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Werden Extrembrände in Zukunft die Norm sein?

Werden Extrembrände in Zukunft die Norm sein?
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Auf der ganzen Welt scheinen Waldbrände immer häufiger und lang anhaltender zu werden. Welche Bedeutung hat das für Ökosysteme und Menschen?

Dieses Weihnachten war es im australischen Bundesstaat New South Wales heißer als normalerweise. Die seit September andauernden Buschbrände haben zur schlimmsten Feuersaison der Region seit 2003 geführt. Bereits Anfang Dezember hatten die ungewöhnlich stark ausgeprägten Brände über 2,1 Millionen Hektar verbrannt und sechs Menschen getötet. Normalerweise erreicht die australische Feuersaison ihren Höhepunkt erst Mitte Januar.

Zu früh und zu lange brennende Gebiete waren letztes Jahr auf der ganzen Welt ein Problem. Obwohl Brände in manchen Ökosystemen Teil des natürlichen Zyklus sind, beeinträchtigen ihre erhöhte Häufigkeit und ihre größeren Ausmaße die Gesundheit von Mensch und Umwelt.

2019, das Jahr der Rekordbrände

Über 1600 Brände – ein mehr als dreimal höherer Wert als der Jahrzehnt-Durchschnitt – haben dieses Jahr bis Mitte August in der EU gewütet, besonders stark in Frankreich und Spanien. Im Juni meldete der Copernicus-Atmosphärenüberwachungsdienst (CAMS), der weltweite Brandemissionen misst, starke Brände in Sibirien und in der Arktis, die eine Fläche der Größe von mehr als 100.000 Fußballfeldern umfassten. „Vor allem die Republik Sacha (Jakutien) hat solche großflächigen Brände seit 17 Jahren nicht mehr erlebt“, erklärt Dr. Mark Parrington, Senior Scientist beim CAMS. Obwohl die Brände in der normalen Feuersaison auftraten, dauerten sie länger an und nahmen mehr Fläche als jemals zuvor ein. Im Amazonas-Regenwald wurden mehrere brasilianische Bundesstaaten von insgesamt rund 70.000 Bränden getroffen. In Indonesien nahmen die Brände ein Ausmaß an, das vergleichbar mit der Feuersaison 2015 war, als 884 Millionen Tonnen Kohlenstoffdioxid durch die Feuer freigesetzt wurden.

Im Westen der USA haben sich laut der NASA sowohl die Anzahl der Brände als auch die Fläche des verbrannten Landes seit den 1950ern stetig erhöht. Erst seit den 1970ern treten dabei Brände auf, die mehr als 40.000 Hektar umfassen.

Tägliche Wärmestrahlungsleistung von Bränden in Watt pro Quadratmeter (1.12.2018 bis 30.11.2019)

Ungewöhnliche Klimabedingungen in vielen Regionen Auslöser der Brände

Für einen Brand braucht es Trockenheit, Brennstoff und etwas, um das Feuer zu entfachen. Forschende haben herausgefunden, dass das Wetter der größte und unbeständigste Faktor bei Bränden ist. Sowohl die Temperaturen als auch Feuchtigkeit, Niederschlag und Windgeschwindigkeiten haben Einfluss darauf, wie schnell und wie stark sich Brände ausbreiten. Die schlimmsten Brände ereignen sich dabei bei heißem, trockenem und windigem Wetter.

(Bereitgestellt von: Copernicus-Klimawandeldienst, EZMW)
Abweichungen der Lufttemperatur an der Erdoberfläche im Januar 2019 im Vergleich zu durchschnittlichen Januarwerten von 1981 bis 2010. Quelle: ERA-Interim.(Bereitgestellt von: Copernicus-Klimawandeldienst, EZMW)

