Satellitenbeobachtungen zeigen die Auswirkung von Waldbränden auf den Kohlenstoffkreislauf

Eine wegweisende Studie hat herausgefunden, dass die Emissionen durch Vegetationsbrände in den Ökosystemen des Amazonas und in der Cerrado-Region hauptsächlich durch die schwelende Verbrennung von Holzresten verursacht werden. Diese heute in der Fachzeitschrift Nature Geoscience veröffentlichte Erkenntnis unterstreicht die entscheidende Rolle der Beschaffenheit des Brennmaterials für die bei der Verbrennung freigesetzten Emissionen und deren Auswirkungen auf den globalen Kohlenstoffkreislauf, die Luftqualität und die Biodiversität.

Die Studie präsentiert die zentralen Ergebnisse des internationalen Sense4Fire-Projekts (https://sense4fire.eu/), das von der Technischen Universität Dresden (TUD) in Zusammenarbeit mit dem Königlich Niederländischen Meteorologischen Institut (KNMI), BeZero Ltd. und mehreren internationalen Partnern mit finanzieller Unterstützung der Europäischen Weltraumorganisation (ESA) durchgeführt wurde.

Durch die Kombination modernster Erdbeobachtung (EO) und innovativer Modellierung untersucht die Studie die zentralen Wissenslücken bei der Erfassung von Emissionen durch Vegetationsbrände. Anhand von Satellitendaten und Brandmodellen hat das Forscherteam Daten aus der verheerenden Feuersaison 2020 in den Amazonas- und Cerrado-Regionen Südamerikas analysiert und dabei detaillierte Beobachtungen zu Brennstoffarten, Feuchtigkeitsbedingungen und Brandverhalten integriert. Die Ergebnisse zeigen, dass bis zu 75 % der verbrannten lebenden und toten Biomasse in diesen Ökosystemen aus Totholz und Holzresten besteht, was zu unverhältnismäßig hohen Emissionen von Kohlenmonoxid und anderen Schadstoffen führt. Die Studie schätzt, dass bei den Waldbränden im Jahr 2020 im Amazonasgebiet etwa 372 Millionen Tonnen Trockenmasse verbrannt wurden, was zu Kohlenmonoxidemissionen von etwa 40 Millionen Tonnen führte.

"Wir haben nachgewiesen, dass das Verbrennen von Totholz, insbesondere in tropischen Waldgebieten, zu einer Schwelbrandverbrennung führt, bei der deutlich mehr Kohlenmonoxid entsteht als bei Bränden in Savannenökosystemen", so Prof. Matthias Forkel, Hauptautor der Studie. "Dieses Ergebnis ist von entscheidender Bedeutung für die Verbesserung von Emissionsverzeichnissen im Zusammenhang mit Bränden und von globalen Klimamodellen."

Die Studie nutzt darüber hinaus Beobachtungen des vom KNMI analysierten Satelliten Sentinel-5p, um Emissionsschätzungen zu überprüfen und zu verfeinern, und unterstreicht damit die Vorteile der Integration von Bottom-up- und Top-down-Ansätzen. Die Ergebnisse unterstreichen die entscheidende Rolle von Totholz bei der Erhöhung der Emissionen, insbesondere in besonders von Bränden bedrohten Regionen wie dem Amazonas-Regenwald und den Cerrado-Savannen, in denen Abholzung und von Menschen verursachte Brände zunehmen.

"Dieses Projekt verdeutlicht die durch wissenschaftliche Zusammenarbeit entstehende Stärke", fügt Dr. Jos de Laat vom KNMI hinzu. "Dank der Bündelung modernster Satellitentechnologien, innovativer Modellierung und institutionsübergreifender Expertise konnten wir eine der drängendsten ökologischen Herausforderungen unserer Zeit gemeinsam angehen."

Im Rahmen dieses Projekts wurden Hunderte Terabyte an Datensätzen aus Satellitenbeobachtungen analysiert und verarbeitet. Dies wurde durch die Nutzung des Hochleistungsrechenzentrums der TUD ermöglicht. Die Daten sind im OPARA-Datenrepository der TUD öffentlich verfügbar (https://doi.org/10.25532/OPARA-688).

Die vorgestellten Ergebnisse haben weitreichende Auswirkungen auf das Management von Emissionen durch Brände, die Bekämpfung des Klimawandels und den Schutz der Biodiversität. Die an der Studie beteiligten Expertinnen und Experten betonen die Notwendigkeit gezielter Maßnahmen zur Reduzierung von Bränden durch verbessertes Landmanagement und politische Maßnahmen zur Eindämmung der Abholzung und Landschaftsfragmentierung.

Die Studie ist ein Weckruf für Interessenvertreter, politische Entscheidungsträger und Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler weltweit, die Abholzung tropischer Wälder zu verringern und so die Emissionen durch Brände und deren Auswirkungen auf die menschliche Gesundheit, die Ökosysteme und das globale Klimasystem zu minimieren.

Animation "Vegetation Fire Dynamics from Space"

Originalpublikation in Nature Geoscience:
Forkel, M., Wessollek, C., Huijnen, V., Andela, N., de Laat, J., Kinalczyk, D., Marrs, C., van Wees, D., Bastos, A., Ciais, P., Fawcett, D., Kaiser, J.W., Klauberg, C., Kutchartt, E., Leite, R.V., Li, W., Silva, C.A., Sitch, S., Goncalves De Souza, J., Zaehle, S., Plummer, S., 2025. Burning of woody debris dominates fire emissions in the Amazon and Cerrado. Nature Geoscience https://doi.org/10.1038/s41561-024-01637-5

Kontakt für Medienanfragen:
Prof. Dr. Matthias Forkel,

Video mit Prof. Matthias Forkel zum Thema Waldbrand: