Ein Blick in eine Studie: Die Ergrünung der Erde und deren Treiber

2023-06-23

Frank Siebert

Korrektur 2023-07-01: Die Aussage der früheren Version, dass im derzeitigen Holozän eine Abhängigkeit des CO₂ von der Temperatur existiert, mit ungefähr 800 Jahren Verzögerung, war ein Flüchtigkeitsfehler, für den ich mich hier entschuldigen möchte. Da das Holozän noch so jung ist, ist diese Abhängigkeit im Holozän nicht wirklich klar erkennbar. Korrekt muss es heißen, dass diese Abhängigkeit des CO₂ von der Temperatur im derzeitigen Quartär existiert, dessen Beginn auf ungefähr 2,6 Millionen Jahre vor Heute datiert wurde. Alternativ wäre auch die Formulierung "in der derzeitigen Eiszeit" korrekt gewesen. Der Text wurde entsprechend korrigiert.

Am 25. April 2016 veröffentlichte "Nature Climate Change" den Artikel "Greening of the Earth and its drivers" ¹ als "Letter". Dieser "Brief" stammte von 32 Forschern aus 24 Forschungsinstituten und hätte wohl auch als Studie veröffentlicht werden können. Zumindest stufte Karl Hille in einem Artikel der NASA, der nur einen Tag später erschien, unter dem Titel "Carbon Dioxide Fertilization Greening Earth, Study Finds" ² die Arbeit als Studie ein und auch ansonsten referiert niemand die Arbeit als "Letter" sondern stets als "Studie".

Judith Curry verweist auf ihrer Seite "Climate Etc." auf den Inhalt des Artikels "CO₂ fertilization greening the Earth" ³ auf Phys.Org als Presserklärung und als Herausgeber des Textes wird dort die Boston University genannt.

Der Artikel von Judith Curry, sowie einige weitere Artikel anderer Seiten, haben sich die Mühe gemacht, weitergehende Informationen zu der Arbeit zusammen zu stellen.

Insofern werde ich hier etwas Arbeit aufwenden müssen, um sowohl die Presserklärung, als auch die Studie und deren Supplemental, als auch die weiterführenden Artikel zu behandeln. Lassen Sie uns also gemeinsam schauen, was wir aus diesen Texten lernen können.

Vorab eine überraschende Feststellung, die ich selbst erst am Ende meiner Arbeit an diesem Artikel machte: Die Grafik, welche in der Presserklärung und dann im Grunde in allen Artikeln verwendet wurde, kommt in der Studie nicht vor, auch wenn sie von einem der Mitautoren stammt. Keiner der Artikel weist darauf hin.

Pressemitteilung Boston University

Zitat (Übersetzt):

Ein internationales Team von 32 Autoren aus 24 Institutionen in acht Ländern hat soeben in der Fachzeitschrift Nature Climate Change eine Studie mit dem Titel "Greening of the Earth and its Drivers" veröffentlicht, die anhand von Daten der NASA MODIS [Moderate Resolution Imaging Spectrometer] und NOAA [National Oceanic and Atmospheric Administration] AVHRR [Advanced Very High Resolution Radiometer] Satellitensensoren der letzten 33 Jahre zeigt, dass zwischen einem Viertel und der Hälfte der bewachsenen Flächen der Erde deutlich grüner geworden sind. Die Ergrünung bedeutet eine Zunahme der Blätter an Pflanzen und Bäumen. Grüne Blätter produzieren Zucker, indem sie die Energie des Sonnenlichts nutzen, um Kohlendioxid (CO₂), das aus der Luft aufgenommen wird, mit Wasser und Nährstoffen zu mischen, die aus dem Boden gepumpt werden. Diese Zucker sind die Quelle von Nahrung, Fasern und Brennstoff für das Leben auf der Erde. Je mehr CO₂ in der Luft vorhanden ist, desto mehr Zucker wird produziert, was als CO₂-Düngung bezeichnet wird.

"Wir konnten die Begrünung weitgehend mit dem Düngeeffekt der steigenden CO₂-Konzentration in der Atmosphäre in Verbindung bringen, indem wir mehrere Computermodelle daran arbeiten ließen, das in den Satellitendaten beobachtete Pflanzenwachstum nachzuahmen", sagt Mitautor Prof. Ranga Myneni vom Department of Earth and Environment der Universität Boston, USA. Die Verbrennung von Öl, Gas, Kohle und Holz zur Energiegewinnung setzt CO₂ in der Luft frei. Die CO₂-Menge in der Luft hat seit dem Industriezeitalter zugenommen und liegt derzeit auf einem Niveau, das seit mindestens einer halben Million Jahren nicht mehr erreicht wurde. Es ist der Hauptverursacher des Klimawandels.

Etwa 85 % der eisfreien Flächen der Erde sind von Vegetation bedeckt. Die Fläche aller grünen Blätter auf der Erde entspricht im Durchschnitt 32 % der gesamten Erdoberfläche - Ozeane, Land und permanente Eisschichten zusammengenommen. "Die in dieser Studie ermittelte Begrünung in den letzten 33 Jahren entspricht einem grünen Kontinent, der etwa doppelt so groß ist wie das Festland der USA (18 Mio. km2), und hat die Fähigkeit, den Wasser- und Kohlenstoffkreislauf im Klimasystem grundlegend zu verändern", sagt der Hauptautor Dr. Zaichun Zhu, ein Forscher von der Universität Peking, China, der die erste Hälfte dieser Studie als Gastwissenschaftler am Department of Earth and Environment der Universität Boston, USA, zusammen mit Prof. Myneni durchgeführt hat.

Zwischen einem Viertel bis zur Hälfte der bewachsenen Flächen der Erde ist in den letzten 35 Jahren deutlich grüner geworden, was vor allem auf den steigenden Kohlendioxidgehalt in der Atmosphäre zurückzuführen ist.

Jedes Jahr wird etwa die Hälfte der 10 Milliarden Tonnen Kohlenstoff, die durch menschliche Aktivitäten in die Atmosphäre gelangen, vorübergehend zu etwa gleichen Teilen in den Ozeanen und Pflanzen gespeichert. "Unsere Studie befasste sich zwar nicht mit dem Zusammenhang zwischen Begrünung und Kohlenstoffspeicherung in Pflanzen, aber andere Studien berichten von einer zunehmenden Kohlenstoffsenke an Land seit den 1980er Jahren, was durchaus mit der Idee einer begrünten Erde übereinstimmt", sagt Mitautor Prof. Shilong Piao vom Chinese Academy of Sciences Center for Excellence in Tibetan Plateau Earth Science, Beijing, China.

Der vorteilhafte Aspekt der CO₂-Düngung bei der Förderung des Pflanzenwachstums wurde von Andersdenkenden, insbesondere Lord Ridley (erblicher Adliger im britischen Oberhaus) und Rupert Murdoch (Eigentümer mehrerer Nachrichtenagenturen), als Argument gegen die Verringerung der Kohlenstoffemissionen zur Eindämmung des Klimawandels angeführt, wie sie auf der 21. Vertragsstaatenkonferenz (COP) in Paris im vergangenen Jahr im Rahmen des UN-Klimarahmenübereinkommens (UNFCCC) vereinbart wurde. "Das Gegenargument ist in zweierlei Hinsicht ein Trugschluss. Erstens werden die vielen negativen Aspekte des Klimawandels, nämlich die globale Erwärmung, der Anstieg des Meeresspiegels, das Schmelzen der Gletscher und des Meereises, die Zunahme schwerer tropischer Stürme usw. nicht anerkannt. Zweitens haben Studien gezeigt, dass sich die Pflanzen an die steigende CO₂-Konzentration akklimatisieren bzw. anpassen und der Düngeeffekt mit der Zeit nachlässt", sagt Mitautor Dr. Philippe Ciais, stellvertretender Direktor des Labors für Klima- und Umweltwissenschaften in Gif-suvYvette, Frankreich, und federführender Autor des Kapitels über Kohlenstoff im jüngsten IPCC-Bewertungsbericht 5.

Die CO₂-Düngung ist nur ein, wenn auch ein wichtiger Grund für die Ergrünung der Erde. In der Studie werden auch der Klimawandel, die Stickstoffdüngung und die Landbewirtschaftung als weitere wichtige Gründe genannt. "Während die Erkennung der Ergrünung auf Messungen beruht, basiert die Zuordnung zu den verschiedenen Ursachen auf Modellen, und diese Modelle haben bekannte Mängel. Künftige Arbeiten werden unsere Ergebnisse zweifellos in Frage stellen und verfeinern", sagt Mitautor Dr. Josep Canadell von der CSIRO-Abteilung Ozeane und Atmosphäre in Canberra, Australien, und Leiter des Global Carbon Project.

