In Schweden und Finnland bedecken ausgedehnte boreale Nadelwälder riesige Flächen und gehören zu den wichtigsten Kohlenstoffsenken Europas. Doch in den letzten Jahren haben Forschungsarbeiten wiederholt darauf hingewiesen, dass die Speicherleistung dieser Wälder nachlässt, insbesondere in warmen und trockenen Sommern. Eine neue Studie kombiniert langjährige Eddy-Covariance-Messungen mit ERA5-Land-Reanalysedaten, um zu klären, welcher der beiden Dürretypen die größere Wirkung entfaltet: die atmosphärische Dürre, gemessen am Dampfdruckdefizit der Luft, oder die Bodendürre, gemessen an der Bodenfeuchte. Die Ergebnisse sind auch für die mitteleuropäische Forstwirtschaft relevant, weil sich die klimatischen Entwicklungen in den Nordalpen und im Alpenvorland in eine ähnliche Richtung bewegen.
Methodik
Das Forschungsteam wertete kontinuierliche Flussdaten von Eddy-Covariance-Türmen an mehreren Standorten in Schweden und Finnland aus, an denen über viele Jahre hinweg die CO₂- und Wasserdampfaustausch zwischen Wald und Atmosphäre mit hoher zeitlicher Auflösung gemessen wurden. Diese Flussmessungen wurden mit Bodenfeuchtedaten und meteorologischen Größen aus dem ERA5-Land-Reanalyse-Datensatz verschnitten, sodass sich sowohl die atmosphärische Trockenheit über dem Bestand als auch die Wasserverfügbarkeit im Boden getrennt analysieren ließen. Mithilfe statistischer Modelle wurde geprüft, ab welchen Schwellenwerten beim Dampfdruckdefizit und bei der Bodenfeuchte die jährliche Bruttoprimärproduktion und die Netto-Ökosystemproduktion deutlich zurückgingen. Ergänzend untersuchten die Autorinnen und Autoren, wie häufig atmosphärische Dürren, Bodendürren und kombinierte Dürren im Beobachtungszeitraum aufgetreten sind und wie sich deren Häufigkeit über die letzten zehn Jahre entwickelt hat.
Ergebnisse
Die Analyse zeigt, dass die nordischen Nadelwälder überwiegend auf Bodendürre reagieren und weniger empfindlich auf reine atmosphärische Trockenheit sind. Erst wenn die Bodenfeuchte in den obersten 50 Zentimetern deutlich unter ein kritisches Niveau sinkt, geht die Bruttoprimärproduktion messbar zurück, und an einzelnen Standorten verlor die jährliche Netto-Ökosystemproduktion in isolierten Dürrejahren zwischen 20 und 40 Prozent. Allerdings traten solche starken Einbrüche in den vergangenen Jahrzehnten nur punktuell auf, sodass die Wälder im Mittel ihre Senkenfunktion weitgehend beibehielten. Beim Blick auf die Auftretenshäufigkeit zeigt sich, dass atmosphärische Dürren in den letzten zehn Jahren in weiten Teilen Nordeuropas zugenommen haben, während Bodendürren und kombinierte Dürren räumlich begrenzter blieben. Kombinierte Ereignisse, also gleichzeitig hohe Lufttrockenheit und geringe Bodenfeuchte, führten an einigen Standorten zu den stärksten Reaktionen der Wälder und gelten den Autorinnen und Autoren als das Risiko, das in Zukunft am stärksten an Bedeutung gewinnen wird.
Praxisrelevanz
Für die waldbauliche Praxis in Mitteleuropa liefert die Studie mehrere übertragbare Erkenntnisse. Erstens bestätigt sie, dass die Bodenwasserverfügbarkeit der entscheidende Engpass für die Waldproduktivität ist, sodass Maßnahmen zur Erhaltung der Bodenstruktur und der Humusschicht in trockenheitsgefährdeten Lagen Priorität haben sollten. Zweitens zeigt die Häufigkeitsanalyse, dass die atmosphärische Trockenheit tendenziell zunimmt, auch wenn die Böden noch nicht im selben Maß reagieren, was auf eine schleichende Vorbelastung hindeutet, die bei mehrjähriger Dürre plötzlich kippen kann. Drittens stützt die Studie die waldbauliche Empfehlung, in tieferen Lagen robuste Mischbestände aus Tanne, Buche, Kiefer und gegebenenfalls Eiche aufzubauen, weil artenreiche Bestände Trockenjahre besser abpuffern als reine Fichten- oder Kiefernforste. Über diese drei Punkte hinaus liefert die Untersuchung Hinweise für die waldbauliche Behandlung von Beständen, die bislang als unkritisch galten. Auch in den höheren Lagen der Mittelgebirge und in den nördlichen Alpen, wo Fichtenbestände bisher zu den stabilsten gerechnet wurden, sollte künftig die Bodendürre stärker beobachtet werden. Wo Trockenheit bisher vor allem als atmosphärisches Phänomen wahrgenommen wurde, kann ein zusätzlicher Blick auf die Bodenwasservorräte im Frühjahr frühzeitig darauf hinweisen, ob ein Bestand in einen kritischen Sommer hineingeht. Praktisch heißt das, dass in gefährdeten Revieren die Anlage von Bodenfeuchte-Messstellen oder der Rückgriff auf bestehende Waldmessnetze verstärkt werden sollte, um waldbauliche Eingriffe wie Freistellung, Jungwuchspflege oder die Anlage von Rückegassen nicht erst im Dürrejahr, sondern bereits vorher datenbasiert planen zu können.
