrationen der Treibhausgase Kohlendioxid, Methan und Lachgas nehmen seit der Industrialisierung deutlich zu. Heute herrschen die höchsten Treibhausgaskonzentrationen seit 650.000 Jahren. Hauptquelle ist die Energiegewinnung. Die Entwaldung in den Tropen verursacht 10 - 30 % der derzeitigen anthropogenen Emissionen von CO2.

Die CO2-Konzentration in der Atmosphäre liegt heute um etwa ein Drittel höher als in den letzten 400.000 Jahren. 1850 war sie 280 ppm, heute ist sie 385 ppm.

Der Anstieg der CO2-Konzentration ist auf anthropogene Quellen zurückzuführen.

Methan: Gegenüber 1850 stieg die Methankonzentration von 715 ppb bis heute auf 1774 ppb. Hauptursache für den Anstieg ist die Landwirtschaft.

Lachgas: Die Konzentration nahm von 270 ppb auf heute 319 ppb zu.

Hauptursache für den Anstieg ist die Landwirtschaft.

Meeresspiegel: Der Meeresspiegel steigt derzeit um 3 mm p. a.

Die im Kyoto-Protokoll für die erste Vertragsperiode vereinbarten Reduktionen der Treibhausgasemissionen sind zu gering, um einen spürbaren Einfluss auf den Klimawandel zu haben.

Österreich muss gemäß Kyoto-Protokoll die Treibhausgasemissionen 2008-2012 um mindestens 13 % gegenüber 1990 reduzieren, demnach 79 Mio. Tonnen minus 13 %. 2004 wurden in Österreich Treibhausgase in der Höhe von 91,3 Mio. Tonnen CO2-Äquivalenten verursacht. Sie lagen um 28,7 Prozentpunkte über dem Kyoto-Protokoll. CO2 hat einen Anteil von 84,4 % an den gesamten Treibhausgasemissionen. Das Ziel, die CO2-Emissionen auf die Höhe von 1990 zu reduzieren, wurde bisher weit verfehlt. Der CO2-Anstieg zwischen 1990 und 2004 betrug +24,5 %, v. a. durch den Einsatz fossiler Brennstoffe. Die angestrebten Absenkungen wurden in den Jahren 1990 bis 2004 beim CH4 (-19,2 %), N2O (-15,4 %) und bei den F-Gasen (-4 %) erreicht.

15.7.2. Konsequenzen eines Klimawandels für Waldökosysteme

Das Gedeihen von Bäumen hängt davon ab, inwieweit ihre Standortsansprüche erfüllt werden. Temperatur und Niederschlagsverhältnisse sind dabei wesentliche Standortsfaktoren. Abbildung 15-4 zeigt schematisch, dass bestimmte Baumarten unter veränderten Temperatur- und Niederschlagsbedingungen schlechtere Lebensbedingungen vorfinden, etwa die Fichte bei einer Erhöhung der Temperatur.

Bei einem Klimawechsel wird es langfristig zu einer Verschiebung der Baumartenzusammensetzung kommen.

Abbildung 15-4: Ökogramm von Fichte, Eiche, Buche und Kiefer.

Das Ökogramm verdeutlicht, dass bei einer Klimaänderung (Ordinate: Veränderung von Niederschlag minus Verdunstung; Abszisse: Temperatur) bestimmte Baumarten konkurrenzfähiger werden, wenn die Wasserversorgung gleich bleibt (was jedoch nicht zu erwarten ist). Bei höheren Temperaturen wird sich etwa die Eiche gegen die Fichte stärker durchsetzen.

Klimaänderungen lassen eine starke Arealveränderung der Baumarten (Verschiebung der Vegetationszonen) und eine ganze Reihe von Destabilisierungen, wie z. B. erhöhte Mortalität durch Trockenstress, Feuer und Stürme erwarten.

Positive Effekte einer erhöhten CO2-Konzentration sind eine erhöhte Primärproduktion sowie eine verbesserte Wasser- und Nährstoffausnützung. Ein Zuwachs an Biomasse ist aber nicht gleichbedeutend mit einer langfristig verstärkten Sequestrierung in der Biomasse (Sequestrierung = Festlegung von Kohlenstoff in einem anderen C-Reservoir als in der Atmosphäre, etwa durch Landnutzungsänderung, Aufforstung und auch mit Hilfe verschiedener Technologien der unterirdischen CO2-Endlagerung).