Zitat Ende

Der Hinweis, dass die Zuordnung zu verschiedenen Ursachen auf Modellen beruht, und daher als unsicher betrachtet werden sollte, ist durchaus berechtigt. Trolliger Weise trifft dieses Argument auch auf die Zuordnung des Klimawandels zum CO₂-Anstieg zu, ja im Fall dieser Zuordnung ist diese Vermutung gar Grundlage der Modelle, so dass diese nicht in einmal in der Lage sind, andere Gründe für einen Klimawandel zu ermitteln. Und damit der moderate CO₂-Anstieg eine angsteinflößende Erwärmung auslösen kann, benötigen diese Modelle Feedbackschleifen, welche eine geringfügige Erwärmung durch das CO₂ hinreichend verstärken.

Dr. Josep Canadell gibt also einen berechtigten Hinweis darauf, dass der in der Studie dem CO₂ zugeordnete Anteil des Ergrünens auf Modellen beruht, deren Gültigkeit einer Prüfung bedarf.

Dr. Philippe Ciais behauptet es gäbe Studien welche zeigten, dass die Produktivität der Pflanzen trotz erhöhtem CO₂ nach einiger Zeit nachlässt. Nach wie vielen Jahren dies der Fall sein soll, teilt er uns nicht mit. In den 33 Jahren der Satellitenbeobachtung scheint dieser Fall jedenfalls in den Daten noch keine Rolle zu spielen. Und die C3-Pflanzen, welche am meisten vom zusätzlichen CO₂ profitieren und viele unserer Nutzpflanzen stellen, sollen das Optimum der Photosynthese erst bei etwa 1.000 ppm erreichen. Es ist daher durchaus schade, dass Herr Ciais in diesem Zusammenhang keine Studie nennt, welche diese fragwürdige Aussage stützt.

Und für die Zuordnung der Klimawandelfolgen zum CO₂ existiert keine Grundlage. Der strikte Zusammenhang zwischen CO₂ und Temperatur, der in den Klimamodellen als Modellierungsgrundlage verwendet wird, hat bisher keine erfolgreichen Vorhersagen produziert. Und die Beobachtung, speziell in der auf Proxydaten beruhenden Klimarekonstruktion vergangener Epochen, zeigen eine weitgehend vom CO₂ unabhängige Temperaturentwicklung und im derzeitigen Quartär eine Abhängigkeit des CO₂ von der Temperatur, mit ungefähr 800 Jahren Verzögerung. Natürlich leiden diese Proxy-Daten, speziell jene aus Eisbohrkernen, darunter, dass Diffusion die Werte glättet.

Da ist es gut, dass mir während der Befassung mit diesem Artikel der Artikel "Kohlenstoffdioxidkonzentration vor 1900 und heute - Von Markus Fiedler - apolut.net" ⁴ begegnet, in dem Markus Fiedler sehr ausführlich mit vorbildlichen Quellenangaben die wechselhafte Geschichte der Kohlendioxidwerte vor 1900 beleuchtet. Werte, wie sie Heute gemessen werden, wurden bereits im 19. Jahrhundert gemessen, und zwar nicht als Einzelfall, sondern Massenhaft.

Die Beobachtung gibt uns also keinerlei Grund, den warnenden Hinweisen von Dr. Philippe Ciais die geringste Beachtung zu schenken. Sein Kollege Dr. Josep Canadell hat zu Recht angemerkt, dass Modellierungen alleine keine hinreichenden Ergebnisse liefern können. Wenn die Ergebnisse der Modelle nicht mit der Beobachtung übereinstimmen, dann sind sie falsch.

Wir erfahren auch, dass die Kohlendioxidsenken mit steigendem Kohlendioxid mehr werden, was im Grunde eine logische Reaktion lebender Organismen auf ein vergrößertes Nahrungsangebot ist. "Jedes Jahr wird etwa die Hälfte der 10 Milliarden Tonnen Kohlenstoff, die durch menschliche Aktivitäten in die Atmosphäre gelangen, vorübergehend zu etwa gleichen Teilen in den Ozeanen und Pflanzen gespeichert." ist allerdings eine Aussage, für welche ich die Quelle gerne kennen würde. Vielleicht stammt sie ja aus der hier noch zu betrachtenden Studie, aber irgendwie habe ich den Eindruck, dass dies nicht der Fall ist.

Da die Warnungen des federführenden Autoren des Kapitels über Kohlenstoff des 5. IPCC Berichtes von der Beobachtungsseite jeder Basis entbehren, können wir uns über die gute Nachricht des Ergrünens der Erde ohne Einschränkung freuen, oder vielleicht doch nur beinahe ohne Einschränkungen.

Die Schwankungen des Kohlendioxidanteils, wie Markus Fiedler sie in seinem Artikel referiert, deuten an, dass wir die Höhe dieses Anteils nicht unter Kontrolle haben. Trotz industrieller Revolution sind die Werte erst gesunken, dann wieder gestiegen, um dann erneut zu sinken und dann wieder bis Heute anzusteigen. Die laut IPCC weniger als 5% Anteil des Menschen an den Emissionen genügt wohl nicht, um einen der Begrünung zuträglichen Kohlendioxidanteil sicher zu stellen. Würden wir auf die noch vorteilhafteren 1.000 ppm kommen wollen, müssten wir uns also etwas besseres Einfallen lassen, als Kohlenwasserstoffe aus der Erde zu holen und sie Zwecks Verrichtung von Arbeit zu verbrennen. Wenn das Kohlendioxid in der Atmosphäre wieder weniger werden sollte, fehlen uns zur Zeit die effektiven Mittel dagegen etwas zu tun, und der damit einhergehende Rückgang der landwirtschaftlichen Produktion könnte für viele von uns existentielle Risiken bergen.

Doch damit genug der kritischen Aufarbeitung der Aussage von Dr. Philippe Ciais. Es macht wenig Sinn, den Angstszenarien wegen zu viel Kohlendioxid, die Angstszenarien von zu wenig Kohlendioxid entgegenzustellen, vor allem, wenn wir bei diesem Thema in der Hauptsache Zuschauer sind, also keinen entscheidenden, weniger als 5%, Einfluss darauf haben.

Greening of the Earth and its drivers

Abstrakt

Zitat (Übersetzt):

Die globalen Umweltveränderungen verändern die Dynamik der terrestrischen Vegetation, was sich auf das Funktionieren des Erdsystems und die Bereitstellung von Ökosystemleistungen auswirkt. Doch wie die globale Vegetation auf die sich verändernde Umwelt reagiert ist nicht gut erforscht. Hier verwenden wir drei langfristige Satellitenaufzeichnungen des Blattflächenindex (LAI - Leaf Area Index) und zehn globale Ökosystemmodelle, um vier Hauptfaktoren für die LAI-Trends im Zeitraum 1982-2009 zu untersuchen. Wir zeigen einen anhaltenden und weit verbreiteten Anstieg des über die Vegetationsperiode integrierten LAI (Begrünung) über 25% bis 50% der globalen Vegetationsfläche, während weniger als 4 % des Globus einen Rückgang des LAI (Verbräunung) aufweisen. Faktorielle Simulationen mit mehreren globalen Ökosystemmodellen deuten darauf hin, dass CO₂-Düngeeffekte 70 % des beobachteten Ergrünungstrends erklären, gefolgt von Stickstoffdeposition (9%), Klimawandel (8%) und Landbedeckungsänderung (LCC - Land Cover Change) (4%). CO₂-Düngeeffekte erklären den größten Teil des Begrünungstrends in den Tropen, während der Klimawandel zur Begrünung der hohen Breitengrade und der tibetischen Hochebene führte. LCC trug am meisten zur regionalen Begrünung in Südostchina und im östlichen Teil der Vereinigten Staaten bei. Die regionalen Auswirkungen ungeklärter Faktoren weisen darauf hin, dass die nächste Generation von Ökosystemmodellen auch die Auswirkungen der Walddemografie, Unterschiede in der regionalen Bewirtschaftungsintensität von Ackerland und Weideflächen sowie andere neu auftretende Produktivitätseinschränkungen wie die Verfügbarkeit von Phosphor, wird untersuchen müssen.

Zitat Ende

Fragen

Schauen wir uns das noch einmal ganz langsam an und versuchen wir uns ein paar Fragen zu stellen, welche die Studie uns dann vielleicht beantwortet.

