Moorrenaturierung und CO₂-Sequestrierung
1. Moorrenaturierung und CO₂-Bilanz – Einführung
Renaturierte Torfmoore sind ein zentrales Element im globalen Kohlenstoffkreislauf. Unter natürlichen, wassergesättigten Bedingungen fungieren sie als langfristige Kohlenstoffsenken. Der industrielle Torfabbau und die Entwässerung stören dieses Gleichgewicht erheblich: Aus Senken werden Nettoquellen für Kohlendioxid (CO₂), und die Emission von Treibhausgasen (THG) steigt deutlich. Die Renaturierung degradierter Moore ist daher eine Schlüsselstrategie zur Eindämmung des Klimawandels.
Diese Studie analysiert das Hochmoor Bois-des-Bel (BDB) in Ostkanada (nahe Rivière-du-Loup, Québec), das zwischen 1972 und 1980 im Vakuumverfahren abgetorft wurde. Etwa zwei Meter Resttorf verblieben. Im Jahr 1999 wurde das Gebiet mithilfe der Moss Layer Transfer Technique (MLTT) renaturiert. Ziel war die Wiederansiedlung von Sphagnum-Moosen sowie die Anhebung des Wasserstands. Weitere Informationen zur Kohlenstoffspeicherung in Mooren finden Sie im Wikipedia-Artikel über Torfmoore oder auf der Seite des Umweltbundesamtes.
Zwischen 2013 und 2016 (14–16 Jahre nach der Renaturierung) wurden alle 30 Minuten meteorologische Daten und Eddy-Kovarianz-Flüsse aufgezeichnet. Gemessen wurden der Netto-CO₂-Austausch (NEE), Schwankungen des Wasserstands, Bodentemperaturprofile und Energieflüsse an der Oberfläche. Mit dem CoupModel wurden CO₂-, Wasser- und Wärmeflüsse auf subtäglicher Basis simuliert. Die Analyse wurde erweitert, um die Klimavariabilität im Zeitraum 1994–2021 sowie mögliche künftige Entwicklungen zu bewerten. Ausführliche Informationen zum Projekt bietet das IUCN UK Peatland Programme.
2. Studienziele
- Validierung des CoupModells für renaturierte Moore: Bewertung der Genauigkeit bei der Simulation von NEE, Energieflüssen, Bodentemperaturen und Wasserstand.
- Untersuchung der Akrotelm-Dicke (neuer Torfhorizont): Simulation von Torfdicken zwischen 20 cm und 100 cm zur Bewertung von Wasserverfügbarkeit, Moosvitalität und CO₂-Austausch.
- Analyse der interannuellen Klimavariabilität: Auswertung eines 28-jährigen Datensatzes (1994–2021), um Unterschiede in nassen/kühlen und trockenen/warmen Jahren zu untersuchen.
- Bewertung von Klimaszenarien: Simulation von Temperaturanstiegen um +1 °C und +2 °C sowie ±10 % Niederschlagsveränderung zur Abschätzung der zukünftigen CO₂-Bilanz. Diese Szenarien liefern wichtige Erkenntnisse für die Bewertung zukünftiger CO₂-Emissionen im Rahmen der Klimapolitik.
3. Zentrale Herausforderungen und Modellgrenzen
- Frühjahrstau („Zero-Curtain“-Effekt): Das Modell simuliert Bodentemperaturen zuverlässig (r² > 0,9), verschätzt jedoch das Auftauen im Frühling in 20–80 cm Tiefe um ±10–30 Tage.
- Frühjahrsinfiltration vs. gemessener Wasserstand: Das Modell überschätzt die Frühjahrsspitzen des Wasserstands (–0,02 m simuliert vs. ~–0,08 m gemessen).
- Abweichungen von nationalen Emissionsfaktoren: Der National Inventory Report Kanadas (NIR) klassifiziert renaturierte Moore als Netto-CO₂-Quelle (+2,07 t CO₂–C ha⁻¹ a⁻¹), während diese Studie eine Senke von –1,0 ± 0,6 t CO₂–C ha⁻¹ a⁻¹ nachweist.
4. Einflussfaktoren auf den CO₂-Austausch
- Wasserstand (WT): Optimalbereich: –0,05 bis –0,20 m (fördert Sphagnum-Wachstum, hemmt Zersetzung). Unter –0,25 m: Trockene Moosschichten senken die NEE-Aufnahme, Risiko von Nettoemissionen.