Die Buschbrände in Australien zu Beginn des Jahres 2019 folgten dem heißesten Januar dort seit Beginn der Wetteraufzeichnungen und einem der trockensten im Vergleich zu den Jahren zwischen 1981 und 2010. Fachleute, die Wetterdaten des EZMW und der NOAA aus 35 Jahren untersuchen, fanden heraus, dass sich die Feuersaison in einem Viertel der weltweiten Vegetationsgebiete verlängert hat und die Saison in einigen Regionen in Südamerika und Ostafrika nun mehr als einen Monat länger dauert als noch vor 40 Jahren. Fachleute des Emergency Forest Fire Information System (EFFIS) der EU warnen außerdem vor einer neuen Art von Bränden, die sich unvorhersehbar und schnell verbreitet, stärker brennt und Brennstoff über weite Flächen erfasst, sodass Gebiete regionen- und länderübergreifend dem Feuer zum Opfer fallen. Obwohl Brände zu natürlichen Zyklen gehören, könnte es sein, dass manche Ökosysteme und Gemeinschaften nicht auf solche Veränderungen vorbereitet sind. Beispielsweise traten laut Dr. Parrington die Brände im nordöstlichen New South Wales auch in Regenwäldern auf, die zuvor nicht davon betroffen gewesen waren.

Vorhersagen, die Leben retten können

Die Erfassung von Brandgefahr kann Leben retten und Schäden an Umwelt und Wirtschaft eindämmen. Der CAMS liefert die Anzahl der tatsächlichen Brände weltweit, und der Fire Weather Index (FWI) bietet Vorhersagen aufgrund von Wetterbedingungen. Das EFFIS des Copernicus-Dienstes für Katastrophen und Krisenmanagement (CEMS) erstellt mithilfe der FWI-Daten kurzfristige Brandgefahr-Vorhersagen, und der Copernicus-Klimawandeldienst (C3S) erstellt saisonale und längerfristige Brandgefahr-Vorhersagen inklusive Brandintensität (Ausbreitungsgeschwindigkeit und Brennstoffmenge).

„Es gibt von Jahr zu Jahr große Unterschiede in der weltweiten Brandaktivität“, so Dr. Parrington. „Es ist schwer zu sagen, wie sich die Brände verändern. Durch unsere Änderungen am Global Fire Assimilation System (GFAS), das mithilfe von von Satelliten gemachten Beobachtungen der Wärmestrahlungsleistung von Bränden tägliche Schätzungen zu den Emissionen der verbrannten Biomasse erstellt, können veränderte Brandbedingungen beispielsweise durch verbesserte Kartierung und Emissionsfaktoren abgebildet werden.“

Durch Rauch, Ruß und Asche stoßen Brände Kohlenstoffmonoxid, Kohlenstoffdioxid, Methan, Stickoxide, Black Carbon und Aerosole aus, die die Luftqualität in der unteren und oberen Atmosphäre beeinflussen. Laut Copernicus sorgen die Brände durch ihre Schadstoffkombination für eine „weitaus größere Luftverschmutzung als Industrieemissionen“.

Alarmierende Gesundheitsrisiken

Rauch und Feinstaub können auch bei kurzer Exposition eine Vielzahl von Atemwegs- und Herzproblemen verursachen, die auch nach Verlöschen des Feuers anhalten – jährlich werden laut den US-amerikanischen Zentren für Seuchenkontrolle und -prävention (CDC) hunderttausende Todesfälle in Verbindung mit Rauch gebracht. Die Aerosol-Daten des CAMS zeigen, dass dieses Jahr durch Brände entstandene Schwebeteilchen (PM2,5) die Luftverschmutzungswerte in Spanien, Frankreich, dem Himalaja und zahlreichen anderen Regionen nach oben schnellen ließen. In Australien riefen mehrere Regionen den Notstand aus, weil der Feinstaubgehalt der Luft gefährliche Grenzwerte überschritt. In Teilen Sydneys war der Gehalt sogar 12-mal höher als der Grenzwert, ab dem Werte als gesundheitsgefährdend eingestuft werden. Laut einer aktuellen Studie ist Luftverschmutzung in Form von durch Brände verursachten PM2,5-Schwebeteilchen in den USA pro Jahr für 10.000–30.000 frühzeitige Todesfälle verantwortlich. Forschende sagen voraus, dass sich diese Zahl bis zum Ende des Jahrhunderts im Vergleich zu den frühen 2000ern verdoppeln könnte.

