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In den vergangenen fünf Jahren erlebte Deutschland vier Dürrejahre. Daten des Deutschen Wetterdienstes zeigen, dass 2017 bis 2022 die wärmsten Jahre seit dem Beginn der Wetteraufzeichnungen 1881 waren.
Als Modell für die Zukunft des Klimas kann die heißeste Region Deutschlands dienen: der Oberrheingraben, eine Tiefebene zwischen Schwarzwald, Vogesen und dem Pfälzer Wald. Mittendrin liegt die baden-württembergische Großstadt Karlsruhe, eine der heißesten Städte Deutschlands. Sie ist ein Brennglas für die Entwicklung, die dem Rest des Landes bald bevorsteht.
Die umliegenden Gebirge des Oberrheingrabens, auch Grabenschultern genannt, verhindern einen normalen Luftaustausch mit benachbarten Regionen, weshalb sich die Wärme im Graben staut. Auch Wolken schaffen es schlechter über die Gebirge, somit fällt weniger Regen und die Sonne trifft die Region stärker.
Andreas Fink, Meteorologe und Klimaforscher am Karlsruher Institut für Technologie (KIT), erklärt die geografischen Besonderheiten der Region:
Wir haben als erste die warme Luft aus dem Mittelmeer. - Andreas Fink
2022 betrug die Jahresdurchschnittstemperatur in der Region 11,2 Grad Celsius (°C). Sie nähert sich einem mediterranen Klima von 14 °C schneller an als der Rest von Deutschland. Das zeigt der Blick auf Karten des Deutschen Wetterdienstes, die historische Wetteraufzeichnungen mit Simulationen für die Zukunft vergleichen:
In Karlsruhe bereits 2003 gemessene Rekordzahlen von 40,2 °C habe man 2019 auch in Niedersachsen und 2022 in Hamburg festgestellt, sagt Meteorologe Fink. Die Hitze sei nicht aufzuhalten. Bis Ende des Jahrhunderts rechne die Wissenschaft mit einem globalen Temperaturanstieg von 2,7 °C. Sommer mit 45°C seien dann im Oberrheingraben möglich.
Das Klimaabkommen von Paris hatte 2015 noch einen maximalen Anstieg um 1,5 °C zum Ziel gesetzt.
Wer im Sommer 2022 durch die Karlsruher Wälder gelaufen ist, hat es gesehen: braune Blätter an den Bäumen und auf dem Boden. Ein Bild wie im Herbst schon im Juli. Die Wälder standen an ihrer Belastungsgrenze.
Dabei hat die Oberrheinregion viele Mischwälder aus verschiedenen Baumarten. Diese Waldform gilt als besonders widerstandsfähig, vor allem im Vergleich zu Monokulturen mit nur einer Baumart. Die häufigsten Baumarten Deutschlands, nämlich Fichte, Kiefer und Buche, sind auch am Oberrhein wichtiger Grundstein des Ökosystems. Doch ausgerechnet diese Baumarten können mit den Klimaveränderungen immer schlechter umgehen.
Sterbende Fichten waren der Anfang, jetzt ist das Problem deutlich größer
Schon seit vielen Jahren sterben in Deutschland Fichten ab. Eine Ausnahme bilden sie damit nicht mehr. In den vergangenen fünf Jahren hat Deutschland nach Auswertung des Bundesamts für Ernährung und Landwirtschaft (BMEL) rund 500.000 Hektar Wald durch die Folgen des Klimawandels verloren. Das entspricht mehr als neunmal der Fläche des Bodensees und macht mehr als vier Prozent der gesamten deutschen Waldfläche aus.
Zu den absterbenden Bäumen gehören auch Kiefern und Buchen. Monokulturen leiden besonders unter dem heißen Klima. Die jährliche Waldzustandserhebung des BMEL 2022 zeigte, dass nur rund jeder fünfte Baum in Deutschland eine unbeschädigte Baumkrone hat. 2010 war es noch mindestens jeder dritte Baum. Der Zustand der Baumkrone wiederum ist ein wichtiger Maßstab für die Gesundheit der Pflanzen.