- Bodenwärme & Zero-Curtain-Effekt: Gefrorener Torf verzögert CO₂-Freisetzung; Verschiebungen im Frühling beeinflussen saisonale NEE-Werte.
- Akrotelm-Dicke: 20–40 cm: Hohe CO₂-Aufnahme (–90 bis –100 g C m⁻² a⁻¹). 100 cm: Trockene Bedingungen an der Oberfläche verringern Aufnahme um 30–60 g C m⁻² a⁻¹.
- Klimavariabilität (1994–2021): Mittlerer NEE: –101 ± 64 g C m⁻² a⁻¹. Spannweite: –219 (nasse Jahre) bis +54 g C m⁻² a⁻¹ (trockene Jahre).
- Klimaszenarien (+2 °C, –10 % Niederschlag): NEE reduziert sich um etwa 16 %, das Moor bleibt dennoch eine CO₂-Senke (~–95 g C m⁻² a⁻¹).
5. Bedeutung für Klimapolitik und Kohlenstoffbilanzierung
- Erfolg der Wiedervernässung: Nach 15 Jahren wirkt das BDB-Moor wieder als CO₂-Senke auf dem Niveau natürlicher Hochmoore – bleibt jedoch empfindlich gegenüber Trockenperioden.
- Hydrologisches Management ist entscheidend: Maßnahmen wie das Verschließen von Entwässerungsgräben sind zentral für die CO₂-Bilanz.
- Fehlkalkulierte Emissionsfaktoren und Carbon Credits: Der NIR überschätzt Emissionen; der IPCC-Tier-1-Standardwert (–0,23 t C ha⁻¹ a⁻¹) unterschätzt das reale Senkenpotenzial erheblich (–1,01 t C ha⁻¹ a⁻¹).
- Politische und wirtschaftliche Anreize: Eine stabile CO₂-Senke von ~–1 t CO₂–C ha⁻¹ a⁻¹ kann Carbon Credits rechtfertigen (~–3,7 t CO₂-eq ha⁻¹ a⁻¹). Langfristige Emissionsmessungen sind unerlässlich für belastbare Klimamodelle und politische Entscheidungen.
6. Zusammenfassung wichtiger Kennzahlen
| Parameter | Beobachtung (2014–2016) | CoupModel-Schätzung |
|---|---|---|
| Jährliche NEE (g C m⁻² a⁻¹) | –90 bis –105 | –89 bis –120 |
| Mittelwert NEE (1994–2021) | –101 ± 64 | –101 ± 64 |
| Wasserstand (m) | –0,05 bis –0,20 | –0,02 bis –0,08 (Frühjahr überschätzt) |
| NEE bei +2 °C-Szenario | –95 g C m⁻² a⁻¹ | –95 g C m⁻² a⁻¹ |
| Kanada NIR-Emissionsfaktor | +2,07 t CO₂–C ha⁻¹ a⁻¹ | –1,01 t CO₂–C ha⁻¹ a⁻¹ |
7. Fazit
Die Fallstudie Bois-des-Bel zeigt überzeugend, dass eine fachgerechte Moorrenaturierung bereits nach 15 Jahren die CO₂-Senkenfunktion wiederherstellen kann – vorausgesetzt, das Wasserstandsmanagement ist wirksam. Die Verwendung veralteter Emissionsfaktoren unterschätzt jedoch die klimapolitische Bedeutung solcher Maßnahmen erheblich und behindert entsprechende Anreizsysteme.
Weitere Ressourcen
Wie beeinflussen renaturierte Moore die CO₂-Emissionen?
Renaturierte Moore fungieren als Kohlenstoffsenken: Sie nehmen mehr CO₂ auf, als sie abgeben. Ihre Effizienz hängt jedoch maßgeblich vom Wasserstand und den klimatischen Bedingungen ab.
Mehr dazu: Wiedervernässung von Mooren zur Minderung von Treibhausgasemissionen
Wie lange dauert es, bis ein renaturiertes Moor zur CO₂-Senke wird?
Unter optimalen Bedingungen kann ein wiederhergestelltes Hochmoor innerhalb von 15 Jahren zu einer Netto-CO₂-Senke werden – vergleichbar mit einem intakten Naturmoor.
Warum ist Wassermanagement bei Mooren so entscheidend?