Globale Konsequenzen

• Global gesehen ist in der Holzproduktion bei einer Klimaänderung kurz- bis mittelfristig ein mäßiger Anstieg der wirtschaftlichen Ertragsfähigkeit zu erwarten.

• Eine Klimaänderung beeinflusst die Nährstoffkreisläufe und die Produktionskraft in borealen und kühl temperierten Waldökosystemen.

• Eine Erhöhung des Stresses durch Schädlingsbefall durch die Zunahme der Generationszyklen der Borkenkäfer und Fichtenblattwespe sowie milde Winter vermindern die Mortalität temperaturempfindlicher Insektenstadien, was einen

Anstieg von Insektenkalamitäten zur Folge hat. Erhöhte Luftfeuchte fördert Pilzerkrankungen.

Konsequenzen für Mittel- und Osteuropa

• Abnehmende Niederschläge im Sommer und damit eine zunehmende Wasserknappheit; die Ertragsfähigkeit des Waldes wird voraussichtlich abnehmen.

• Verschiebung der Vegetationszonen polwärts (pro °C 200 m) und Vordringen von Baumarten in höher gelegenen Gebieten. Zum Beispiel könnte die Kiefer von 900 m auf 1400 m ansteigen; eichenreiche Mischwälder könnten auf ca. 1000 m angehoben werden. +2°C bewirkt eine Verschiebung der Höhenstufen um 300-400 m nach oben.

• Waldökosysteme in Grenzlagen, Systeme mit eingeschränkter Diversität, stark spezialisierte Arten, montane und alpine Arten sowie Küsten- und Uferwaldsysteme sind am stärksten betroffen. Ein Rückgang potenzieller Waldgesellschaften steht bevor, wenn vertikale Ausbreitungsmöglichkeiten fehlen.

• Fichten rücken in sekundären Fichtengebieten (sommerwarmer Osten bzw.

außerhalb der natürlichen Verbreitung) und an der unteren Höhengrenze noch weiter vom Optimum ab und sind daher dort stärker gefährdet. Das Optimum wird durch die Temperatursumme und die jährlichen Niederschläge maßgeblich mit bestimmt. Verstärkte Beimischung von Laubholz in fichtenreichen montanen Waldgesellschaften wird empfehlenswert sein bzw. sich auf natürlichem Wege einstellen.

Indirekte globale Folgen eines Klimawandels

• Rückgang der Nahrungsmittelproduktion, Zunahme der Sturm- und Flutkatastrophen, Verknappung der Süßwasserreserven, umweltbedingte Migration, Verteilungskonflikte.

15.7.3. Möglichkeiten und Grenzen der Forstwirtschaft im Zusammenhang mit der Rolle des Waldes als Kohlenstoffsenke

Der Wald nimmt CO2 im Zuge der Photosynthese auf und gibt es bei der Respiration wieder ab. Er ist ein wichtiger Kohlenstoffspeicher. Wald ist eine Kohlenstoffsenke, wenn die CO2-Aufnahme größer ist als die Atmung und die Abgabe von VOCs; das ist grundsätzlich im Sommer und tagsüber, im Winter und nachts ist er hingegen eine Quelle für Kohlenstoff.

Die großflächigen Landnutzungsänderungen auf der südlichen Halbkugel, die mit einem jährlichen Verlust von mehreren Mio. Hektar durch Brandrodung verbunden sind, beeinflussen die globalen Kohlenstoffkreisläufe stark; in den nächsten 100 Jahren werden diese Landnutzungsänderungen größere Kohlenstoffquellen sein als die Folgen der Klimaerwärmung. Kohlenstoffsenken sind neben der Atmosphäre und den Ozeanen die tropische Vegetation (1,9 Pg pro Jahr) und die Vegetation der gemäßigten und borealen Zone, v. a. Wälder (1,3 Pg pro Jahr). Stickstoffeinträge (in Europa) und die Temperaturerhöhung (in Sibirien) beeinflussen die Kapazität der Wälder als Kohlenstoffsenke.

Im Waldboden der gemäßigten Zonen wird etwa 2 mal soviel, in borealen Wäldern bis über 5 mal soviel Kohlenstoff gespeichert wie in der pflanzlichen Biomasse. Biota können jedoch die Emissionen von fossilen Brennstoffen nicht ausgleichen. Wälder als Kohlenstoffsenke sind global gesehen noch nicht ausgeschöpft, sie sind jedoch über ihre Bestandesentwicklung CO2-neutral und können das Klima langfristig nicht retten. Die mitteleuropäische Klimapolitik spielt dabei global nur eine Nebenrolle.