Da Brände in Zukunft häufiger auftreten könnten, werden Schätzungen zu den von Bränden verursachten Emissionen immer wichtiger für die öffentliche Gesundheit. Der CAMS liefert tägliche 5-Tage-Vorhersagen für Rauch- und Schadstoffwolken, die durch Brände entstehen. „Durch CAMS-Analysen und Vorhersagen der globalen Zusammensetzung der Atmosphäre können wir potenzielle Auswirkungen von Rauch und Schadstoffen weltweit beobachten und bewerten“, erklärt Dr. Parrington. „Auch wenn die Ausbreitung von Rauch über weite Strecken die Luftqualität an der Erdoberfläche nicht beeinträchtigen muss: Es ist trotzdem sinnvoll, sie zu erfassen, da der Rauch in einigen Fällen doch die Oberfläche erreichen kann.“

Beispiellose Mengen von CO2 freigesetzt

Ein weiteres Thema ist CO2. Laut CAMS-Beobachtungen wurden in den ersten 11 Monaten des Jahres 2019 durch Brände weltweit etwa 6.735 Megatonnen Kohlenstoffdioxid freigesetzt. Spitzenwerte erreichten im Juni und Juli die Feuer in der Arktis (140 Megatonnen, so viel wie die Kohlenstoffemissionen von 36 Millionen Autos) und zwischen August und November die Brände in Indonesien (708 Megatonnen). Es gibt anhaltende Diskussionen darüber, wie Brände den Klimawandel beeinflussen, da ein Teil des Kohlenstoffs von den Bäumen und Pflanzen wieder aufgenommen wird, wenn diese sich regenerieren. Forschende stufen die Kohlenstoffemissionen durch die Verbrennung fossiler Brennstoffe immer noch als gravierender ein. Doch die Geschwindigkeit, mit der sich die Vegetation erholt, schwankt stark. In einigen Regionen kann der Schaden lang anhaltend sein. Brennende Moore setzen große Mengen Kohlenstoff frei, die in den dicken Bodenschichten gebunden waren, schwelen noch wochen- oder monatelang weiter und brauchen teilweise Jahrhunderte, um sich wieder zu erholen. 2019 waren 43 % der indonesischen Brände, die aufgrund ihrer ganz Südostasien betreffenden Rauchwolken durch den CAMS beobachtet worden waren, Moorbrände.

Permafrost-Moorböden enthalten etwa 14 % des weltweiten im Boden gebundenen Kohlenstoffs. Brände in arktischen Regionen könnten die schützende Frostschicht schmelzen. Das allein würde reichen, um große Mengen Methan freizusetzen, ein Gas, das 30-mal stärker zum Treibhauseffekt beiträgt als CO2. Außerdem setzen sich Ruß und Asche von Bränden auf Eis und Schnee ab, wodurch der Boden dunkler wird und sich durch die stärkere Absorption von Sonnenstrahlen mehr aufwärmt.

Wachsendes Bewusstsein führt zur Entwicklung „feuerfester“ Lösungen

Neue Brandgefahrdaten von EZMW und CEMS können nun dabei helfen, festzustellen, ob Veränderungen des Brandverhaltens ungewöhnlich sind. Die weltweit erste frei zugängliche Datenbank für Wetter- und Klimadaten ab 1980 soll bei der Analyse der Brandgefahr im Zusammenhang mit Faktoren, die schon früher Brände begünstigt haben, bei der Feststellung des Ausmaßes der Klimavariabilität und der weltweiten Erfassung von sich verändernden Mustern in feuergefährdeten Gebieten helfen.

„Informationen und Vorhersagen zur Brandgefahr sind unerlässlich, um weltweite Brände zu beobachten, weil sie einen Kontext für die Umweltbedingungen an den Brandorten liefern“, so Dr. Parrington. „Diese Datensätze sind wichtig, da sie einen Langzeitkontext für die sich weltweit verändernde Brandgefahr liefern, bei der Identifizierung von immer brandgefährdeteren Orten helfen und ein besseres Bewusstsein für Brandbedingungen sowohl beim Katastrophenschutz als auch in der Bevölkerung schaffen.“

Maßnahmen gegen Brände werden zu einem immer wichtigeren Thema. In Kalifornien passen sich Versorgungsunternehmen an die Brandgefahr an, indem sie die Energieversorgung abschalten, Feuerwehren haben ihre Planung und Öffentlichkeitsarbeit verbessert, und der kalifornische Emissionsrechtehandel finanziert Waldschutz- und Feuervermeidungsmaßnahmen. In Spanien verhindern spezielle Einsatztrupps große Feuer durch das gezielte Abbrennen von Unterholz, und in Australien wurden zur Verbesserung des Brandschutzes die nationalen Baurichtlinien überarbeitet.