Ein stabiler Wasserstand verhindert die Oxidation von Torf und fördert das Wachstum von Sphagnum-Moosen – beides ist entscheidend für die langfristige CO₂-Bindung.
Werden renaturierte Moore in der Klimapolitik unterschätzt?
Ja. Der nationale Treibhausgas-Inventarbericht Kanadas (NIR) sowie die IPCC-Tier-1-Faktoren unterschätzen das tatsächliche Senkenpotenzial deutlich. Dies beeinträchtigt politische und wirtschaftliche Anreize wie CO₂-Zertifikate.
Hintergrundwissen: Torfmoore bei Wikipedia
[00:00:03]
Der Kohlenstoffkreislauf beschreibt die Bewegung von Kohlenstoff durch Land, Wasser, Luft und alle lebenden Organismen. In Feuchtgebieten bezeichnet man den Austausch von Kohlenstoff zwischen Vegetation, Wasser, Boden und Atmosphäre über einen bestimmten Zeitraum als Kohlenstofffluss. Feuchtgebiete nutzen Sonnenlicht, Wasser und Kohlendioxid aus der Atmosphäre, um durch Photosynthese Energie zu erzeugen. Dieser Prozess fördert nicht nur das Pflanzenwachstum, sondern bindet auch Kohlenstoff in der Vegetation. Wissenschaftler bezeichnen diese Pflanzen und den darin gespeicherten Kohlenstoff als Biomasse.
[00:00:40]
Biomasse kann über Wurzeln, abgestorbenes Pflanzenmaterial und andere zersetzende organische Substanzen in die organische Bodensubstanz übergehen. Boreale Moore binden jährlich zwischen 10 und 80 Gramm Kohlenstoff pro Quadratmeter. Auch wenn dies nach wenig klingt, erstrecken sich diese Ökosysteme über 120 Millionen Hektar in Kanada – eine Fläche größer als viele Länder – und speichern in einigen Regionen seit über 10.000 Jahren Kohlenstoff. Über die Zeit summiert sich das erheblich.
[00:01:14]
Kohlenstoff kann jedoch auch auf natürliche Weise aus Feuchtgebieten entweichen. Ein zentraler Weg ist die Emission in die Atmosphäre. Wenn Böden nicht wassergesättigt sind und Sauerstoff vorhanden ist, zersetzen Mikroorganismen organisches Material mithilfe von Sauerstoff und setzen dabei Kohlendioxid (CO₂) frei. In wassergesättigten, sauerstoffarmen Bedingungen hingegen produzieren dieselben Mikroorganismen Methan (CH₄), ein deutlich potenteres Treibhausgas, das ebenfalls in die Atmosphäre gelangt.
[00:01:40]
Ein weiterer Weg des Kohlenstoffverlustes ist die Wasserbewegung. Beim Ein- und Ausströmen kann Wasser gelöste Kohlenstoffverbindungen aufnehmen und abtransportieren. In manchen Feuchtgebieten führen zudem Brände zum Verlust von partikulärem Kohlenstoff (Ruß), wenn kohlenstoffreiche Vegetation und Böden verbrennen.
[00:01:51]
Diese verschiedenen Austauschprozesse werden als Netto-Kohlenstoffbilanz eines Ökosystems bezeichnet. Nimmt ein Ökosystem mehr Kohlenstoff aus der Atmosphäre auf, als es abgibt, spricht man von einer Kohlenstoffsenke. In den vergangenen 10.000 Jahren haben Kanadas Moore als effektive Kohlenstoffsenken gewirkt – mit kühlender Wirkung auf das Klima und als Beitrag zur Abschwächung des Klimawandels.
[00:02:26]
Doch dieses Gleichgewicht gerät zunehmend ins Wanken. Störungen wie Entwässerung, das Auftauen von Permafrost, Brände und Nährstoffeinträge treten häufiger und intensiver auf – mit der Folge, dass die Kohlenstoffemissionen aus Mooren deutlich steigen. Dadurch können Moore zu Kohlenstoffquellen werden, die mehr Kohlenstoff freisetzen, als sie binden.
Durch Wiedervernässung entwässerter Moore, den Schutz vor weiterer Degradierung, nachhaltige Landnutzung sowie die Unterstützung indigener und wissenschaftlich fundierter Schutzmaßnahmen lässt sich sicherstellen, dass diese kohlenstoffreichen Ökosysteme auch künftig als Kohlenstoffsenken erhalten bleiben.