Der erste Satz mit dem Hinweis, das Umweltveränderungen Einfluss auf die Vegetation haben, ist im Grunde trivial. Die Verwendung des Begriffes "Ökosystemleistungen" ruft in mir das Bild von Dagobert Duck mit den Dollarzeichen in den Augen wach. Der Satz ist allerdings keine Aussage dieser Studie, sondern zwei Querverweise zeigen an, dass die Autoren hier Aussagen anderer Studien als Einleitung verwenden.

Der zweite Satz erklärt, warum es hier überhaupt einen Forschungsbedarf gegeben habe. Die Reaktion der globalen Vegetation auf Umweltveränderungen sei nicht gut erforscht. Vielleicht liegt dies daran, dass es am Ende doch immer Reaktionen der lokalen Vegetation auf lokale Veränderungen sind, selbst wenn einige der Änderungen einem globalen Trend folgen. Ich selbst würde daher von der Arbeit erwarten, dass sich die globale Sicht, welche hier erarbeitet wurde, aus vielen lokalen Einzelbetrachtungen zusammen setzt.

Dann berichten die Autoren, dass sie drei verschiedene auf Satellitendaten beruhende Datensätze als Datenbasis verwendet haben. Für die Autoren ist die Auswertung dieser Datenbasis nur eine Vorbereitung für ihre Modellierungen, über welche sie in Erfahrung bringen möchten, welchen Anteil verschiedene Faktoren an den beobachteten Veränderungen haben. Die Autoren wollen vier Hauptfaktoren untersuchen, und zwar CO₂, Stickstoff, Klimawandel und Landbedeckungsänderung.

Landbedeckungsänderung...

Ist denn das Ergrünen oder Erbraunen keine Landbedeckungsänderung? Beißt sich da die Katze nicht selbst in den Schwanz? Zu diesem Begriff erwarte ich daher in der Arbeit eine genauere Definition, was die Autoren darunter genau verstehen.

Und auch der Klimawandel hat mehr als eine Dimension, den jeweiligen lokalen Temperaturverlauf über die Jahreszeiten mit seiner Varianzbreite, die damit zusammenhängende Länge der Pflanzenwachstumsperiode, die Niederschlagsmenge zu verschiedenen Zeiten des Jahres, sowie Luftfeuchtigkeit und Luftdruckveränderungen oder auch die jährliche Sonnenscheindauer. Auch zu dieser Angabe wünsche ich mir von der Arbeit genauere Aussagen.

Ebenso gibt es hoffentlich detailliertere Information zu den verwendeten Modellen.

Ein Schlüsselsatz ist "Wir zeigen einen anhaltenden und weit verbreiteten Anstieg des über die Vegetationsperiode integrierten LAI (Begrünung) über 25% bis 50% der globalen Vegetationsfläche ...".

LAI steht als Abkürzung für Leave Area Index, zu deutsch Blattflächenindex. Da sowohl die Studie als auch das Supplemental diesen Index nicht erläutert, sei hier zur Erläuterung die WikiPedia zitiert ⁵ :

Der Blattflächenindex ist definiert als Blattfläche pro Bodenoberfläche [...].

Zitat Ende

Als Blattfläche wird hierbei nur eine Seite des Blattes verwendet, lernen wir von der WikiPedia, und für verschiedene Bewuchsarten werden exemplarisch Wertebereiche für den Blattflächenindex angegeben, z.B. 6 bis 16 für Tropischen Regenwald und 5 bis 7 für Eichenwald und immerhin 1 bis 5 für Graslandschaften. Der staunende Laie fragt sich, wer sich hier wohl zählend und messend durch den Wald geschwungen und durch das Gras gearbeitet haben mag, um diese Werte zu ermitteln, denn einmal wird dies auf jeden Fall exemplarisch notwendig gewesen sein, um diese Werte heute aus Satellitendaten entnehmen zu können.

Wenn Sie angesichts dieser Vorstellung leichte Zweifel befallen, Sie sind mit diesen nicht alleine, mir geht es ebenso,

Dieser Blattflächenindex aus Satellitendaten wurde über die Vegetationsperiode integriert betrachtet, was bedeutet, dass das Produkt aus der sich ändernden Pflanzendichte und der Vegetationsperiode über das Jahr gebildet wird. Veränderungen in der Länge der Vegetationsperiode haben so natürlich einen enormen Einfluss auf das Ergebnis. In einem wärmer werdenden Klima erwarten wir eine Verlängerung der Vegetationsperiode besonders in den nördlicheren Breitengraden oder in hohen Gebirgen. Natürlich auch in den südlicheren Breitengraden, aber dort gibt es deutlich weniger Landfläche, auf die sich dies auswirken könnte.

In den Tropen ist das ganze Jahr über Vegetationsperiode, so dass dort dieser Einfluss gering sein muss.

Schauen wir uns nach diesen Überlegungen den Satz "CO₂-Düngeeffekte erklären den größten Teil des Begrünungstrends in den Tropen, während der Klimawandel zur Begrünung der hohen Breitengrade und der tibetischen Hochebene führte." an, dann sagt dieser im Grunde nicht anderes aus, als wir uns gerade ganz ohne Modellierung hergeleitet haben.

In den Tropen bleibt das Klima praktisch unverändert und auch beim Stickstoffeintrag sind keine großen Veränderungen zu erwarten und auch Landbedeckungsänderungen, sofern die Studie darunter Änderungen der Nutzung durch den Menschen versteht, spielen kaum eine Rolle. Steigt also die Produktivität der Tropen und damit die Dichte des Blätterwaldes dort, bleibt nur CO₂ als letzte der 4 gewählten Hauptursachen übrig,

Bei den hohen Breitengraden und den Hochebenen stellt sich natürlich die Frage, ob es neben der Verlängerung der Vegetationsphase auch eine Zunahme der Vegetationsdichte und/oder der Vegetationsfläche gab. In der Studie finden wir auch darauf hoffentlich eine Antwort.

Der letzte Satz des Abstrakt ist im Grunde Werbung für den nächsten Forschungsauftrag.

Nach der Erstellung dieser Frageliste vertiefe ich mich nun in die Studie und dessen Supplemental auf der Suche nach den Antworten.

Aus der Studie

Eine geringfügig genauere Beschreibung der 4 Haupteinflussfaktoren geben die Autoren gleich am Beginn ihres Textes, Zitat (Übersetzt):

Zu den biogeochemischen Triebkräften gehören die Düngeeffekte der erhöhten atmosphärischen CO₂-Konzentration (eCO₂), der regionale Klimawandel (Temperatur, Niederschlag und Strahlung) und die unterschiedlichen Stickstoffdepositionsraten. Landnutzungsbedingte Triebkräfte sind Veränderungen der Bodenbedeckung und der Intensität der Landbewirtschaftung, einschließlich Düngung, Bewässerung, Forstwirtschaft und Beweidung. Keiner dieser treibenden Faktoren kann isoliert betrachtet werden, da es starke Wechselwirkungen zwischen ihnen gibt.

Zitat Ende

Landnutzungsbedingte Triebkräfte scheint hier synonym für Landbedeckungsänderungen verwendet zu werden, da es in diesem Satz als vierter Einflussfaktor angeführt wird. Der regionale Klimawandel wird auf die Parameter Temperatur, Niederschlag und Strahlung zurück geführt.

Zitat (Übersetzt):

Hier untersuchen wir die Entwicklung des Blattflächenindex (LAI) und deren Treiber für den Zeitraum 1982 bis 2009 unter Verwendung von drei Datensätze (GIMMS3g, GLASS und GLOMAP) und den Ergebnissen von zehn Ökosystemmodellen mit globaler Ausdehnung (siehe ergänzende Informationen).

Zitat Ende

Damit wissen wir nun immerhin, dass wir im Supplemental der Arbeit auf nähere Information zu den verwendeten Modellen hoffen dürfen. Die Angabe der verwendeten Datensätze ist ebenfalls eine wichtige Information, will man die vorliegende Arbeit nachvollziehen können, was hier Heute natürlich nicht das Ziel dieses Artikels ist.

Zitat (Übersetzt):

Der auf Basis der drei Datensätze geschätzte globale Begrünungstrend beträgt 0,068 ± 0,045 m² m⁻² yr⁻¹.

