Gegen die Klimakrise: Plantagen binden CO2 und bringen Regen in die Wüste  [04.09.19]

Studie der Uni Hohenheim: Begrünung von Wüstenflächen wirkt Klimakrise deutlich entgegen / Plantagen tragen dazu bei, CO2-Emissionen zu kompensieren / PNAS-Publikation

Jojoba-Plantage: Eine Studie der Universität Hohenheim zeigt, wo sie am effektivsten dazu beitragen können, dem Klimawandel entgegenzuwirken. | Bildquelle: Universität Hohenheim / Oliver Branch

Es ist eine gute Nachricht in einer Zeit, die hauptsächlich von negativen Nachrichten über den Einfluss des Menschen auf das Erdsystem geprägt ist: „Großflächige Plantagen, z.B. aus Jojoba-Pflanzen, erhöhen deutlich den Anteil an Sonnenenergie, der von der Erdoberfläche absorbiert wird“, erklärt der Erdsystemwissenschaftler und Studienleiter Dr. Branch von der Universität Hohenheim.

„Die Pflanzen geben die Energie dann größtenteils in Form von Wärme an die Umgebungsluft ab“, erläutert der Forscher. So entstehe über der Wüste ein warmes Gebiet mit niedrigem Luftdruck, ein sogenanntes Hitzetief. „Die Druckdifferenzen in der Umgebung der Plantagen erzeugen Auftriebsgebiete, die zur Bildung von Wolken und Niederschlag führen können.“

Mit den Plantagen kann also Regen in der Wüste erzeugt und das regionale Klima positiv beeinflusst werden. „Das globale Klima können wir natürlich erst verändern, wenn die CO2-Aufnahme einen globalen Einfluss erreicht“, erklärt Prof. Dr. Wulfmeyer, der das Projekt mitbetreut hat. „Aber schon so können wir das Wetter beeinflussen und das Leben in trockenen und heißen Gebieten für die Menschen erträglicher gestalten.“


Global Feedback Index: Simulationen zeigen die geeignetsten Flächen

Die Stärke des Effekts hängt von der Region und der Jahreszeit ab. „Ob und wie gut die Bildung von Wolken und Niederschlag funktioniert, ist von vielen Faktoren abhängig“, erklärt Dr. Branch. So seien beispielsweise die vorherrschenden Windgeschwindigkeiten und die Beschaffenheit des Bodens entscheidend.

Das kann dank einer neuartigen Methode nun erstmalig quantifiziert und so gezielt Maßnahmen zur Wiederaufforstung motiviert und kontrolliert werden: Dr. Branch entwickelte anhand von Simulationen den sogenannten „Global Feedback Index“. Der Wert zwischen 0 und 3 gibt an, wie gut sich ein Gebiet eignet, um Plantagen zu Zwecken der Niederschlagsbildung anzubauen. „Drei ist hier der beste Wert“, so Dr. Branch. „Gebiete, die diesen Wert erreichen, liegen zum Beispiel auf der Arabischen Halbinsel, in Namibia und in der Sahara. Für diese Landstriche planen wir weitere Simulationen.“

Auf der Grundlage von Wetterdaten der letzten 40 Jahre haben die Wissenschaftler Monatskarten für den ganzen Globus entwickelt. „Da es mit großem Aufwand verbunden ist, ein solches Projekt Realität werden zu lassen, nutzen wir den Cray Supercomputer am HLRS, dem Höchstleistungsrechenzentrum der Universität Stuttgart. Dort führen wir hochaufgelöste Simulationen durch, um die geeignetsten Flächen zu finden“, so Dr. Branch.

Anhand verschiedener Variablen lasse sich so zuverlässig feststellen, wo diese Methode zur Wolken- und Niederschlagsbildung funktionieren könne. Die Wissenschaftler sprechen von Bio-Geoengineering – ein Begriff für Methoden, bei denen man mittels der Beeinflussung der Biosphäre das Klima auf der Erde bewusst optimieren möchte. „Jede Wüste ist unterschiedlich“, erklärt Dr. Branch. „Während eine Plantage von 100 km mal 100 km in Oman einen großen Unterschied machen und Wolken produzieren würde, können wir diesen Effekt beispielsweise für Israel ausschließen.“


Jojoba: eine Pflanze – viele Vorteile

Wichtig ist die Wahl der Pflanzen. Jojoba-Sträucher sind besonders geeignet, da sie beim Wachstum große Mengen von CO2 binden und hohe Temperaturen aushalten können. Damit tragen sie zu sogenannten negativen Emissionen bei, also dem Rückholen von CO2 aus der Atmosphäre. „So können die Plantagen die Auswirkungen der Klimakrise eindämmen, während sie gleichzeitig seinem weiteren Fortschreiten entgegenwirken“, fasst Dr. Branch zusammen. Außerdem transpirieren diese Pflanzen am Tage kaum, so dass der Hitzetief-Effekt besonders ausgeprägt ist.

Daneben böten die Plantagen weitere Vorteile für die Bevölkerung: „Aus Jojoba lässt sich beispielsweise ein hochwertiges, auf dem Markt stark nachgefragtes Öl herstellen“, so Dr. Branch. „Die Sträucher können also auch wirtschaftlich genutzt werden.“ Die Biomasse könne als nachwachsender Rohstoff außerdem in der Energie-Gewinnung eingesetzt werden. „Da Jojoba eine anspruchslose Pflanze ist, kann sie auch in Wüstenregionen gut gedeihen“, ergänzt der Wissenschaftler. „Sie benötigt nur wenig Wasser, und dieses muss auch keine Trinkwasserqualität haben.“


Publikation im Wissenschaftsmagazin PNAS

Die aktuelle Publikation zeigt, dass das Verständnis von komplexen Rückkopplungsprozessen inzwischen so weit gediehen ist, das regionale Wetter und Klima quantitativ steuern zu können. Deswegen stellt diese Arbeit der Universität Hohenheim einen neuen Weg dar, mit Bio-Geoengineering einer der dringlichsten Herausforderungen unserer Zeit zu begegnen: das Wetter und Klima zum Wohle der Menschen zu beeinflussen.

Deliberate Enhancement of Rainfall using Desert Plantations
DOI: https://doi.org/10.1073/pnas.1904754116

Simulierter Niederschlag über einer Jojoba-Plantage im Oman, am 30. Juni um 14:00 Uhr (Local Time).
Bildquelle: Universität Hohenheim

Global Feedback Index – Durchschnitt der Jahre 2009-2017 im Juni
Bildquelle: Universität Hohenheim

Kontakt für Medien:

Dr. Oliver Branch, Universität Hohenheim, Fachgebiet Physik und Meteorologie,
T 0711 459 23132, E oliver_branch@uni-hohenheim.de

Prof. Dr. Volker Wulfmeyer, Universität Hohenheim, Fachgebiet Physik und Meteorologie,
T 0711 459 22150, E volker.wulfmeyer@uni-hohenheim.de

Zurück zu Aktuelle Themen