​​Waldbrände erhitzen die Stratosphäre

Die Waldbrände in Australien 2019/20 waren für Menschen, Natur und Klima verheerend. Nicht nur die Bilder der brennenden Wälder gingen um die Welt, sondern auch dicke Rauch- und Rußwolken, die von Hunderten von Feuerherden in New South Wales und Victoria 11 000 Kilometer weit über den Pazifik bis nach Argentinien und Chile zogen. Down Under verbrannten 143 000 Quadratkilometer Land, mehr als 3 000 Wohnhäuser und andere Gebäude wurden zerstört, schätzungsweise drei Milliarden terrestrische Wirbeltiere kamen in den Flammen ums Leben und die Luftqualität sank in allen südlichen und östlichen Bundesstaaten auf ein gefährliches Niveau. Laut einer im Januar 2022 im Wissenschaftsmagazin »Advancing Earth and Space Sciences« (AGU) veröffentlichten Studie betrug Australiens jährlicher CO₂-Fußabdruck nach der Feuersbrunst mehr als das Doppelte.

Rauch und Ruß zogen aber nicht nur horizontal um die halbe Welt, sondern stiegen auch vertikal auf und zwar so hoch, dass die Aerosole der Stratosphäre die höchsten Temperaturen seit 30 Jahren bescherten. Die Stratosphäre ist die zweite Schicht der Erdatmosphäre in einer durchschnittlichen Höhe von ungefähr zwölf Kilometern, also knapp oberhalb der Höhe, in der Flugzeuge fliegen. Die Temperatur in der Stratosphäre schwankt normalerweise aufgrund von Ereignissen auf der Erdoberfläche nicht sehr, sieht man von Vulkanausbrüchen ab.

Eine im Fachjournal »Nature« veröffentlichte Studie der Universität Exeter zeigt, dass die rauchigen Aerosole der australischen Brandkatastrophe bis in die Stratosphäre gelangten. Die Temperatur der Stratosphäre war in den ersten vier Monaten 2020 über Australien abrupt bis zu drei Grad Celsius und weltweit um 0,7 Grad gestiegen, hieß es in der Studie der Forschergruppe um die Hauptautorin Lilly Damany-Pearce. Das sei der höchste Temperaturanstieg seit dem Ausbruch des Vulkans Pinatubo auf den Philippinen im Jahr 1991 gewesen. Die Erwärmung der Stratosphäre und ein beachtlich großes Ozonloch über der Antarktis seien höchstwahrscheinlich durch die Pyrocumulonimbus-Wolken entstanden. Solche hoch reichenden Gewitterwolken, die sich durch große Brände bilden, transportieren enorme Mengen von Rauch und Aerosolen in die untere Stratosphäre, die sich dann von dort um die Welt verbreiten.

Das Ozonloch, das sich nach den Bränden im Jahr 2020 über der Antarktis bildete, war laut der World Meteorological Organization (WMO) das am längsten andauernde und eines der größten und tiefsten seit Jahrzehnten. Ein Forschungsteam um den auf atmosphärische Chemie spezialisierten Peter Bernath von der kanadischen Waterloo Universität stellte fest, dass der Rauch der australischen Buschbrände im März 2020 zu einem Rückgang des Ozons um ein Prozent geführt hatte. Das klingt nicht nach viel, ist aber bedeutsam, da es ein Jahrzehnt dauert, bis sich die Ozonschicht um ein bis drei Prozent erholt hat.

Die Ozonschicht trägt dazu bei, die von der Sonne einfallende ultraviolette Strahlung zu absorbieren und das Leben auf der Erde vor schädlichen Auswirkungen wie Hautkrebs zu schützen. Das Ozonloch war das große Umweltthema der 1980er Jahre, verursacht durch den weltweiten exzessiven Gebrauch der chemischen Verbindung FCKW als Treibgas und Lösungsmittel. Im völkerrechtlich verbindlichen »Montrealer Protokoll« verpflichtete sich die internationale Gemeinschaft im Jahr 1987, Produktion und Verbrauch von FCKW und einiger anderer industriell genutzter Chemikalien stufenweise zu reduzieren und einzustellen. 2012 stellten Wissenschaftler am Südpol erstmalig eine Umkehrung des Ozon-Trends fest. Zwei Jahre später verkündete die WMO, das Ozonloch werde spätestens im Jahr 2050 kein Thema mehr sein, wenn der Trend anhalte.

Nach den Erkenntnissen über die Auswirkungen der australischen Megabuschfeuer auf die Ozonschicht sind Experten über einen anderen Trend beunruhigt. Der Klimawandel, da ist sich die Wissenschaft ziemlich einig, wird in der Zukunft zu häufigeren und extremeren Naturkatastrophen wie eben solchen Waldbränden führen. Das war in den letzten Jahren nicht mehr nur in Australien oder Kalifornien zu erleben, sondern auch im heimischen Brandenburg.

»What goes up must come down« war 1974 ein Hit des amerikanischen Soul-Sängers Tyrone Davis. So geschah es auch mit den winzigen Eisen-Aerosolpartikeln in dem von Winden verbreiteten Rauch und der Asche, die zwischen Neuseeland und Südamerika im Südpazifik niedergingen, das Wasser düngten und so zu einer Algenblüte von beispiellosem Ausmaß führten – was nicht per se schlecht sein muss. »Unsere Ergebnisse liefern starke Beweise dafür, dass pyrogenes Eisen aus Waldbränden die Ozeane düngen kann, was möglicherweise zu einer signifikanten Erhöhung der Kohlenstoffaufnahme durch Phytoplankton führt«, schrieb Nicolas Cassar, Professor für Biogeochemie an der US-amerikanischen »Duke’s Nicholas School of the Environment«, in einer im September 2021 in »Nature« veröffentlichten Studie. Die durch die australischen Waldbrände ausgelösten Algenblüten seien so intensiv und umfangreich, dass die anschließende Zunahme der Photosynthese vorübergehend einen erheblichen Teil der CO₂-Emissionen der Brände ausgeglichen haben könnte. Aber es sei immer noch unklar, wie viel CO₂, das durch Algenblüten absorbiert worden sei, sicher im Ozean gespeichert bleibe und wie viel wieder in die Atmosphäre freigesetzt werde. »Das festzustellen«, betont Cassar, »ist die nächste wissenschaftliche Herausforderung.«

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