Boden und Klimawandel

Welcher Bodentyp sich bildet, hängt von den vorherrschenden Umweltbedingungen oder den Standortfaktoren ab. Ein wichtiger Faktor ist das Klima. Das Klima bestimmt, welche Verwitterungsprozesse vorherrschen und wie hoch das Wasserangebot ist. Während zum Beispiel in arktischen Regionen Frostsprengungsverwitterung und Dauerfrost im Boden vorherrschen, fallen in tropischen Gebieten große Regenmengen bei gleichzeitig hohen Temperaturen, wodurch die chemische Verwitterung gefördert wird. Daher findet man in den kühleren Regionen der Erde oder in den Hochgebirgen oft nur steinreiche, feinerdearme Böden. In den Tropen und Subtropen hingegen tiefgründig verwitterte, feinerdereiche und durch das Oxid Hämatit (Fe₂O₃) rötlich gefärbte Böden. Zudem bestimmt das Klima die Art von Verlagerungs-, Durchmischungs- und Abtragungsvorgängen.

Paläoböden

Das Klima war im Laufe der Erdgeschichte einem steten Wandel unterzogen. Damit auch die bodenbildenden Prozesse. So finden sich in Mitteleuropa Reste von Böden, die unter subtropisch-tropischem Klima (Paläogen, Neogen) gebildet wurden. Man spricht dabei von Paläoböden. So stellen auch mächtigere Lössablagerungen (z. B. Kaiserstuhl in Baden-Württemberg, Rhein-Main-Gebiet) ein wertvolles Archiv der Klima- und Landschaftsgeschichte des Pleistozäns dar, da der Löss in mehreren kühl-trockenen Phasen der Eiszeiten sedimentiert wurde. Dazwischen finden sich in wärmeren Phasen mehr oder weniger intensive Bodenbildungen (Nassböden, Humuszonen, Tonanreicherungshorizonte etc.). Fossile Böden im Löss sind daher Klimaindikatoren, die das Klima zu ihrer Entstehungszeit sozusagen „konserviert“ haben. Die Altersbestimmung des Sediments und der Bodenbildungen kann mittels Lumineszenzdatierung oder Radiokarbondatierung erfolgen. Braunerdeähnliche Bodenbildungen oder Humuszonen z. B. innerhalb von mächtigen Lössakkumulationen der Weichsel-/Würmeiszeit belegen interstadiale Klimaschwankungen. Dies belegt, dass Eis- oder Kaltzeiten keine kontinuierliche Klimaphasen mit vorherrschendem Permafrost waren.

Aktueller Klimawandel

Auch die aktuelle Klimaerwärmung wirkt sich auf den Boden und die Bodenbildung aus. Seit dem Ende des neuzeitlichen Klimapessimums (Kleine Eiszeit) mit einem Gletscherhöchststand in den Alpen um 1850 ziehen sich die Gletscher mit Unterbrechungen wieder zurück [vor rund 6000 Jahren waren die Ostalpen schon einmal weitgehend eisfrei (z. B. Bohleber et al. 2020)]. Dadurch setzt in den eisfrei gewordenen Arealen Bodenbildung ein (Entwicklung von O/C-, Ai/mC-, Ai/lC- oder Ah/C-Böden).

Andererseits führt der Wandel des Klimas hin zu höheren Temperaturen in z. B. den Mittleren Breiten der Nord- und Südhalbkugel zum beschleunigten Abbau von Humus infolge der stärkeren Aktivität des Edaphons, wobei große Mengen des Anhydrids der Kohlensäure (Kohlenstoffdioxid oder CO₂) freigesetzt werden. Die Menge ist dabei u. a. abhängig von den Bodeneigenschaften und der Bodennutzung (z. B. HLUG 2008). Durch die Freisetzung des CO₂ aus dem Boden wird häufig von einem „Teufelskreis“ gesprochen. Dabei wird davon ausgegangen, dass das freigesetzte CO₂ – und dies sind gewaltige Mengen – den Klimawandel weiter verstärkt, was den Humusschwund wiederum beschleunige. Das ist jedoch ein Irrtum. Das CO₂ in der Erdatmosphäre absorbiert die 15µm-IR-Abstrahlung der Erdoberfläche und wandelt diese in Wärme um. Schon 1988 stellte die Enquete-Kommission des Bundestages fest, dass diese Absorption fast vollständig ist. Zitat: „Da die CO₂-Absorptionsbanden bereits weitgehend gesättigt sind, nimmt der Treibhauseffekt durch zusätzliches CO₂ nur noch mit dem Logarithmus der CO₂-Konzentration zu, so daß sich die Temperatur der Erde bei jeder Verdoppelung des CO₂-Gehaltes der Atmosphäre jeweils nur um den gleichen Betrag erhöht“. Die Klimasensitivität liegt unter 1°C, IPCC gibt 1,1°C an.