Zitat Ende

Das Blattflächenindexintegral über die Vegetationsperiode, zeigte also einen Wachstumstrend zwischen 2,3% und 11,3% pro Jahr. Der Unterschied zwischen 2,3% und 11,3% ist natürlich enorm. Offensichtlich unterlagen die Veränderungen großen jährlichen Schwankungen. Nehmen wir dennoch kurz den angegebenen mittleren Begrünungstrend, um eine Vorstellung davon zu bekommen, was diese Angabe insgesamt bedeutet.

Ein Wachstum um 6,8% pro Jahr über 28 Jahre hinweg ergibt ein Gesamtwachstum von 0,068 * 28 = 1,904, also 190,4%. Demnach hätte sich das Blattflächenindexintegral über die Vegetationsperiode in diesen 28 Jahren um insgesamt 190% erhöht.

Betrachtet man diese Zahl, erscheint die Aussage des Hauptautoren Dr. Zaichun Zhu in der Presserklärung beinahe wie eine Untertreibung: "Die in dieser Studie ermittelte Begrünung in den letzten 33 Jahren entspricht einem grünen Kontinent, der etwa doppelt so groß ist wie das Festland der USA (18 Mio. km2), und hat die Fähigkeit, den Wasser- und Kohlenstoffkreislauf im Klimasystem grundlegend zu verändern." Daran, dass Dr. Zaichun Zhu von den letzten 33 Jahren spricht, während die Arbeit genau genommen nur 28 Jahre untersucht hat, kann ich nichts ändern.

Wieviel dieses Wachstums auf die Verlängerung der Vegetationsperioden zurückgeht, und wie viel auf die Vergrößerung der Vegetationsfläche der Erde und wie viel auf eine erhöhte Produktivität der Vegetation, diese Fragen bleiben bei dieser Angabe offen. Sicherlich ist die Vegetationsfläche nicht um das zweifache der Größe der USA angewachsen, so viel wage ich schon einmal zu sagen.

Die Ergebnisse der Modelle zur Simulation der Änderungen des Blattflächenindizes werden von den Autoren gemittelt, um diesen Mittelwert mit dem Schätzwert auf Basis der Satelliten-Bobachtungen zu vergleichen.

Wir erfahren hier, dass die verschiedenen Beobachtungsdatensätze verschiedene Änderungen des Blattflächenindizes angeben, und zusammengefasst als Basis für eine Schätzung dienten. Auf die wichtige Frage, warum die Beobachtungsdaten voneinander abweichen und ob sich diese vielleicht in Übereinstimmung miteinander bringen lassen, gehen die Autoren in ihrer Arbeit nicht ein.

Der unter dem Kürzel MMEM zusammengefasste Verlauf der 10 Modelle zeigt einen nicht ganz unähnlichen Verlauf zu dem Beobachtungsschätzwert - ein Wort, dass ich hier mit einigem Widerwillen einführe -, zeigt aber in einigen Abschnitten gegensätzliche Verläufe. Offensichtlich hat auch kein einzelnes Modell den Verlauf korrekt wiedergegeben, denn dies hätten die Autoren sicherlich besonders hervorgehoben. Es handelt sich hier also um Modelle, die noch eine gutes Stück davon entfernt sind ernst zu nehmende Vorhersagen zu machen.

Insofern sind auch die Modellaussagen dazu, welcher treibende Faktor welchen Anteil am Begrünungstrend hatte, mit gebührender Zurückhaltung zu betrachten.

Dennoch will ich hier ein Hauptergebnis der Modellbetrachtung nicht unterschlagen, Zitat (Übersetzt):

Der modellierte relative Anstieg der globalen mittleren LAI allein durch CO₂-Düngung beträgt etwa 4,7-9,5 % [...] im Zeitraum 1982 bis 2009, was mit Messungen aus den Free-Air CO₂ Enrichment (FACE) Experimenten (0,3-11,1 % [...]) vergleichbar ist.

Zitat Ende

Zweifelsfrei seien 66,2 ± 13,2% des Blattflächenindexzuwachses - also der Ergrünung - auf CO₂ zurück zu führen; das sind 0.045 ± 0.009 m² m⁻² yr⁻¹. Das bedeutet mit anderen Worten, dass etwa 126% des 190% Blattflächenindexzuwachs auf das Konto von CO₂ gehen.

Im Abstrakt hatten sich die Autoren allerdings dafür entschieden, 70% der Ergrünung dem Kohlendioxid als Ursache zuzuschreiben, wie wir vorhin ja gelesen haben. Das gibt Spielraum für Verwirrung. Im Zweifelsfall zitieren Sie lieber die Zahl aus dem Abstrakt, denn viele lesen ja nicht mehr als dieses.

Auch Regional zeigen die Modelle teilweise zur Beobachtung entgegengesetzte Trends. In diesem Zusammenhang verweisen die Autoren auf eine Reihe von anderen Faktoren, welche in den Modellen nicht mit abgebildet sind.

Ich selbst ziehe nach all den Einschränkungen aus dieser Studie das Ergebnis, dass CO₂ die Erde grüner macht und dadurch offenbar auch einen wesentlichen Anteil daran hat, dass eine wachsende Bevölkerung weiterhin genug Nahrung findet. Für diese Erkenntnis hätte es dieser Studie nicht unbedingt bedurft, denn das war im Grunde längst bekannt. Ein weiteres Ergebnis für mich ist, dass die verwendeten Modelle noch einen weiten Weg zurück legen müssen, um für Vorhersagen geeignet zu sein,

Insgesamt zeigt die Studie einen sehr erfreulichen Trend auf. Wirklich Sorgen macht mir nur die Tatsache, dass wir diesen Trend nicht sicherstellen können, da unser Anteil an den Kohlendioxidemissionen dafür bei weitem nicht ausreicht. Eine Trendumkehr zu niedrigerem Kohlendioxidanteil und damit niedrigerer Produktivität der Vegetation könnte eine ernsthafte Gefahr für unsere Lebensmittelversorgung darstellen.

Wenn sich der Trend wieder Umkehrt, und eine ganze Reihe von Studien sagen ja eine baldige Abkühlung voraus, die möglicherweise bereits eingesetzt hat, dann werden wir dementsprechend mehr landwirtschaftliche Fläche benötigen, um weltweite Hungersnöte zu verhindern.

Es wäre Aufgabe der Politik, für solche Szenarien Pläne zu entwickeln, damit Flächenumwidmungen in Agrarflächen in einem solchen Fall schnell und problemlos möglich werden, um den Produktivitätsrückgang auszugleichen. Jedenfalls ist dies ein Risiko, auf das man sich vorbereiten kann und sollte.

Aus dem Supplemental

Aus dem Supplemental erfahren wir zum Blattflächenindex, Zitat (Übersetzt):

Der integrierte Blattflächenindex der Vegetationsperiode (im Folgenden LAI genannt) hat sich als guter Indikator für die Primärproduktion der Vegetation erwiesen.

Zitat Ende

Zu diesem Satz wird die Arbeit "Satellite remote sensing of primary production: comparison of results for Sahelian grasslands 1981-1988" ⁶ von Prince et. al 1991 als Quelle angegeben. Diese Arbeit stellt in ihrer Schlussfolgerung fest, Zitat (Übersetzt):

Analysen der hier beschriebenen, stark erweiterten und verbesserten Datenbank der sahelianischen Pflanzenproduktion und der AVHRR-Daten bestätigen die Existenz einer starken linearen Beziehung zwischen der saisonalen Produktion zwischen 0 und 3000 kg ha⁻¹ und den saisonalen Summen der AVHRR-NDVI-Daten für denselben Standort. Die minimalen Konfidenzintervalle für die Vorhersage der Produktion betrugen etwa ±50 kg ha⁻¹ und stiegen auf ±163 bei 2500 kg ha⁻¹.

Zitat Ende

Diese Arbeit stellte also eine gute Korrelation zwischen Messwerten des Advanced Very High Resolution Radiometer (AVHRR) des NOAA-Satelliten und der Pflanzenproduktivität in der Sahelzone fest. Die Produktivität wurde hierbei als Biomasse in kg ermittelt. Ein Leave Area Index findet sich in dieser Arbeit nicht, es kann aber durchaus sein, dass dieser Begriff erst später erfunden wurde. Es ist demnach nicht ganz falsch, wenn wir den Blattflächenindex als Produktivitätsindex der Vegetation betrachten.

Aus dem Supplemental erfahren wir auch etwas über die Herkunft der drei verwendeten Datensätze zum Blattflächenindex, und das AVHRR trug zu diesen Daten bei. Die drei Projekte zur Ermittlung des Blattflächenindex nutzten auch weitere Satelliten mit anderer Auflösung und hatten auch unterschiedliche Berechnungsansätze, so dass sie jeweils zu etwas anderen Ergebnissen kamen.