15.7.4. Waldbauliche Möglichkeiten gegen den Klimawandel

Die Waldbehandlung hat einen moderaten Einfluss auf das Klimageschehen.

Schlüsseltechnologien zur Emissionsminderung und zu Praktiken durch die Forstwirtschaft sind: Wiederaufforstung, Forstmanagement, reduzierte Entwaldung, Regulierung von Produkten aus geschlagenem Holz und die Nutzung von Forstprodukten für Bioenergie als Ersatz fossiler Brennstoffe. Die Weiterentwicklung von Baumarten zur Steigerung der Biomasseproduktivität und CO2-Aufnahme, verbesserte Fernerkundungstechnologien für die Analyse des Potenzials zur CO2 -Aufnahme durch Vegetation / Boden und für die Kartierung von Landnutzungsänderungen sind weitere Möglichkeiten.

Wichtigste genetische Maxime ist es, die Anpassungsfähigkeit der bestehenden und künftigen Waldbestände zu erhöhen (Anpassungsfähigkeit = Vermögen einer Population, sich an Umweltveränderungen durch Änderung ihrer Genhäufigkeiten dauernd anzupassen. Ausreichende genetische Variation ist eine notwendige Bedingung). Dies schließt u.U. auch eine Vermischung verschiedener Herkünfte ein.

Als weitere Maßnahme wird die Translokation von Herkünften von tieferen in höhere Lagen (oder auch eine horizontale Translokation) genannt. Wichtig ist eine Schaffung und langfristige Erhaltung (Erhöhung) einer genetischen Diversität (Variation) der Waldbaumpopulationen durch ausreichende Bestandesbeerntungen, Saatgutmischung mehrerer Erntejahre und Herkunftstransfer.

Neuaufforstungen können wenig zur Verringerung einer Klimaerwärmung beitragen.

Als wesentliche waldbauliche Maßnahmen sind die Forcierung der Naturverjüngung, die Wiederherstellung des natürlichen Artenreichtums, die Förderung von Pionierbaumarten, eine verstärkte Nutzung der vegetativen Verjüngung in Trockengebieten, die Schaffung von „Gründerpopulationen“, die Einrichtung eines Netzes von Naturwaldreservaten und die Förderung eines größtmöglichen Strukturreichtums zu nennen.

DeKok und Stulen (1998), Geburek et al. (1994), Guderian (2001), Hyvönen et al. (2007), IPCC (2007), Kromp-Kolb und Formayer (2005), Larcher (2001), Müller et al. (2007), Österreichische Akademie der Wissenschaften (1992), Österreichischer Forstverein (1997), Schulze (2006), Verband Weihenstephaner Forstingenieure (1994).

Bewertung: Eine erhöhte atmosphärische CO2-Konzentration kann zumindest vorübergehend (1) die Kohlenstoffassimilation und das Wachstum von Waldbäumen bei guter Nährstoffversorgung erhöhen, (2) den C-Gehalt des Bodens manchmal leicht steigern und (3) verschiedene Baumarten unterschiedlich beeinflussen und somit die Konkurrenzverhältnisse in Ökosystemen verändern (möglicher Biodiversitätseffekt). Die Eigenschaften des Bodens bestimmen die Reaktionen entscheidend mit. Ein Zuwachs an Biomasse ist aber nicht gleichbedeutend mit einer langfristig verstärkten Festlegung in der Biomasse; schnelleres Wachstum kann mit kürzeren Verweilzeiten des C in der Biomasse verknüpft sein. Ein erhöhtes CO2 -Angebot - gegensätzlich zu erhöhtem Stickstoffeintrag - führt in Blättern von Buche und Fichte u. a. zu mehr Kohlenhydraten, weniger Proteinen, weniger Verdunstung, mehr N-Festlegung im Boden und mehr Mykorrhiza. Starke CO2-Senken sind die gemäßigten Wälder Nordamerikas und Euopas und Asiens, boreale Wälder sind schwache Senken.

Fragen zu Kapitel 15

• Was macht ein Gas zu einem „Treibhausgas“?

• Welche internationalen Vorkehrungen wurden zur Reduktion der Treibhausgase getroffen?

• Reihung der Treibhausgase im Hinblick auf ihren Beitrag zur globalen Erwärmung.

• Wie könnte sich eine langfristige Temperaturzunahme auf die Zusammensetzung des Waldes in Österreich auswirken?