Warmer Frühling bringt weniger Pflanzenwachstum im Sommer

Der Klimawandel beeinflusst das Pflanzenwachstum – der Wachstumsschub im Frühling beginnt immer früher. Bisher dachte man, dass dieses Phänomen den Klimawandel verlangsamt, weil dadurch bei der Photosynthese mehr Kohlenstoff aus der Atmosphäre gebunden und mehr Biomasse produziert wird.

Wie nun mit Hilfe von Satellitendatenauswertungen an der TU Wien gezeigt werden konnte, trifft das aber nicht zu. Im Gegenteil: In vielen Gegenden führt ein warmer und vorverlegter Frühling sogar zu einem geringeren Pflanzenwachstum.

Die bisher verwendeten Klimamodelle müssen angepasst werden, die Lage des Weltklimas ist also noch angespannter als bisher gedacht. Veröffentlicht wurden diese Ergebnisse nun in einer großen internationalen Studie im Wissenschaftsjournal „Nature“.

Satellitendaten: Wie grün ist die Erde?

„Dass sich der zeitliche Verlauf des Pflanzenwachstums durch den Klimawandel deutlich verschoben hat, wussten wir bereits“, erklärt Matthias Forkel vom Department für Geodäsie und Geoinformation der TU Wien. Die Winter werden kürzer, die Pflanzen werden früher grün. Was das allerdings für das Pflanzenwachstum im Sommer und Herbst und für die CO2-Aufnahme bei der Photosynthese bedeutet, war bisher nicht klar. Nun ist es zu ersten Mal gelungen, die Auswirkungen dieses Effekts auf globalem Maßstab zu untersuchen.

Möglich wurde das mit Hilfe von Satellitendaten: „Wir haben Satellitenbilder aus den letzten 30 Jahren analysiert – der gesamte Globus nördlich des 30. Breitengrades wurde untersucht, von Südeuropa und Japan bis zu den Tundra-Regionen im hohen Norden“, berichtet Matthias Forkel.

Dort, wo viel Vegetation vorhanden ist, wird Licht stark absorbiert und infrarote Strahlung wird stark reflektiert. „Daraus lässt sich rund um den Erdball Punkt für Punkt bestimmen, wie viel Photosynthese stattfindet, und wie viel Kohlenstoff gebunden wird“, erklärt Forkel. Diese aufwändigen Datenanalysen wurden an der Universität Leeds in Großbritannien und der TU Wien durchgeführt, zusätzlich waren auch Klima- und Umwelt-Forschungsgruppen aus den USA und mehreren anderen Ländern beteiligt.

Warmer Frühling – trockener Herbst

Wenn das Frühlingswetter früher beginnt, liegt die Vermutung nahe, dass die Pflanzen länger Zeit zum Wachsen haben, mehr Biomasse produzieren und somit Kohlenstoff aus der Atmosphäre binden. Doch das ist nicht der Fall: Die Daten zeigen zwar, dass die Nordhalbkugel bei warmem Frühling tatsächlich grüner wird. Doch dieser Effekt kann sich im Sommer und im Herbst umkehren, sodass insgesamt durch die Erwärmung sogar weniger Kohlenstoff aus der Atmosphäre entzogen wird.

Das kann unterschiedliche Gründe haben: Das verstärkte Pflanzenwachstum im Frühling kann den Wasserbedarf und die Verdunstung erhöhen, sodass die Bodenfeuchte sinkt und die Pflanzen dann später im Jahr nicht mehr genügend Wasser zur Verfügung haben. Möglicherweise haben bestimmte Pflanzen auch eine natürlich vorgegebene Wachstumsdauer, die sich auch durch früheren Wachstumsbeginn nicht verlängern lässt.

„Diese Mechanismen sind kompliziert und regional unterschiedlich“, sagt Matthias Forkel. „Doch unsere Daten zeigen eindeutig, dass es viel größere Regionen gibt wo die Produktivität der Pflanzen in Jahren mit warmem Frühling abnimmt.“

Klimawandel mit noch heftigeren Folgen

Die bisherigen Klimamodelle berücksichtigen zwar das Pflanzenwachstum, aber diesen Effekt hatten sie bisher nicht wiedergegeben. Sie müssen daher verbessert werden. „Leider verändern sich dadurch die Klimaprognosen in eine eher unerfreuliche Richtung“, sagt Forkel. „Wir müssen davon ausgehen, dass die Folgen der Klimaerwärmung dadurch noch dramatischer sein werden als bisher berechnet.“

Dr. Matthias Forkel
Department für Geodäsie und Geoinformation
Technische Universität Wien
Gußhausstraße 27-29, 1040 Wien
T: +43-1-58801-12229
matthias.forkel@tuwien.ac.at

Buermann et al., „Widespread seasonal compensation effects of spring warming on northern plant productivity“, Nature (2018).

http://climers.geo.tuwien.ac.at/ Forschungsgruppe „Climate and Environmental Remote Sensing“