Die Autoren der Studie mussten diese Ergebnisse in ein von ihnen gewähltes einheitliches Raster übertragen, um mit den unterschiedlichen Datenquellen arbeiten zu können,

Zu den Modellen teilen die Autoren tatsächlich viele interessante Details mit und geben damit einen guten Einblick in die Komplexität dieser Modelle und den vielen Wahlmöglichkeiten diese auszugestalten, was natürlich jeweils Einfluss auf die Ergebnisse der Modelle hat.

Das Supplemental gibt so auch einen guten Überblick über die den Autoren bekannten Einschränkungen sowohl der Datenbasis als auch der Modelle, die bei der Interpretation der Ergebnisse berücksichtigt werden müssen.

Sehr nachdenklich macht allerdings eine Aussage aus Supplemental 8, Zitat (Übersetzt);

''Der aus den drei Datensätzen geschätzte globale Begrünungstrend bei LAImax beträgt 0,012 ±0,005 m² m⁻² yr⁻¹.

Zitat Ende

Diese Aussage passt überhaupt nicht zu dem Zitat (Übersetzt):

Der auf Basis der drei Datensätze geschätzte globale Begrünungstrend beträgt 0,068 ± 0,045 m² m⁻² yr⁻¹.

Zitat Ende

Ich finde auch keine Auflösung zu diesem Rätsel. Ich stelle nur fest, dass nach Supplemental 8 der Produktivitätszuwachs der Vegetation deutlich niedriger ausfällt, als dies im Studientext angegeben ist. Über die betrachteten 28 Jahre wäre der Produktivitätszuwachs insgesamt bei 0,012 * 28 = 0,336 also 33,6%.

Ohne mich zu weit aus dem Fenster lehnen zu müssen kann ich sagen, dass mir die 33,6% Zuwachs deutlich realistischer erscheinen als die 190% Zuwachs. Dies passt auch deutlich besser zu den Prozentangaben der Grafik, welche in den Artikeln verwendet wurde.

Der Peer-Review hätte in diesem Punkt eigentlich um eine Klärung und Präzisierung bitten müssen, so dass man die so unterschiedlichen Angaben in ihren richtigen Bezug setzen und den Grund dafür verstehen kann.

Insgesamt macht die Arbeit einen guten Eindruck auf mich, auch wenn irritierende Details, wie der zuletzt erwähnte, durchaus Fragen aufwerfen.

Andere Artikel zu dieser Studie

Nachdem wir uns nun einen Eindruck von dieser Studie gemacht haben, ist es noch interessant zu wissen, wie andere über diese Studie berichteten. Die Inhalte der Studie selbst, welche wir hier schon betrachtet haben, will ich bei dieser Betrachtung nicht wiederholen.

Russ George

Russ George hat auf russgeorge.net am 26. April 2016 den Artikel "More Grass Growing Means Less Dust Blowing" ⁷ veröffentlicht.

Zitat (Übersetzt):

Mehr Graswachstum aufgrund von hohem und steigendem CCO₂ ist eine gute Nachricht für die Erde, aber eine sehr schlechte für die Ozeane, jenen gerade einmal 72 % [ausmachenden] blauen Teil unseres Blauen Planeten.

Zitat Ende

Im folgenden führt Russ George aus, dass der nicht aufgewirbelte Staub nicht über das Meer geblasen wird und nicht in dieses hinein sinkt und damit wichtige Mineralien für die Photosynthese nutzenden Phytoplankton fehlen und daher die Nahrungskette im Meer zusammen zu brechen drohe.

Glücklicherweise hat Russ George eine Methode entwickelt, mit der die Ozeane mit Nährstoffen geimpft werden können. Russ George hat hier also den wissenschaftlichen Artikel als Chance begriffen, für das eigene Business Werbung zu machen.

Dass Mineralien über die Flüsse, durch Vulkanausbrüche und auch in Zukunft weiterhin über den Wind aus Wüstengebieten in die Ozeane gelangt, halte ich allerdings für gegeben. Ich bin weit davon entfernt zu glauben, dass dies zu einem ernsthaften Problem werden wird.

NASA Artikel

Zitat (Übersetzt]:

Laut einer neuen Studie, die am 25. April in der Fachzeitschrift Nature Climate Change veröffentlicht wurde, ist ein Viertel bis die Hälfte der bewachsenen Flächen der Erde in den letzten 35 Jahren deutlich grüner geworden, was größtenteils auf den Anstieg des Kohlendioxidgehalts in der Atmosphäre zurückzuführen ist.

Zitat Ende

Wir beobachten hier die gleiche Ungenauigkeit den Zeitraum der Studie betreffend, wobei sich dies durch das Zitat des Hauptautors entschuldigen lässt, dessen Aussage sich wiederum damit entschuldigen lässt, dass einer der drei Datensätze, der GIMMS LAI3g Datensatz, in einer der Grafiken der Studie tatsächlich bis ins Jahr 2015 dargestellt ist. Das ändert aber nichts daran, dass der Betrachtungszeitraum der Datenauswertung und der Modellierungen nur bis einschließlich zum Jahr 2009 reicht.

Zitat (Übersetzt):

Die Ergebnisse zeigten, dass die Kohlendioxiddüngung 70 Prozent des Begrünungseffekts erklärt, sagte Mitautor Ranga Myneni, Professor am Department of Earth and Environment der Boston University. "Der zweitwichtigste Faktor ist Stickstoff mit 9 Prozent. Wir sehen also, welch überragende Rolle CO₂ in diesem Prozess spielt".

Zitat Ende

Der NASA Artikel lässt den Absatz aus, in dem Dr. Philippe Ciais sich gegen die Politisierung dieser Ergrünung als etwas positives wendet, da Kohlendioxid so gefährlich für das Klima sei, womit er selbst eine politische und wenig wissenschaftliche Sicht als ein IPCC Leadauthor vertritt. Der NASA-Artikel zitiert ihn lediglich mit der Aussage, Studien zeigten, Pflanzen gewöhnten sich an die höheren Kohlendioxidwerte, so dass die Produktivität mit der Zeit wieder sinke. Eine Aussage, welcher die eigene Studie mit ihren Ergebnissen allerdings wohl eher widerspricht.

Climate Etc.

Auf der Seite Climate Etc. wird in dem Artikel "Rise in CO2 has greened planet Earth" ⁸ das Abstrakt der Studie vorgestellt, sowie die Presseerklärung und danach ein Artikel der BCC, welcher unter anderem Professor Judith Curry zitiert, die Autorin des Climate Etc. Artikels und Betreiberin der Seite Climate Etc..

Ein paar Auszüge des BBC-Artikels, entnommen aus dem Climate Etc. Artikel.

Zitat (Übersetzt):

Ein Mitautor, Prof. Pierre Friedlingstein, erklärte gegenüber BBC News, dass die Kohlenstoffaufnahme durch Pflanzen zwar in den IPCC-Modellen berücksichtigt wurde, aber eine der Hauptunsicherheitsquellen für künftige Klimavorhersagen darstellt. Durch die Erwärmung der Erde wird CO₂ freigesetzt, indem die Zersetzung organischer Stoffe im Boden zunimmt, der Permafrostboden auftaut, die Böden austrocknen und die Photosynthese verringert wird, was zu einem Absterben der tropischen Vegetation führen kann. Er sagte: Kohlenstoffsenken (wie Wälder, in denen Kohlenstoff gespeichert wird) würden zu Quellen, wenn der Kohlenstoffverlust durch die Erwärmung größer wird als der Kohlenstoffgewinn durch Düngung. "Wir können aber noch nicht mit Sicherheit sagen, wann dies der Fall sein wird. Es bleibt zu hoffen, dass sich die Welt an die Ziele des Pariser Abkommens hält und die Erwärmung auf weniger als 2°C begrenzt."

Zitat Ende

Prof. Pierre Friedlingstein glaubt also offenbar daran, dass Kohlendioxid einen entscheidenden Einfluss auf die Erwärmung der Erde hat, obwohl die Beobachtungsdaten dagegen sprechen. Wichtig ist ihm aber dennoch darauf hinzuweisen, dass die Studienergebnisse ganz klar relevant für die IPCC-Klimamodelle sind, deren Abbildung des Kohlenstoffkreislaufes noch immer mit großen Unsichersicherheiten behaftet sind. Mich irritiert es etwas, wenn ein Wissenschaftler, der über die Probleme und Einschränkungen der Klimamodellierung bestens informiert ist, dennoch den Vorhersagen dieser Modelle soviel Vertrauen schenkt.

