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New study in Nature Climate Change reveals potential bias in carbon flux estimates

A new study by Karlheinz Erb and coauthors suggests a substantial fraction of the terrestrial carbon sink, past and present, may be incorrectly attributed to environmental change rather than changes in forest management.


Bias in the attribution of forest carbon sinks

Karlheinz Erb | Thomas Kastner | Sebstiaan Luyssaert | Richard A. Houghton | Tobias Kuemmerle | Pontus Olofsson | Helmut Haberl

 

A new paper just published in Nature Climate Change and led by Karlheinz Erb from the Instiute for Social Ecology in Vienna reveals a major potential bias in assessments of carbon fluxes due to land use change. The paper shows that book-keeping models, a tool commonly used to asssess the net flux of carbon due to land use change, can only partly reconstruct the known carbon sink in Austrian forests. The 'missing carbon sink' could either be attributed to environmental effects (e.g., CO2 fertilization) or, in our opinion more likely so, land management effects not considered in the book-keeping model such as the cessation of litter use or forest management practices targeted at enhancing forest stocks.

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German Press Release

 

Geändertes Waldmanagement verantwortlich für Lücke im Verständnis des globalen Kohlenstoffkreislaufes
HU-Geograph an Veröffentlichung in Nature Climate Change beteiligt

In der globalen Kohlenstoffbilanz der Atmosphäre klafft eine Lücke, die die Wissenschaft bisher nur unzureichend erklären kann. Rund 2,5 Gigatonnen Kohlenstoff pro Jahr (GtC/yr) – so viel wie ein Drittel der gesamten Emissionen aus Fossilenergie –  verschwinden jährlich aus der Atmosphäre, ohne dass man genau wüsste, warum das so ist und wo der Kohlenstoff bleibt. Ein internationales Forscherteam unter Leitung von Karl-Heinz Erb vom Institut für Soziale Ökologie in Wien liefert in der aktuellen Ausgabe des Nature Climate Change eine mögliche Erklärung für einen Teil dieser unbekannten Senke. Ebenfalls an der Arbeit beteiligt ist Tobias Kümmerle vom Geographischen Institut der Humboldt-Universität zu Berlin.

Der unbekannte Posten in der atmosphärischen Kohlenstoffbilanz wird als „residual sink“ bezeichnet. Bisher geht die Forschung davon aus, dass diese Kohlenstoffsenke durch den Klimawandel verursacht wird, weil der Anstieg von CO2 und pflanzenverfügbarem Stickstoff in der Luft das Pflanzenwachstum beschleunigt. Im aktuellen Artikel zeigt das Forscherteam jedoch auf, dass zumindest 30 bis 40 Prozent dieses „residual sink“ auf Veränderungen in der Bewirtschaftung des Waldes zurückzuführen sind.

Im 19. Jahrhundert wurden Wälder nicht nur zur Holzgewinnung genutzt, sondern waren auch Nährstofflieferanten für Weidevieh und für den Ackerbau. Zweige und Blätter wurden als Streu verwendet und damit Nährstoffe dem Waldboden entzogen. Diese Form der Waldbewirtschaftung verlor in den letzten Jahrhunderten – nicht zuletzt aufgrund der Verfügbarkeit von Fossilenergie – an Bedeutung. Damit haben sich die Bedingungen für das Wachstum der Bäume wesentlich verbessert. Mit entscheidenden Folgen für den globalen Kohlenstoffkreislauf.

Die verbesserte Nährstoffbilanz führte zu massiven Erhöhungen des natürlichen Zuwachses in den Wäldern, weit über die Einschlagraten hinaus; und damit auch zu einer drastischen Zunahme des Kohlenstoffbestandes. Anhand von Modellergebnissen und historischen Daten konnten die Wissenschaftler zeigen, dass dieser Effekt bereits weit vor Mitte des 20. Jahrhunderts eingesetzt haben muss. Da die Mitte des 20. Jahrhunderts auch als der Zeitpunkt angesehen wird, vor dem Effekte des Klimawandels kaum eine Rolle spielten, kann dies also nicht alleine von Klimawandel verursacht werden.

Die Wissenschaftler konnten diesen Sachverhalt am Beispiel Österreichs zeigen. Tobias Kümmerle dazu: „Das Land ist zwar klein, aber die hervorragende Datenverfügbarkeit erlaubt es uns, den Effekt systematisch zu analysieren.“ Da ähnliche Landnutzungsveränderungen wie in Österreich aber auch für andere Weltregionen bekannt sind, geht das Forscherteam davon aus, dass dieser Effekt einen wesentlichen Teil des „residual sink“ erklären kann.

„Die tatsächliche Größe des Effekts kann aber erst durch verbesserte Klima- und Landnutzungsmodelle sowie belastbare Daten aus weiterer Sozialökologischer Langzeitforschung abgeschätzt werden“, so Kümmerle. Der Geograph betont, dass es wichtig sei, Effekte der Landnutzung stärker in die Berechnungen zum Kohlenstoffkreislauf und von Interaktionen zwischen Erde und Atmosphäre einzubeziehen.

Publikation
Erb, K.-H., Kastner, T., Luyssaert, S., Houghton R. A., Kuemmerle, T., Olofsson, P. & Haberl, H. (2013). Bias in the attribution of forest carbon sinks. Nature Climate Change (3)

Kontakt
Prof. Dr. Tobias Kümmerle
Humboldt-Universität zu Berlin
Geographisches Institut
Tel.:  030 2093-9372
tobias.kuemmerle@geo.hu-berlin.de