Vertiefung: Dampfdruckdefizit als Frühwarnsystem für Trockenstress
Ein methodisch interessanter Aspekt ist die Verwendung des Dampfdruckdefizits als Maß für die atmosphärische Dürre. Dieser Wert gibt an, wie trocken die Luft aus Sicht der Blattoberfläche ist, und steigt bei hohen Temperaturen auch dann an, wenn der Boden noch Wasser liefern könnte. Die Studie zeigt, dass die Bäume in den nordischen Nadelwäldern einen Teil dieses Dampfdruckdefizits durch Spaltenschluss ausgleichen können, sodass die Photosynthese nicht sofort einbricht. Erst wenn der Boden gleichzeitig austrocknet, kippt das System. Diese Reihenfolge ist auch für mitteleuropäische Buchen- und Eichenwälder relevant, deren Spaltöffnungen auf ähnliche Weise reagieren. Werden in der Forstplanung künftig nicht nur Niederschlagssummen, sondern Dampfdruckdefizite als zusätzlicher Risikoindikator berücksichtigt, lassen sich kritische Jahre früher erkennen. Die Autorinnen und Autoren schlagen vor, in bestehende Waldmonitoringnetze zusätzliche Sensoren für die Blattfeuchte und den Stammfluss einzubinden, um die Übergänge zwischen stabiler Senke und beginnender Quelle frühzeitig zu erfassen. In einem ergänzenden Analyseschritt untersuchen die Forschenden, wie sich die Dürretypen über das letzte Jahrzehnt räumlich verteilt haben. Während atmosphärische Dürren in praktisch allen untersuchten Regionen Nordeuropas häufiger wurden, blieben Bodendürren stärker an Standorte mit sandigen Böden und flachgründigem Untergrund gebunden. Kombinierte Dürren, also das gleichzeitige Auftreten hoher Lufttrockenheit und geringer Bodenfeuchte, zeigten ein heterogenes Muster und konzentrierten sich auf die südlichsten Untersuchungsgebiete. Für die Übertragung auf Mitteleuropa bedeutet das, dass Risikokarten für forstliche Trockenschäden künftig mehrere Dürreindikatoren kombinieren sollten, anstatt sich auf eine einzelne Kennzahl zu stützen, da die kritischen Jahre je nach Standort sehr unterschiedlich ausfallen können.
Ausblick: Was kommt nach der Kohlenstoff-Senke?
Ein wichtiger Aspekt, der in der Studie nur am Rand beleuchtet wird, ist die Frage, was passiert, wenn die nordischen Nadelwälder dauerhaft von einer Kohlenstoffsenke zu einer schwachen Quelle werden. Bisher deuten die Messungen darauf hin, dass isolierte Dürrejahre zwar deutliche Wachstumseinbrüche verursachen, die Senkenfunktion im Durchschnitt aber erhalten bleibt. Sollte die Häufigkeit kombinierter Dürren jedoch weiter zunehmen, ist nicht ausgeschlossen, dass mehrjährige Dürrephasen die Netto-Ökosystemproduktion strukturell nach unten verschieben. In diesem Fall würde sich auch der Spielraum für Klimaschutzmaßnahmen im Forstsektor verringern, weil die Wälder nicht mehr in gleichem Umfang CO₂ aus der Atmosphäre binden. Für die mitteleuropäische Forstpolitik bedeutet das, dass die Erhaltung der Senkenfunktion nicht als Selbstverständlichkeit geplant werden darf, sondern durch aktive waldbauliche Anpassung abgesichert werden muss. Die Autorinnen und Autoren empfehlen daher, sowohl die lokale Wasserhaushaltssteuerung in den Revieren als auch die internationale Klimapolitik stärker miteinander zu verzahnen.
Limitations
Die Studie konzentriert sich auf nördliche Nadelwälder, deren Böden häufig von Moränenmaterial und Podsolen geprägt sind. In Mitteleuropa dominieren auf vielen Standorten Braunerden, Parabraunerden oder Rendzinen, die Wasser anders speichern, sodass die Schwellenwerte für Bodendürre nicht direkt übertragbar sind. Außerdem werden ausschließlich produktionsbezogene Parameter betrachtet; Aussagen zu Bodenatmung, Wurzelaktivität oder Totholzabbau sind aus den Eddy-Covariance-Daten allein nicht ableitbar. Schließlich erfasst der Datensatz keine Störungen durch Borkenkäfer, Sturm oder Waldbrand, die in Dürrejahren die Kohlenstoffbilanz zusätzlich verändern können.
Dieser Artikel wurde mit Hilfe von KI erstellt und vor der Veröffentlichung redaktionell geprüft. Inhaltliche Quellen: die jeweils zitierte Originalstudie. DOI: https://doi.org/10.1111/gcb.70962