Satelliten zeigen, dass Pflanzen in der nördlichen Hemisphäre mit zunehmendem Kohlendioxid (CO2) in der Atmosphäre darauf reagieren, indem sie den Blattaustrieb vorantreiben und die Pflanzenproduktivität im Frühjahr verbessern. Gleichzeitige Messungen von Wetterstationen in der gesamten Region lassen darauf schließen, dass Dürren und Hitzewellen im Sommer häufiger und länger anhalten. Obwohl diese beiden Phänomene zu verschiedenen Jahreszeiten auftreten, zeigen die neuesten Erkenntnisse, dass es Verbindungen zwischen ihnen gibt.

Ein Forscherteam der Peking-Universität in China und der Universität Augsburg hat in Zusammenarbeit mit weiteren Forscherinnen und Forschern aus Deutschland, Großbritannien, Spanien, Belgien, Frankreich, Australien und den USA festgestellt, dass die frühere Begrünung des Frühlings einen großen Wasserverlust durch Verdunstung verursacht. Dieser Verlust erhöht das Risiko von Bodenfeuchtigkeitsdürren und Hitzeextremen in den folgenden Sommermonaten, so die jüngste in der Fachzeitschrift Science Advances veröffentlichte Studie.

Die Forscher entdeckten diesen Zusammenhang zwischen den Jahreszeiten mit statistischen Methoden, indem sie Satellitenbilder von steigendem Frühlingsgrün mit denen von sinkender Sommerbodenfeuchtigkeit verknüpften. Sie stellen außerdem sicher, dass diese Verknüpfung in Klimamodellen repliziert werden kann.

„Wie eine frühere Begrünung die Bodenfeuchtigkeit beeinflusst, ist tatsächlich komplexer als bisher angenommen. Eine frühere Begrünung führt zu schnelleren Wasserverlusten, indem mehr Wasser in die Atmosphäre gepumpt wird. Das „verlorene Wasser“ verschwindet jedoch nicht, ein Teil davon kehrt später als Niederschlag über Land zurück. Wir zeigen, dass dieser Mechanismus die durch Begrünung bedingten Wasserverluste verringert, da sonst die Oberflächentrocknung wesentlich intensiver ausfallen würde. Der Rest des „verlorenen Wassers“ kehrt jedoch nicht lokal als Niederschlag zurück, da die Atmosphäre es zu verschiedenen geografischen Orten transportiert“, sagte Xu Lian von der Universität Peking, der der Hauptautor dieser Studie ist.

Professor Buermann vom Geographischen Institut der Universität Augsburg und Mitautor der Studie sagte: „Diese Forschung befasst sich mit einer der größten Herausforderungen für die Klimaforschung, nämlich der Quantifizierung des Beitrags von Wechselwirkungen zwischen Biosphäre und Atmosphäre zu den gegenwärtig auftretenden extremen Wetterereignissen wie den Dürren in den nördlichen Breiten in 2018. Die in unserer Studie festgestellten inter-saisonalen Prozesse können teilweise für anhaltende Extreme verantwortlich sein und dürften die sommerliche Bodenfeuchtigkeit und die terrestrischen Ökosysteme unter dem fortschreitenden Klimawandel zusätzlich unter Druck setzen. “

"Hydrologische Kompromisse wie die frühzeitige Begrünung im Frühling im Vergleich zur potenziell erhöhten Bräunung oder Dürre im Sommer sind ein weiteres Beispiel für die komplexen und oft unerwarteten Wechselwirkungen des Klimawandels mit Ökosystemen", fügte Alan Knapp, Professor für Ökologie an der Colorado State University, hinzu der nicht an der Studie beteiligt war, „Diese Analyse bietet neue Erkenntnisse in dieser Hinsicht und schlägt wichtige neue Forschungspfade vor, um zu verstehen, wie sich der Klimawandel auf die Ökosysteme auswirken kann, von denen wir abhängig sind.“

Professor Josep Peñuelas vom Nationalen Forschungsrat von Spanien fügte hinzu: „Diese Untersuchung deutet auf einen oft übersehenen positiven Feedback hin: Steigende Treibhausgaskonzentrationen und die damit verbundene Erwärmung verursachen eine frühere Vegetationsphänologie, die die Sommerbodenfeuchtigkeit verringert, was wiederum die durch  die globale Erwärmung verursachten Sommerhitze Extremereignisse weiter verstärkt“.

Der in der Studie identifizierte Zusammenhang von "grüneren Frühlingen verursachen trockenere Sommer" hält nicht überall an. Eine Ausnahme stellen landwirtschaftliche Gebiete dar, in denen die intensive Bewässerung die durch die Begrünung hervorgerufenen Signale außer Kraft setzt. Eine andere herausragende Ausnahme ist Mittelsibirien, wo das Vegetationswachstum zwar auch früher einsetzt, jedoch die Böden im Sommer feuchter sind, und diese zusätzliche Bodenfeuchtigkeit wird wahrscheinlich durch die Atmosphärische Zirkulation aus Europa übertragen, wo durch Begrünung und erhöhte Verdunstungsraten sich feuchtere Luftmassen bilden.

"Dies ist eine faszinierende `Teleconnection´ in unserem Erdsystem, die durch die Veränderung des Klimas durch den Menschen und den damit verbundenen Auswirkungen auf terrestrische Ökosysteme ausgelöst wird", sagte Dr. Tim R. McVicar von der Commonwealth Scientific and Industrial Research Organization (CSIRO), Australien.

„Diese Forschung trägt zu den wachsenden Beweisen bei, dass der Klimawandel nicht einfach so ablaufen wird, das alles gleich ist, außer den erhöhten Hintergrundtemperaturen. Stattdessen wird der Klimawandel hochkomplexe Wechselwirkungen innerhalb des Planetensystems auslösen, die lokal zu erheblichen Veränderungen führen können “, fügte Chris Huntingford vom Centre for Ecology and Hydrology, UK, hinzu.