Waldbrände haben eine ungeahnt starke Wirkung auf das Klima

Waldbrände gehören in einigen Gegenden in der Welt zum alljährlichen Alltag. In Kalifornien, Kanada oder rund ums Mittelmeer brennen Jahr für Jahr riesige Waldgebiete. Durch den Klimawandel werden diese noch weiter befeuert. Und scheinbar handelt es sich dabei um einen feurigen Teufelskreis. Forscher:innen fanden nämlich heraus, dass der Klimaeffekt von Waldbränden größer ist als bisher angenommen wurde. Denn sie entdeckten einen Effekt, der bisher nicht in Klimamodellen auftaucht und dazu führt, dass die wahre Treibhauswirkung von Waldbränden bisher unterschätzt wurde.

Waldbrände und Klimawandel verstärken sich gegenseitig

Der Klimawandel führt zu mehr Waldbränden. Durch Hitzewellen und Dürre trocknen Wälder aus und sind daher anfälliger für Feuer. Der Rauch dieser Feuer hat dann auch wieder Auswirkungen auf die Atmosphäre, schadet der Ozonschicht und kann den Zyklus des El Niño verändern.

Größere Brände haben auch deutliche Klimaeffekte, die unter anderem von den großen Mengen klimawirksamer Gase wie Kohlendioxid verursacht werden, die bei den Bränden frei werden. Aber auch der Rauch selber kann Effekte haben. Die darin enthaltenen Schwebteilchen wirken je nach Farbe und Eigenschaften der Rauchpartikel auf das Klima. Heller Rauch reflektiert den größten Teil des auftreffenden Sonnenlichts und kühlt daher eher. Dunkler Rauch allerdings absorbiert auch viel Licht und tragen so zum Treibhaus-Effekt bei.

Dabei galt der schwarze Ruß bisher als besonders klimawirksam. Dieser macht allerdings nur weniger als drei Prozent der Rauchemission aus. Die anderen Aerosolpartikel sind meist organische Kohlenstoffverbindungen, die heller als Ruß sind und außerdem schnell zersetzt werden. „Der Erwärmungsbeitrag durch lichtabsorbierende organische Aerosole im Rauch wurde ignoriert oder als vernachlässigbar angesehen„, erklärt ein Team rund um Rajan Chakrabarty von der Washington University in St. Louis.

Die Forscher:innen wollten überprüfen, wie klimatisch neutral die bräunlich-beigen Bestandteile des Rauchs wirklich sind. Dafür haben sie mit einem Messflugzeug Messungen über drei größeren Waldbränden im Jahr 2019 vorgenommen. Dabei zeichneten sie die Zusammensetzung, die optischen Merkmale sowie die Strahlungsabsorption der Aerosole auf.

Im Ergebnis stellten die Wissenschaftler:innen fest, dass der im Rauch enthaltene Ruß nur in kleinen Teilen die Strahlungsabsorption der Rauchwolken erklären kann. Je nach Brand waren sie für 14 bis maximal 25 Prozent der Strahlungsabsorption verantwortlich. Ganz anders die anderen Aerosole. „Nicht-Ruß-Partikel im Rauch trugen hingegen drei Viertel der Absorption im blauen und die Hälfte im roten Wellenlängenbereich bei„, schreiben die Forscher:innen.

Teerbälle sind der Übeltäter

So wie es aussieht, ist also nicht nur der schwarze Ruß im Raus für den Treibhauseffekt des Rauchs verantwortlich. Bisher nahm man an, dass die restlichen Aerosole keine nennenswerte Rolle spielen. „Dieses zweigeteilte Bild stimmt nicht. Stattdessen sehen wir ein ganzes Kontinuum, in dem auch der organische, braune Kohlenstoff das Sonnenlicht stark absorbiert„, so Chakrabarty. Somit tragen auch die übrigen Aerosole zur lokalen Erwärmung der Atmosphäre bei.

Eine besonders starke Wirkung haben dabei sogenannte „Teerbälle“. Dabei handelt es sich um kleine Tröpfchen mit einem Durchmesser von 140 bis 200 Nanometer, die aus zähflüssigen organischen Verbindungen bestehen. „Sie entstehen wahrscheinlich ähnlich wie der Ruß in den besonders heißen Zonen nahe der vorderen Front der Brände„, erläutert der Wissenschaftler weiter.

Sind Waldbrände eine bisher unterschätzte Gefahr fürs Klima?

Diese Teerbälle sind zwar heller als Ruß, weisen aber ähnliche optische Eigenschaften auf. Sie absorbieren das Sonnenlicht über das komplette Spektrum und sind zudem vier mal häufiger im Rauch von Bränden enthalten als Ruß. Dementsprechend groß ist auch ihr Beitrag zum Treibhauseffekt der Brände.

Diese Rauchpartikel werden entgegen bisheriger Annahmen auch kaum durch photochemische Reaktionen abgebaut. „Die Teerbälle können dem photochemischen Bleichen in der Atmosphäre über längere Zeit widerstehen„, schreiben die Forscher:innen.

Das Team geht davon aus, dass diese Ergebnisse die gängigen Ansichten zum Klimaeffekt von Brandrauch widerlegen. Deshalb sei es nötig, die Klimamodelle anzupassen, da Waldbrände potentiell deutlich mehr zum Klimawandel beitragen als bisher angenommen wurde. „Unsere Ergebnisse kommen zu einem passenden Zeitpunkt, wenn man bedenkt, dass die Aerosol-Emissionen von Waldbränden im Westen Nordamerikas und anderswo in der Welt zunehmen„, so das Team weiter. Würden die Klimamodelle nicht entsprechend angepasste, so berge dies das Risiko, die Auswirkungen der Waldbrände auf das Klima deutlich zu unterschätzen.

via Washington University in St. Louis