NASA-Wissenschaftler stellen fest, dass die Tundra-Vegetation bis 2100 höher und grüner wird
Mit der Erwärmung des Klimas verändert sich die Vegetation in den Wäldern des hohen Nordens, da mehr Bäume und Sträucher auftauchen, so eine neue NASA-Forschung.
Die globale Erwärmung verändert die Struktur der Vegetation in den Wäldern des hohen Nordens. Ein Trend, der nach Angaben von NASA-Forschern mindestens bis zum Ende dieses Jahrhunderts anhalten wird.
Die Veränderung der Waldstruktur könnte mehr Kohlendioxid (CO2), ein Treibhausgas, aus der Atmosphäre aufnehmen oder das Auftauen des Permafrosts verstärken, was zur Freisetzung von altem Kohlenstoff führt. Millionen von Datenpunkten der Missionen Ice, Cloud, and land Elevation Satellite 2 (ICESat-2) und Landsat haben zu dieser neuesten Forschung beigetragen, die zur Verfeinerung von Computermodellen für Klimavorhersagen verwendet werden soll.
Die Tundra-Landschaften werden immer höher und grüner.
Mit der Erwärmung des Klimas verändert sich die Vegetation in den Wäldern des hohen Nordens, da mehr Bäume und Sträucher auftauchen. Diese Veränderungen in der Vegetationsstruktur der borealen Wälder und der Tundra werden sich mindestens in den nächsten 80 Jahren fortsetzen, so die NASA-Wissenschaftler in einer kürzlich veröffentlichten Studie.
Boreale Wälder wachsen im Allgemeinen zwischen dem 50. und 60. nördlichen Breitengrad und bedecken große Teile Alaskas, Kanadas, Skandinaviens und Russlands. In diesem Lebensraum wachsen immergrüne Bäume wie Kiefern, Fichten und Tannen. Weiter nördlich haben der Permafrost und die kurze Wachstumsperiode des Tundra-Bioms das Wachstum großer Bäume oder dichter Wälder historisch erschwert. Die Vegetation in diesen Regionen besteht stattdessen aus Sträuchern, Moosen und Gräsern.
Die Grenze zwischen den beiden Biomen ist schwer auszumachen. Frühere Studien haben ergeben, dass das Pflanzenwachstum in hohen Breiten zunimmt und sich nach Norden in Gebiete verlagert, die zuvor nur spärlich mit Tundra-Sträuchern und Gräsern bedeckt waren. Die neue, von der NASA geleitete Studie stellt nun fest, dass in diesen Tundragebieten und den angrenzenden Übergangswäldern, wo die borealen Regionen und die Tundra aufeinandertreffen, vermehrt Bäume und Sträucher vorkommen. Es wird erwartet, dass dies mindestens bis zum Ende des Jahrhunderts so bleibt.
"Die Ergebnisse dieser Studie sind ein weiterer Schritt auf dem Weg zu einer wachsenden Zahl von Arbeiten, die eine Veränderung der Vegetationsmuster im borealen Waldbiom erkennen lassen", sagte Paul Montesano, Hauptautor der Studie und Forscher am Goddard Space Flight Center der NASA in Greenbelt, Maryland.
"Wir haben anhand von Satellitendaten die Zunahme des Vegetationswachstums in diesem Biotop seit 1984 verfolgt und festgestellt, dass es dem entspricht, was Computermodelle für die kommenden Jahrzehnte vorhersagen. Daraus ergibt sich das Bild eines anhaltenden Wandels in den nächsten etwa 80 Jahren, der in den Übergangswäldern besonders ausgeprägt ist".
Die Wissenschaftler fanden Vorhersagen über"positive Veränderungen der durchschnittlichen Höhe" in allen Tundra- und Übergangswaldlandschaften (boreal bis tundra), die in diese Studie einbezogen wurden. Dies deutet darauf hin, dass Bäume und Sträucher in Gebieten, in denen sie derzeit kaum vorkommen, größer und zahlreicher werden.
"Die Zunahme der Vegetation, die mit der Veränderung einhergeht, kann einen Teil der Auswirkungen der erhöhten CO₂-Emissionen ausgleichen, indem sie mehr CO2 durch Photosynthese absorbiert", sagte der Mitautor der Studie , Chris Neigh, Wissenschaftler am NASA-Projekt Landsat 8 und 9 in Goddard. Der durch diesen Prozess absorbierte Kohlenstoff würde dann in Bäumen, Sträuchern und im Boden gespeichert.
Die Veränderung der Waldstruktur kann auch dazu führen, dass Permafrostgebiete auftauen, da die dunkler gefärbte Vegetation mehr Sonnenlicht absorbiert, wodurch CO₂ und Methan freigesetzt werden könnten, die über Tausende von Jahren im Boden gespeichert wurden.
In ihrer in Nature Communications Earth & Environment veröffentlichten Arbeit beschreiben die NASA-Wissenschaftler die Kombination aus Satellitendaten, maschinellem Lernen, Klimavariablen und Klimamodellen, die sie zur Modellierung und Vorhersage der Waldstruktur in den kommenden Jahren verwendeten. Konkret analysierten sie fast 20 Millionen Datenpunkte von NASAs ICESat-2.
Anschließend verglichen sie diese Datenpunkte mit Zehntausenden von Szenen nordamerikanischer borealer Wälder aus den Jahren 1984 bis 2020 von Landsat, einer gemeinsamen Mission der NASA und des US Geological Survey. Für die Erstellung von Modellen mit derart großen Datenmengen, die als"Big Data"-Projekte bezeichnet werden, sind fortschrittliche Rechenkapazitäten erforderlich.
Die ICESat-2-Mission verwendet ein Laserinstrument namens Lidar, um die Höhe von Merkmalen auf der Erdoberfläche (wie Eisschichten oder Bäume) aus dem Weltraum zu messen. In der Studie untersuchten die Autoren diese Messungen der Vegetationshöhe im hohen Norden, um zu verstehen, wie die aktuelle Struktur des borealen Waldes aussieht.
Anschließend modellierten die Wissenschaftler mehrere zukünftige Klimaszenarien, wobei sie verschiedene Temperatur- und Niederschlagsszenarien berücksichtigten, um zu zeigen, wie die Waldstruktur als Reaktion auf diese Veränderungen aussehen würde.
"Unser Klima verändert sich, und diese Veränderungen wirken sich auf fast alles in der Natur aus", sagte Melanie Frost, Fernerkundungswissenschaftlerin am Goddard Center der NASA. "Es ist wichtig, dass die Wissenschaftler verstehen, wie sich die Dinge verändern, und dieses Wissen nutzen, um unsere Klimamodelle zu informieren.
Quellenhinweis:
Paul M. Montesano et al, A shift in transitional forests of the North American boreal will persist through 2100, Communications Earth & Environment (2024). DOI: 10.1038/s43247-024-01454-z