„Für den Anstieg von vorindustriell 280 ppm bis heute bei gut 400 ppm ergibt CO₂ nur +0,31 Grad und für einen Anstieg von 400 auf 500 ppm sind es nur +0,19 Grad – das macht zusammen +0,5 Grad. 500 ppm ist die Konzentration, die wir gemäß Berechnung mit realistischen Kohlenstoffmodellen wegen einer „Halbwertszeit“ von nur knapp 40 Jahren und damit stark zunehmender Senkenflüsse höchstens noch erreichen können, wenn wir alle konventionellen fossilen Vorräte ohne Reduktion verbrennen“ (Dietze 2018). Daher kann eine Zunahme der Kohlenstoffdioxid-Konzentration unter realen Bedingungen in der Erdatmosphäre keine weitere nennenswerte Erwärmung der Atmosphäre bewirken. Lediglich die Flanken der 15µm-Bande sind geringfügig ungesättigt. Das Klima der Erde wird u. a. durch die Sonnenaktivität, die Tektonik, den Vulkanismus, die aktuelle Lage der Kontinentalmassen und die damit ermöglichten Meeresströmungen gesteuert. Dass die gegenwärtige populäre Treibhaustheorie nur einen eher sehr geringen Teil der zu beobachteten Klimaänderungen zu erklären vermag, belegen über 40 Geowissenschaftler der Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe, des Institutes für Geowissenschaftliche Gemeinschaftsaufgaben und des Niedersächsischen Landesamtes für Bodenforschung im Buch „Klimafakten, der Rückblick – ein Schlüssel für die Zukunft“ (Berner & Streif 2004). Wie sich die aktuellen natürlichen Klimaänderungen entwickeln und wie sie sich auf die Intensität des Humusumsatzes auswirken, lässt sich nicht abschätzen.

Frühere Interglaziale

Interessant ist in diesem Zusammenhang, dass sämtliche Interglaziale seit Beginn des Quartärs vor etwa 2,6 Millionen Jahren (Tegelen-Komplex, Waal-Interglazial, Cromer-Komplex, Holstein-Interglazial, Eem-Interglazial) nachweislich wärmer waren als das aktuelle Interglazial (Holozän). So sind z. B. für die Großsäugerfauna des jungpleistozänen Eem-Interglazials (ca. 126.000-115.000 BP) in der nördlichen Oberrheinebene u. a. Elephas antiquus (Europäischer Waldelefant), Dicerorhinus kirchbergensis (Waldnashorn) und Hippopotamus amphibius (Flusspferd) nachgewiesen (z. B. Klostermann 2009:103). Entsprechend den wärmeren Klimaverhältnissen finden sich beispielsweise in den Lössvorkommen der Abbauwände des Braunkohlentagebaus Garzweiler (Nordrhein-Westfalen) Bt-Horizonte, die während des Eems gebildet worden sind (z. B. Schirmer & Kels 2006). Interessant ist auch die Tatsache, dass im Eem-Interglazial in Mitteleuropa eine „ostafrikanische Fauna“ bei einem atmosphärischen CO₂-Anteil von ca. 260 ppm existierte. Heute beträgt der CO₂-Anteil etwa 400 ppm bei kühlgemäßigtem Klima.

Literatur

Berner, U. & Streif, H. (Hrsg.) (2004): Klimafakten, der Rückblick – ein Schlüssel für die Zukunft.- 4. Aufl., 259 S.; Stuttgart (Schweizerbart).
Bohleber, P. et al. (2020): New glacier evidence for ice‑free summits during the life of the Tyrolean Iceman.- Nature Scientific Reports, https://doi.org/10.1038/s41598-020-77518-9.
Dietze, P. (2018): Wie groß ist eigentlich der CO₂-Klimaeinfluss?.- Fusion. Forschung und Wissenschaft für das 21. Jahrhundert, Vol. 39, Nr. 2, 12-14; München.
Erster Zwischenbericht der ENQUETE-KOMMISSION Vorsorge zum Schutz der Erdatmosphäre gemäß Beschluß des Deutschen Bundestages vom 16. Oktober und vom 27. November 1987 (1988): Drucksache 11/3246, 300 S.; Bonn.
HLUG Hessisches Landesamt für Umwelt und Geologie (Hrsg.) (2008): Untersuchung des Einflusses des Klimawandels auf die CO₂-Freisetzung aus Böden ausgewählter hessischer Dauerbeobachtungsflächen – Abschlussbericht.
Klostermann, J. (2009): Das Klima im Eiszeitalter.- 2. völlig neu bearb. Aufl., 260 S.; Stuttgart (Schweizerbart).
Schirmer, W. & Kels, H. (2006): Prähistorische Funde fein platziert im Klimakalender (Prehistoric finds tightly placed in the climate calendar). In: Uelsberg, G. (Hrsg.) Roots. Wurzeln der Menschheit, 289‐296.