Eine kürzlich in Engineering veröffentlichte Studie beleuchtet den durch den Klimawandel bedingten Anstieg des organischen Kohlenstoffs (SOC) in der Landoberfläche. Die von einem Team von Wissenschaftlern, darunter Yanli Liu, Xin Chen und Jianyun Zhang, durchgeführte Untersuchung nutzte ein Random-Forest-Modell zur Analyse historischer Daten und zur Vorhersage künftiger Trends des SOC-Gehalts auf der Grundlage von Klimaszenarien aus dem Coupled Model Intercomparison Project Phase 6 (CMIP6).
Die Studie untersuchte die globalen Trends des SOC auf der Landoberfläche von 1981 bis 2019 und identifizierte die treibenden Faktoren hinter diesen Veränderungen. Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass der globale SOC-Gehalt an der Oberfläche ansteigt, wobei sich Temperatur und Niederschlag als primäre Klimatreiber auf der globalen Skala herausstellen. Auch die Vegetationsbedeckung erwies sich als ein entscheidender lokaler Faktor, der den Anstieg des SOC-Gehalts beeinflusst. Die Untersuchung zeigt jedoch, dass es eine riskante Strategie ist, sich ausschließlich auf natürliche Kohlenstoffsenken zu verlassen, um globale Kohlenstoffneutralität zu erreichen, da der prognostizierte Anstieg des SOC weit von den ehrgeizigen Zielen des Pariser Abkommens entfernt ist.
Die historische Analyse ergab, dass der globale SOC-Bestand von 1981 bis 2019 um 6,392 Petagramm Kohlenstoff (PgC) gestiegen ist. Dieser Anstieg war besonders in den Regionen der mittleren und niedrigen Breiten bemerkenswert, wo die Vegetationsbedeckung stärker ausgeprägt ist. Die Studie ergab auch, dass Regionen in hohen Breitengraden, wie Teile Nordamerikas, Asiens und Europas, einen deutlichen Rückgang des SOC verzeichneten, was auf die Auswirkungen der globalen Erwärmung auf gefrorene Böden zurückgeführt werden könnte.
Die Forscher verwendeten das geografische Detektormodell, um die treibenden Faktoren der globalen SOC-Veränderung zu analysieren. Die Ergebnisse zeigten, dass die Temperatur, der Blattflächenindex (LAI) und die Niederschlagstage die wichtigsten Faktoren sind, die die globale SOC-Veränderung beeinflussen. Die Studie zeigte auch die komplexen Wechselwirkungen zwischen diesen Faktoren auf, die die Auswirkungen auf den SOC-Gehalt je nach Region entweder verstärken oder abschwächen können.
Mithilfe des Random-Forest-Modells prognostizierten die Forscher künftige SOC-Trends unter verschiedenen Klimaszenarien. Das Modell sagte voraus, dass der globale SOC-Bestand in allen Szenarien weiter ansteigen wird, wobei der größte Zuwachs in Afrika und Südamerika erwartet wird. Szenarien mit hohen Emissionen, wie SSP5-8.5, könnten jedoch bis zum Jahr 2100 zu einem deutlichen Rückgang des SOC-Bestands in Nordamerika, Asien und Ozeanien führen.
Die Studie unterstreicht die Bedeutung der Umsetzung von Vermeidungs- und Entfernungsstrategien zur Verringerung der Treibhausgasemissionen, da natürliche landbasierte Vermeidungsmaßnahmen allein nicht ausreichen, um das Ziel des Pariser Abkommens zu erreichen, den Kohlenstoffbestand im Boden in den nächsten 20 Jahren um vier von tausend pro Jahr zu erhöhen. Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass zur Erreichung der globalen Kohlenstoffneutralität eine Kombination aus natürlicher Kohlenstoffbindung und vom Menschen verursachten Maßnahmen erforderlich ist.
Die Forschung unterstreicht die Notwendigkeit umfassender Überwachungssysteme und fortschrittlicher Datenverarbeitungstechniken zur Verbesserung der Genauigkeit von SOC-Projektionen. Sie verdeutlicht auch die potenziellen Risiken, die mit einem übermäßigen Vertrauen auf natürliche Kohlenstoffsenken verbunden sind, und die Dringlichkeit der Entwicklung wirksamer Land- und Bodenbewirtschaftungsstrategien zur Verbesserung der Kohlenstoffbindung im Boden.
Die Studie liefert wertvolle Einblicke in die Dynamik des globalen SOC-Gehalts und die Rolle des Klimawandels bei der Förderung dieser Veränderungen. Die Ergebnisse unterstreichen die Bedeutung eines ausgewogenen Ansatzes zur Kohlenstoffreduzierung, bei dem natürliche Prozesse mit vom Menschen verursachten Strategien kombiniert werden, um ein globales Kohlenstoffgleichgewicht zu erreichen.
Die Studie „Nature-Based Global Land Surface Soil Organic Carbon Indicates Increasing Driven by Climate Change“ wurde von Yanli Liu, Xin Chen, Jianyun Zhang, Xing Yuan, Tiesheng Guan, Junliang Jin, Guoqing Wang verfasst. Volltext des Open-Access-Papiers: https://doi.org/10.1016/j.eng.2025.03.031. Weitere Informationen über Engineering finden Sie auf der Website https://www.sciencedirect.com/journal/engineering.
