Klimaforschung

CO2-Gehalt: Lässt der Klimawandel die Sahara ergrünen?

Foto: MPI-M / MPI/M

Hamburger Wissenschaftler gingen dieser Frage mit Modellrechnungen nach. Dabei spielt der CO2-Gehalt der Luft eine große Rolle. Pflanzen "atmen" es ein und wandeln in Baustoff für ihre Zellen um.

Hamburg. Vor einigen Tausend Jahren herrschte ein anderes Klima auf der Erde. Manche Regionen waren wärmer und feuchter – und die Sahara war wesentlich grüner. Ein üppiges Dach aus Pflanzen saugte Wasser aus dem Boden, "schwitzte" es aus, was wiederum für regelmäßigen Monsunregen sorgte.

Im Laufe der Jahrtausende änderte sich jedoch die Erdbahn und damit der Einfluss der Sonne auf das Klima. Das wirkte sich auch auf die Sahara aus: Der Monsun zog sich zurück, und die Vegetation verschwand.

Heute erwärmt sich die Erde wieder. Grund ist der vom Menschen verstärkte Treibhauseffekt, weil durch die Nutzung fossiler Energien immer mehr Kohlendioxid (CO2) in die Atmosphäre gelangt. Mehr CO2 erwärmt die Erde – sogar deutlich stärker als vor einigen Tausend Jahren. Die Frage ist: Kehrt mit dem wärmeren Klima die Vegetation in die Sahara zurück?

Meine Kollegen am Exzellenzcluster CliSAP und ich sind dieser Frage mit verschiedenen Klimamodellen nachgegangen. In den Berechnungen wird es bis zum Ende des 21. Jahrhunderts tatsächlich deutlich grüner im zentralen und westlichen Sahel sowie am Südrand der Sahara. Dennoch stimmt die Gleichung "warmes Klima gleich grüne Wüste" nicht wirklich.

In Modellen liegt es am höheren CO2-Gehalt der Luft

Grund für die vermehrte Vegetation ist nämlich nicht nur die Wärme. In zwei von unseren drei Modellen liegt dies maßgeblich am höheren CO2-Gehalt der Luft. Pflanzen benötigen Kohlendioxid: Sie "atmen" es ein und wandeln es mithilfe von Sonnenlicht und Wasser in Baustoff für ihre Zellen um.

Theoretisch fördert mehr CO2 also die Vegetation. Unsere Berechnungen zeigen jedoch, dass große Teile der Sahelzone mit dem Klimawandel auch trockener werden. Darunter leiden die Pflanzen, da sie Wasser brauchen, um das CO2 zu verwerten. Wir sehen also zwei gegensätzliche Effekte: Zusätzliches CO2 "düngt" die Pflanzen, höhere Temperaturen trocknen sie aus.

Um diese Wechselwirkung genauer zu betrachten, haben wir beides noch einmal getrennt berechnet. Leider sind die Ergebnisse nicht einheitlich. In manchen Modellen ist das CO2 der bestimmende Faktor für das vermehrte Wachstum in den Wüstenrandgebieten. In anderen Modellen ergrünen nur Regionen, in denen Niederschlag und Temperatur von Anfang an stimmen. Dazu muss man wissen, dass CO2 über winzige Spaltöffnungen in die Blätter der Pflanze gelangt.

Ein hoher CO2-Gehalt führt zu weniger Verdunstung

Ist die Pflanze gut mit Wasser versorgt, sind diese offen, und es kann viel CO2 aufgenommen werden. Gleichzeitig tritt Wasser nach außen und verdunstet, was wiederum die Umgebung kühlt. Umgekehrt braucht die Pflanze bei CO2-reicher Luft ihre Spaltöffnungen nur wenig zu öffnen. Ein hoher CO2-Gehalt führt also zu weniger Verdunstung.

Der Effekt: Die bodennahe Luft erwärmt sich. Hinzu kommt, dass Vegetation dunkler ist und mehr Sonnenlicht absorbiert als heller Wüstensand. Dies trägt zu einer weiteren Erwärmung bei – schlecht für die Pflanzen, die unter der Hitze leiden.

Auch wenn die verschiedenen Modelle dieses Wechselspiel unterschiedlich darstellen, kann man sagen: Zwar kann durch "CO2-Düngung" durchaus ein Grüngürtel in der Sahara entstehen. Doch dies ist wahrscheinlich nur von kurzer Dauer. Irgendwann gewinnen Hitze und Wassermangel die Oberhand, und die Vegetation geht wieder zurück.

Alle Folgen von "Neues zum Klimawandel" aus dem CliSAP

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