Zitat (Übersetzt):

Nic Lewis, ein unabhängiger Wissenschaftler, der dem IPCC häufig kritisch gegenübersteht, erklärte gegenüber BBC News: "Das Ausmaß der Zunahme der Vegetation scheint erheblich größer zu sein als in früheren Studien angenommen. Dies deutet darauf hin, dass die in den IPCC-Szenarien prognostizierten atmosphärischen CO₂-Werte deutlich zu hoch sind, was bedeutet, dass die von den IPCC-Modellen prognostizierten globalen Temperaturanstiege ebenfalls zu hoch sind, selbst wenn das Klima so empfindlich auf CCO₂-Anstiege reagiert, wie die Modelle implizieren."

Zitat Ende

Die Wortwahl implizieren ist von einer interessanten Doppeldeutigkeit, denn Dank dieser Wortwahl kann sich im Grunde jeder Leser nun aussuchen, ob die Modelle die hohe CO₂-Empfindlichkeit voraussetzen oder auf diese schließen lassen. Da das IPCC mit dem politischen Auftrag angetreten ist, politische Fehlnahmen (sogenannte Maßnahmen, die aber nicht wirklich angemessen sind) durchzusetzen und hierfür auf eine hohe Klimasensitivität des Kohlendioxid angewiesen ist, halte ich natürlich die erste Interpretation für korrekt. Nic Lewis aber hat sich mit dieser Formulierung sehr professionell aus der Schusslinie heraus gehalten, auch wenn er mit Hinweisen auf die Studienergebnisse, die Modelle und Prognosen des IPCC gut Begründet kritisiert.

Zitat (Übersetzt):

Und Prof. Judith Curry, die ehemalige Leiterin des Lehrstuhls für Erd- und Atmosphärenwissenschaften am Georgia Institute of Technology, fügte hinzu: "Es ist unangebracht, die Argumente der so genannten Contrarians abzutun, da ihr Widerspruch zum Konsens Wertekonflikte und eine Vorliebe für das Empirische (d. h. das, was beobachtet wurde) gegenüber dem Hypothetischen (d. h. das, was von Klimamodellen prognostiziert wird) widerspiegelt. Diese Meinungsverschiedenheiten stehen im Mittelpunkt der öffentlichen Debatte über den Klimawandel, und diese Fragen sollten diskutiert und nicht abgetan werden."

Zitat Ende

Judith Curry bricht hier eine Lanze für den offenen politischen und wissenschaftlichen Diskurs und erklärt den Kern des wissenschaftlichen Diskurses sehr klar und korrekt als Widerspruch von Beobachtungen und Modellprognosen. Das Verrückte daran, dass ein Widerspruch von Beobachtungen und Modellprognosen nicht automatisch zur Verwerfung der Prognosen und der Modelle führt, muss der Leser selbst erkennen.

Dann zitiert der Artikel aus einem Artikel von Richard Betts auf Carbon Brief, und ich habe eine Auswahl davon übernommen.

Zitat (Übersetzt):

Trotz gegenteiliger Behauptungen wird in den Schlussfolgerungen des IPCC die CO₂-Düngung bei der Bewertung der Rückwirkungen des Klimawandels auf den Kohlenstoffkreislauf und bei der Bewertung der Auswirkungen des Klimawandels auf die Ökosysteme angemessen berücksichtigt. Auch bei den Auswirkungen auf die Wasserressourcen wird dies allmählich berücksichtigt, aber das ist eher eine neuere Wissenschaft und weniger fortgeschritten.

In den IPCC-Bewertungen werden jedoch auch die Unsicherheiten in den Modellen anerkannt. Die derzeitige Generation von Modellen stellt die CO₂-Effekte hauptsächlich auf der Grundlage der in den 1980er und 1990er Jahren gewonnenen Erkenntnisse dar, die weitgehend aus kleineren Studien unter kontrollierten Bedingungen stammen. Sie basieren also auf den besten Erkenntnissen, die zum Zeitpunkt ihrer Entwicklung verfügbar waren, und müssen aktualisiert werden, sobald neue Informationen verfügbar sind.

Zitat Ende

Kann es sein, dass der zweite Absatz dem ersten Absatz widerspricht? Die CO₂ Düngung wird angemessen in den Modellen berücksichtigt, müssen aber wegen Erkenntnissen aktualisiert werden, welche in den 2000er und 2010er Jahren hinzu kamen. Wie kann es gleichzeitig angemessen Berücksichtigt und nicht auf aktuellen Erkenntnissen beruhend sein?

Ich würde sagen, Richard Betts verbeugt sich hier vor der Macht des IPCC, bevor er dringenden Handlungsbedarf anmahnt. Diese Anreicherung des wissenschaftlichen Diskurses mit diplomatischen Verbeugungen, ist eine Folge der politischen Einflussnahme auf die wissenschaftliche Arbeit und der politisch gesteuerten gesellschaftlichen Ächtung unangenehmer fachlicher Aussagen. Das ist ein deutliches Warnzeichen. Diplomatische Verrenkungen wie diese sind heute allerdings in wissenschaftlichen Artikeln längst kein Einzelfall mehr.

Als Tenor des Artikels eignet sich das Zitat (Übersetzt):

Auch wenn wir vielleicht Glück haben, dass CO₂ zusätzlich zu seiner Eigenschaft als Treibhausgas diese Wirkung auf die Pflanzenphysiologie hat, so ist dies doch kein Freifahrtschein für unsere anhaltenden CO₂-Emissionen.

Zitat Ende

Im Anschluss folgt in dem Climate Etc. Artikel ein langer Abschnitt mit Kommentaren von Nic Lewis zu der Studie. Zum Teil kamen bei ihm die gleichen Fragestellungen auf, die auch mich umtrieben. Nachdem das Suplemental verfügbar wurde, gab es von Nic Lewis ein Update zu seinen Kommentaren, da durch das Zusatzmaterial vieles klarer wurde.

Werfen wir also einen Blick auf die Kommentare des Experten: Zitat (Übersetzt):

1. Aus dem Papier geht hervor, dass die CO₂-Düngung die Hauptursache für die steigende Pflanzenproduktivität ist - was sowohl aus Sicht der Nahrungsmittelproduktion gut ist als auch zu einer erhöhten Kohlenstoffaufnahme im Boden führt. Die Schätzung der Empfindlichkeit der Kohlenstoffaufnahme im Boden gegenüber dem CO₂-Gehalt und der globalen Temperatur ist jedoch schwierig, wenn nur Vegetationsdaten verwendet werden.
2. Dies ist kein neues Ergebnis, aber das Ausmaß der Zunahme der Vegetation, die hier anhand der Blattfläche pro Flächeneinheit (LAI) gemessen wird, scheint erheblich größer zu sein als in früheren Studien angenommen.
3. [Anmerkung: Kommentar 3 wurde durch das Supplemental geklärt, siehe weiter unten. Ich lasse ihn daher hier weg]
4. Ich habe Schwierigkeiten, die LAI-Trendwerte in Einklang zu bringen, die aus verschiedenen Aussagen und Zahlen in dem Papier und der Pressemitteilung hervorgehen. Und ihre Schätzung eines LAI-Trendanstiegs von 0,068 m² m⁻² yr⁻¹ über den Zeitraum 1982-2009 scheint 27-mal höher zu sein als die von Mao et al. 2013 (deren Referenz 7, die 0,0025 m² m⁻² yr⁻¹ über denselben Zeitraum schätzt, wenn ich sie richtig gelesen habe). Das kann daran liegen, dass ich etwas falsch verstehe. Es ist schwierig, Papiere aus dem Nature-Stall richtig zu verstehen, ohne die ergänzenden Informationen zu lesen, da Nature das Hauptpapier gerne kurz hält. Ich werde die SI [Anmerkung: Supplemental, also zusätzliche Information] lesen, sobald sie verfügbar ist. Es ist jedoch auch möglich, dass das Papier einen Fehler enthält; ich habe schon in einigen klimawissenschaftlichen Papieren erhebliche Fehler gefunden.
5. Die Pressemitteilung enthält mindestens zwei wissenschaftliche Behauptungen, die nichts mit dem zu tun haben, was in dem Papier steht, und die ich für höchst zweifelhaft halte:
   1. ''"Jedes Jahr wird etwa die Hälfte der 10 Milliarden Tonnen Kohlenstoff, die durch menschliche Aktivitäten in die Atmosphäre gelangen, vorübergehend zu etwa gleichen Teilen in den Ozeanen und Pflanzen gespeichert."
      
