Lasergestützte Messungen ermöglichen detaillierte Analysen, wie viel klimaschädliches Kohlendioxid von brennenden tropischen Torfmooren freigesetzt wird und zeigen, dass es einen Unterschied macht, zum wievielten Mal es brennt.

Im Herbst 2015 vernebelten dichte Rauchschwaden monatelang große Teile von Südostasien und legten das öffentliche Leben zeitweise lahm. Ursache dafür waren ausgedehnte Waldbrände in Indonesien, die von manchen Wissenschaftlern schon jetzt als Jahrhundertkatastrophe bezeichnet werden. Die Brände waren besonders massiv, weil das Klimaphänomen El Nino für anhaltende Trockenheit gesorgt hat. Aber auch in normaleren Jahren zerstören Brände regelmäßig Indonesiens Wälder und die mächtigen Torfschichten im Untergrund.

„Dies führt zu einem massiven Ausstoß von klimawirksamen Gasen wie Kohlendioxid (CO2). Durch die Torfbrände wurde Indonesien dieses Jahr zu einem der größten Treibhausgasproduzenten weltweit. Um abzuschätzen, wie viel CO2 genau entsteht, muss man nicht nur die Größe der Brandfläche kennen, sondern auch wissen, wie viel Torfboden verbrannt ist – und das ist schwer zu messen “, sagt Florian Siegert, außerplanmäßiger Professor für Ökologie an der LMU und Spezialist für Fernerkundung. „Bisher gab es dazu nur wenige, recht pauschale Daten. Wir konnten nun in Kooperation mit Kollegen der Universität Leicester erstmals detaillierter untersuchen, wie tief einzelne Brände an bestimmten Stellen in den Boden eingedrungen sind. Das ermöglicht eine wesentlich genauere Analyse der verbrannten Biomasse als bisher und zeigt, dass frühere Einschätzungen zu hoch sind.“ Über ihre Ergebnisse berichten die Wissenschaftler im Journal Global Change Biology.

Den Schwund vermessen

Im Unterschied zu Europa, wo Torfmoore weitgehend baumlos sind, wächst ein großer Teil der indonesischen Wälder auf bis zu 20 Metern dicken, konvex geformten Torfdomen. Torf besteht als Vorstufe von Kohle aus stark verdichtetem Pflanzenmaterial und speichert daher das 10-50 fache an organischem Kohlenstoff als der darauf wachsende Wald – der im Brandfall in Form von Treibhausgasen den Klimawandel anheizt. Im naturbelassenen Zustand kommt es allerdings selten zu Bränden, da der Untergrund zu feucht ist. Anders ist das, wenn das ökologische Gleichgewicht durch Brandrodung und Entwässerung gestört wird: Vor allem in Verbindung mit klimatisch bedingten Trockenperioden – etwa in El-Nino-Jahren – können ausgedehnte Schwelbrände im Torf entstehen, die nur schwer zu stoppen sind.

Am Beispiel einer 220.000 Hektar großen Fläche in Zentral-Borneo, die bereits in den 1990er Jahren durch Holzeinschlag degradiert und durch zahlreiche Kanäle entwässert wurde, hat Siegert mit seinem Team nun kleinteilig analysiert, wie viel Torf durch Brände vernichtet wurde.

„Ursprünglich sollte die Fläche für Reisanbau genutzt werden. Der Boden ist dafür aber völlig ungeeignet, sodass dort nie Reis gewachsen ist. Die Fläche liegt brach und brannte bereits mehrmals“, erzählt Kristina Konecny, die Erstautorin der Studie. Die Wissenschaftler scannten das Gebiet aus der Luft mit einem Lasersystem (LiDAR – Light Detection and Ranging), das hochfrequente optische Signale aussendet, deren Echo aufgezeichnet wird. Auf diese Weise konnten sie die derzeitige Oberflächenhöhe auf den Zentimeter genau bestimmen und mithilfe einer nicht verbrannten Fläche als Referenz die ursprüngliche Oberflächenhöhe des Gebietes modellieren. Die Differenz der Oberflächenhöhen ermöglicht dann eine dreidimensionale räumliche Analyse, wie viel Torf durch Feuer vernichtet wurde. „Gemeinsam mit Informationen über die Zahl der Brände konnten wir so zum ersten Mal detailliert die gesamte Brandhistorie rekonstruieren – und damit auch, wie viel CO2 durch die einzelnen Brände freigesetzt wurde“, sagt Konecny.

Brand ist nicht gleich Brand

Dabei stellten die Forscher fest, dass Brand nicht gleich Brand ist: Je häufiger es an derselben Stelle brennt, desto geringer wird der Verlust an Torfvolumen. „Der Grund dafür ist, dass immer weniger Material vorhanden ist, das richtig heiß werden kann“, sagt Siegert. „Zuerst brennt der ursprüngliche Wald, und das Feuer kann sich durch die Baumwurzeln tief in den Torf fressen. Das Holz, das der erste Brand nicht vernichtet hat, geht beim zweiten Mal in Flammen auf; spätestens beim vierten Brand besteht die Vegetation nur noch aus Gras, das nur kurz brennt.“ Zusätzlich spielt auch die Nähe zu den Entwässerungskanälen eine große Rolle: In Kanalnähe ist der Torf trockener – dadurch werden Brände wahrscheinlicher und die Brandtiefe größer.

Diese Ergebnisse haben Konsequenzen für die Abschätzung der CO2-Emissionen durch brennende tropische Torfmoore: Die Wissenschaftler gehen von einem Kohlenstoffverlust von etwa 418 Tonnen CO2 pro Hektar für das erste Feuer aus. Dieser Verlust reduziert sich auf etwa 48 Tonnen CO2 pro Hektar, wenn es bereits das vierte Mal oder sogar noch öfter brennt. Das sind nur etwa 58 Prozent (für den ersten Brand) bzw. sogar nur 7 Prozent (für den vierten und weitere Brände) des Wertes, den das Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) als Standardemission annimmt.

„Trotzdem sind diese Brände natürlich ein gewaltiges und sinnloses Umweltdesaster. Allein durch die Torffeuer im Jahr 2015 wurden in Indonesien etwa 1,8 Gigatonnen CO2 erzeugt, das ist etwa doppelt so viel, wie Deutschland pro Jahr freisetzt“, betont Siegert. „Wir hoffen, dass unsere verbesserten Werte beim IPCC in Zukunft berücksichtigt werden, um die Quantifizierung von Treibhausgasemissionen durch diese Feuer zu verbessern. Verlässliche und genaue Abschätzungen der Emissionen sind auch für Programme wichtig, die Emissionsminderungen durch finanzielle Anreize erreichen wollen, wie sie aktuell auf der UN-Klimakonferenz in Paris verhandelt wurden.“

Quelle: Ludwig-Maximilians-Universität München