      Die Speicherung im Ozean sollte als dauerhaft angesehen werden, es sei denn, der CO₂-Gehalt in der Atmosphäre sinkt. Bleibt der CO₂-Gehalt in der Atmosphäre gleich, wird der Ozean mehr CO₂ aus der Atmosphäre aufnehmen, da er weit davon entfernt ist, sich chemisch an das erhöhte atmosphärische CO₂ anzupassen. Ebenso ist die Kohlenstoffspeicherung in einzelnen Pflanzen zwar nur vorübergehend, aber entscheidend ist, wie stark die Gesamtmenge des von der Biosphäre gespeicherten Kohlenstoffs bei einem Anstieg der CO₂-Konzentration in der Atmosphäre zunimmt. Es gibt keinen Grund, die daraus resultierende zusätzliche Kohlenstoffspeicherung in der Biosphäre als vorübergehend zu betrachten, solange die atmosphärische CO₂-Konzentration nicht sinkt.
   2. "Studien haben gezeigt, dass sich Pflanzen an steigende CO₂-Konzentrationen akklimatisieren bzw. anpassen und der Düngeeffekt mit der Zeit nachlässt", sagt Mitautor Dr. Philippe Ciais.
      
      Ich habe keine stichhaltigen Beweise dafür gesehen, dass dies der Fall ist, und es erscheint mir unwahrscheinlich. Dr. Ciais war der koordinierende Hauptautor des Kapitels über den Kohlenstoffkreislauf (Kap. 6) des IPCC-Bewertungsberichts 5 (und nicht, wie in der Pressemitteilung angegeben, der beitragende Hauptautor). Kasten 6.3: Der Kohlendioxid-Düngungseffekt in diesem Kapitel enthält keine derartige Behauptung. Vielmehr heißt es dort: "Seit dem AR4 liegen neue Erkenntnisse aus Langzeitexperimenten zur CO₂-Anreicherung in freier Luft (FACE) in Ökosystemen der gemäßigten Breiten vor, die zeigen, dass Ökosysteme, die erhöhtem CO₂ ausgesetzt sind, über mehrere Jahre hinweg höhere Raten der Kohlenstoffakkumulation aufrechterhalten können."
6. Die Aufnahme von Kohlenstoff durch den Boden ist kaum erforscht, wird aber voraussichtlich einen erheblichen Einfluss auf die Reaktion des atmosphärischen CO₂-Gehalts auf künftige Kohlenstoffemissionen haben. In einer ausgezeichneten, sehr lesenswerten PNAS-Veröffentlichung mit dem Titel "Carbon cycle feedbacks and future climate change" (Rückkopplungen des Kohlenstoffkreislaufs und künftiger Klimawandel) stellte Pierre Friedlinstein, einer der bekanntesten Experten für den Kohlenstoffkreislauf, im vergangenen Jahr fest, dass die aktuelle Generation der CMIP5-Erdsystemmodelle den derzeitigen globalen Bodenkohlenstoff zwischen 500 und 3000 GtC simuliert (die Schätzung aus Beobachtungen liegt bei ~1300 GtC). Diese extrem große Spanne zeigt, dass das Verständnis und die Modellierungsfähigkeiten sehr gering sind. Anhand von Beobachtungsdaten schätzte er, dass die Kohlenstoffspeicherung im Boden mit zunehmendem atmosphärischem CO₂ etwa doppelt so schnell zunimmt wie das durchschnittliche CMIP5-Modell. Die Ergebnisse in diesem neuen Papier weisen in die gleiche Richtung, aber noch weiter weg vom CMIP5-Mittelwert. Friedlinstein schätzt außerdem, dass der Rückgang der Kohlenstoffspeicherung an Land mit zunehmendem GMST im durchschnittlichen CMIP5-Modell um den Faktor zwei zu hoch war. Dies alles deutet darauf hin, dass die projizierten atmosphärischen CO₂-Werte in jedem der RCP-Emissionsszenarien deutlich zu hoch sind, was bedeutet, dass die von den CMIP5-Modellen projizierten globalen Temperaturanstiege zu hoch sind, selbst wenn ihre Klimasensitivitäten korrekt wären.
7. Bedenken Sie, dass dieses Papier nur die Landvegetation behandelt. Die Reaktion der Meeresbiota auf die steigende CO₂-Konzentration und Temperatur im Ozean ist ebenfalls von großer Bedeutung und nur unzureichend bekannt.

UPDATE von Nic nach der Veröffentlichung der ergänzenden Informationen:

Hallo Judy, beim Studium des Supplements habe ich jetzt herausgefunden, dass Abb. 1 in dem Artikel überhaupt keine Wahrscheinlichkeitsdichte für den LAI-Trend zeigt: Sie ist falsch beschriftet. Vielmehr zeigt sie den Anteil der Landoberfläche mit dem jeweiligen Best-Estimate-Trend. Daran ist nichts Probabilistisches. Das meiste von dem, was ich in meinem 3. geschrieben habe, beruhte also auf einem Mißverständnis.

Außerdem habe ich jetzt aus Supplement-Abschnitt S5 und Abb. S2 abgeleitet, dass ihr "integrierter LAI der Vegetationszeit" nicht das ist, was ich auf der Grundlage ihrer Trendeinheiten von m² m⁻² yr⁻¹ dachte: Er hängt von der Zeitmesseinheit ab und ist um ein Vielfaches höher als der mittlere LAI-Index der Vegetationszeit. Er wird in Tagen definiert, was Trendeinheiten von m² Tag m⁻² yr⁻¹ impliziert, aber es sieht für mich so aus, als ob die Integrationszeiteinheit wahrscheinlich Monate sind, was bedeuten würde, dass die korrekten Einheiten für alle LAI-Trends m² Monat m⁻² yr⁻¹ sind. Hätte die Studie den mittleren integrierten LAI-Wert der Vegetationsperiode für jeden Datensatz in der Hauptstudie angegeben (diese Information ist nicht einmal im Supplement enthalten), wäre der Fehler bei den Einheiten offensichtlich gewesen, und es wäre möglich gewesen, die LAI-Trends richtig zu interpretieren. Ich bin überrascht, dass die Gutachter dies nicht gefordert haben; man kann die absoluten Trends und Trendunterschiede in Abb. 1 nicht vollständig interpretieren, wenn man nicht weiß, wie hoch die absoluten LAI-Werte der drei Datensätze im globalen Mittel sind. Dieser Unterschied in den Einheiten ist mit ziemlicher Sicherheit für den größten Teil der Trendunterschiede verantwortlich, die ich in meinem Punkt 4 erwähnt habe. Es ist mir jedoch immer noch ein Rätsel, wie der von ihnen angegebene "globale Begrünungstrend" - vermutlich der Trend ihres integrierten LAI in der Vegetationsperiode - 0,068 m² m⁻² yr⁻¹ betragen kann, wenn der Durchschnitt der in ihrer Abb. 1.d gezeigten Trends weit darunter liegt.

Zitat Ende

Über das Problem mit den Einheiten war ich ebenfalls gestolpert, habe es aber nicht weiter beachtet. Schön, dass Nic Lewis sich die Mühe gemacht hat dies näher zu untersuchen.

Danach folgen Reflektionen von Judith Curry.

Zitat (Übersetzt) mit einigen Auslassungen:

Dieser Artikel ist wohl die aussagekräftigste Untersuchung der Begrünung der Erde, die ich bisher gesehen habe, obwohl ich sicher bin, dass er nicht das letzte Wort zu diesem Thema sein wird. Bei der Bewertung der politischen Bedeutung dieses Themas ist die Frage, wie man die positiven Auswirkungen der Förderung des Pflanzenwachstums für eine schnell wachsende Weltbevölkerung gegen die vermuteten Meeresspiegelanstiege und extremeren Wetterereignisse abwägt, keineswegs einfach zu beantworten. [...]

Dieses Papier ist wohl eine "Konsens"-Erklärung der primären globalen Gemeinschaft von Wissenschaftlern, die an diesem Thema arbeiten. Ich bin sicher, dass es nicht das letzte Wort zu diesem Thema ist, und ich freue mich auf Nic Lewis' weitere Kommentare zur statistischen Methodik.

[...]

Dieses Papier verdeutlicht die sehr wesentlichen Unsicherheiten in unserem quantitativen Verständnis des globalen Kohlenstoffbudgets. Die Bedeutung des neuen Papiers ist die folgende:

• Wie Nic Lewis hervorhebt, verändert dieses Papier die RCP-Szenarien in Bezug auf den resultierenden atmosphärischen CO₂-Gehalt; d.h. die RCP-Szenarien sind deutlich zu hoch
• Dieses Papier verändert die Dynamik der Berechnung der sozialen Kosten des Kohlenstoffs in Richtung auf niedrigere Kosten.

Zitat Ende

Insgesamt ist dies eine ausführliche Kritik an der Arbeit mit positiven und negativen Anteilen. Der Artikel ist eine Empfehlung für die Seite Clima Etc., und ich werde diese wohl in Zukunft öfter besuchen.

Carbon Brief

Auf der Webseite Carbon Brief widmete Roz Pidcock der Studie den Artikel "Rising CO2 has 'greened' world's plants and trees - Carbon Brief" ⁹ . Einen wirklich detaillierten Blick hat der Autor eher nicht in die Studie geworfen, dafür kommen einige weitere Experten zu Wort. Im Tenor überwiegt bei diesem Artikel ganz klar die Aussage, man solle das Ergrünen der Erde durch CO₂ nicht zu positiv bewerten.

Auch wenn ich mich dieser Meinung nicht anschließen kann, weil die Beobachtungsdaten von einer geringen Klimasensitivität des CO₂ zeugen ¹⁰ und dieses daher kein hauptsächlicher Klimatreiber sein kann, will ich dennoch Ausschnitte dieser Seite zitieren.

Zitat (Übersetzt):

Dr. Tristan Quaife, ein Experte für die Satellitenüberwachung von Pflanzen an der Universität Reading, der nicht an der neuen Studie beteiligt war, sagt, die Studie sei ein Beweis für die enormen Auswirkungen, die der Mensch auf die Natur hat. Er erklärt gegenüber Carbon Brief:

"Sie sollte als Warnsignal gesehen werden und nicht als Ausrede dafür, die Emissionen nicht zu reduzieren."

Und Zitat (Übersetzt):

Der beobachtete "Begrünungstrend" ist eine Kombination aus neuen Blättern, die an bestehenden Pflanzen sprießen, und einer Zunahme der Gesamtfläche, die von Pflanzen, Sträuchern und Bäumen bedeckt ist. Der Mitautor der heutigen Studie, Prof. Ranga Myneni von der Boston University, erklärt gegenüber Carbon Brief:

“In trockenen Gebieten, die zuvor unfruchtbar waren, könnte nun eine grüne Vegetation sprießen.”

Und Zitat (Übersetzt):

Unter Verwendung komplexer Ökosystemmodelle und einer Technik, die als "Fingerprinting" bekannt ist, schätzten die Autoren, dass 70 % des zusätzlichen grünen Wachstums auf den Anstieg des CO₂-Gehalts in der Atmosphäre zurückzuführen sind. Canadell erklärt:

"Wenn der CO₂-Gehalt steigt, müssen die Pflanzen ihre "Spaltöffnungen" (kleine Poren auf der Blattoberfläche) nicht so stark öffnen, um die gleiche Menge CO₂ aufzunehmen. Dadurch verringert sich auch der Wasserverlust durch dieselben Poren... Sowohl mehr CO₂ als auch die Einsparung von Wasser steigern das Pflanzenwachstum."

Und Zitat (Übersetzt):

Myers erklärt gegenüber Carbon Brief:

"[Die heutige Studie ist] ein wertvoller Beitrag zur Literatur... Man muss jedoch vorsichtig sein, wenn man aus dieser Arbeit Schlussfolgerungen zieht, die nicht gerechtfertigt sind (Schlussfolgerungen, die die Autoren sorgfältig vermeiden)."

Seine Forschung beleuchtet auch die, wie er es nennt, "dunklere Seite" der Auswirkungen steigender CO₂-Konzentrationen auf die Nahrungsmittelproduktion. Er erklärt:

"Wenn Nutzpflanzen wie Reis, Weizen, Soja, Mais, Sorghum und Felderbsen unter Freilandbedingungen bei den CO₂-Konzentrationen angebaut werden, die weltweit bis 2050 zu erwarten sind, kommt es zu einem erheblichen Rückgang von Eisen, Zink und Proteinen."

Zitat Ende

Die letzten Hinweise von Myers machen mich wirklich sprachlos. Doch nein, ich habe etwas dazu zu sagen: Myers ignoriert hier offensichtlich völlig, dass wir durchaus die Bodenqualität auf den Mineraliengehalt prüfen und bei Bedarf nachbessern können. Natürlich erfordert auch dies den Einsatz von Energie und verbraucht daher sehr wahrscheinlich Kohlenwasserstoffe und erzeugt so wohl auch wieder CO₂. Wenn man sich aber Bewusst geworden ist, das CO₂ nicht der hauptsächliche Klimatreiber sein kann, dann hält dies einen auch nicht davon ab, das Nötige für eine gesunde Ernährung zu machen.

Es sei denn, und diese Menschen gibt es ja, man ist überzeugt davon, dass es zu viele Menschen auf der Erde gibt. Dann macht es Sinn das CO₂ zu verteufeln und auch das Methan und den Stickstoff und am Besten noch den Mineraldünger, denn damit kann man sehr effektiv eine Reduzierung des Nahrungsangebotes erzwingen und den Hunger in der Welt vergrößern.

Schlusswort

Ich kann an einer ergründenden Erde nichts Nachteiliges entdecken. Die beinahe verzweifelt wirkenden Versuche ein Haar in der Suppe zu finden könnten mich erheitern, wenn ich mir nicht der menschenfeindlichen politischen Ziele bewusst wäre, welche hierbei im Hintergrund wirken.

Die Wissenschaftler, welche in dieses Angstorchester mit einstimmen, müssen sich dessen nicht unbedingt bewusst sein. Sie sind genauso Kinder unserer Zeit wie wir auch und sie waren genauso lange der Erzählung ausgesetzt, wie schädlich CO₂ doch sei. Und wenn sie sogar ihr Gehalt dafür erhalten, dass sie nach Beweisen für diese Schädlichkeit suchen, dann sind sie sogar durch ihre Profession daran behindert das Gegenteil festzustellen.

Aber darum ging es in diesem Artikel ja nicht wirklich. Es ging darum einen Blick in diese Studie hinein zu werfen, welche einen, so dachte ich, unbestreitbar positiven Einfluss des Kohlendioxids auf unsere Umwelt belegt. Ein bisher nicht explizit erwähnter positiver Effekt ist sicherlich, dass die zusätzliche Blattfläche pro m² mit der zusätzlichen Photosynthese zusätzlich Sonnenenergie in chemischen Verbindungen speichert.

Dies bedeutet, nicht nur zusätzliches Kohlendioxid wird gespeichert, sondern auch Energie, welche nicht mehr als Wärme in die Atmosphäre gelangt, so dass wir hier einen klaren Fall von negativem Feedback im Klimasystem sehen. Wie groß auch immer die Klimasensitivität des Kohlendioxid sein mag, es ist insgesamt noch unklar, ob diese durch positive Feedbacks bestimmt wird, wie das IPCC es postuliert, oder durch negative Feedbacks. Dass die Erde seit etlichen Millionen Jahren Leben ermöglicht, ist ein deutlicher Hinweis darauf, das negative Feedbacks unser Klima in Bereichen hält, welche Leben ermöglichen.

Wer nach der qualitativ guten Berichterstattung auf der Webseite von Judith Curry zu dieser Studie sich ein Interview auf Englisch mit ihr anhören möchte, der findet ein solches hier verlinkt ¹¹ . In diesem Video geht sehr viel darum, was wir alles nicht über das Klima wissen, was eine nette Abwechslung zu den lauten und zweifelbefreiten Stimmen der Klima-Alarmisten bietet.

Erkenntnisse haben meistens vorläufigen Charakter und sind immer individueller Natur . Sie selbst entscheiden, ob Sie Erkenntnisse anderer als Meinung übernehmen oder ob Sie sich Erkenntnisse selbst erarbeiten. Meine Quellenangaben sollen Ihnen bei letzterem eine Hilfestellung geben, Sie sollten aber immer auch weitere Quellen verwenden.

Glauben Sie nicht, auch nicht mir, sondern prüfen Sie und schlussfolgern Sie selbst.

Fußnoten

Kategorie:Klima Kategorie:CO2