Axel Albrecht, Klima- und Forstwissenschaftler von der Forstlichen Versuchs- und Forschungsanstalt (FVA) Baden-Württemberg, über die Lage des Waldes:
Den Wäldern geht es sehr schlecht. - Axel Albrecht
Deutsche Wälder können die Atmosphäre um viel Kohlendioxid entlasten. Allein der Straßenverkehr in Deutschland stieß 2022 nach Daten des Bundesministeriums für Umwelt 148 Millionen Tonnen CO2 aus. Die Wälder würden davon laut BMEL derzeit jährlich rund 62 Millionen Tonnen aufnehmen. „Allerdings könnten die derzeitigen Waldschäden die Verhältnisse verändern“, so das Amt.
In der Oberrheinregion erheben Forschende von der Albrecht-Ludwigs-Universität Freiburg, dem Forstamt Karlsruhe und der Forstlichen Versuchs- und Forschungsanstalt FVA im Projekt „WaldlabOR“ seit Februar 2022 noch genauere Daten.
Das Projekt betrachtet die Oberrheinregion als „Klimawandel-Hotspot“ und wertet Baumzustand, Bodenwerte, Artenvielfalt und andere Faktoren aus, um daran beispielhaft für ganz Deutschland neue Konzepte der Waldbewirtschaftung zu entwickeln. Bisherige Konzepte für eine Anpassung an den Klimawandel bieten laut den Wissenschaftlern kein ausreichendes Fundament für einen nachhaltig gesunden Wald. Martin Moosmayer, Forstamtsleiter des Landkreises Karlsruhe, wird in einer Pressemitteilung des Projekts mit den Worten zitiert: „Schon jetzt ist die Geschwindigkeit des Schadgeschehens in den hiesigen Hardtwaldungen neu und stellt uns Förster hier vor Ort vor enorme Probleme.“
Wissenschaftliche Expertise und gesichertes Wissen sind laut Forstamtleiter Moosmayer nötig, um dem Klimawandel zu begegnen.
Denn die Probleme sind zahllos. Den Bäumen ist zu heiß. Sie können ihre Wasserversorgung nicht mehr aufrechterhalten. Ihr Zustand, der sogenannte Trockenstress, ist eine natürliche Reaktion auf den Wassermangel. Er behindert ihr Wachstum, ihre Photosynthese und macht sie anfällig für Krankheiten und Schädlinge. Für Bäume ist das ein Überlebenskampf.
Sieht es also in Baden-Württemberg in Zukunft aus wie in der Toskana? „Das könnte man trefflich diskutieren“, sagt Klima- und Forstwissenschaftler Axel Albrecht.
Sogenannte Analogregionen wie die Toskana oder Südfrankreich seien wichtige Vergleichspunkte für die Klimaforschung, doch der Wald hierzulande könne sich ganz anders entwickeln. Klimamodelle für den Oberrhein zeigten zwar, dass in Zukunft mediterrane Temperaturen erreichen werden, doch die Bedingungen in Deutschland seien andere, erklärt Albrecht.
Axel Albrecht von der FVA Baden-Württemberg darüber, wie sich der deutsche Wald verändern könnte:
Das würde schon eher aussehen wie am Mittelmeer. - Axel Albrecht
Durch die vergangenen Dürrejahre hat sich laut Albrecht am Oberrhein vor allem die Situation der Buche verschärft, die immer mehr abstirbt. Die betroffenen Baumarten würden allerdings nicht vollständig verschwinden. Jedoch würden sich die Verhältnisse in den Wäldern verschieben: Statt wie heute hauptsächlich Fichten und Buchen gebe es in Zukunft möglicherweise mehr Eichen(arten) und Robinien.
In der Übergangszeit könnte es vermehrt braune, unbewaldete Regionen geben. „Das ist hässlich, das ist auch eine Art apokalyptische Stimmung“, sagt Albrecht. Aber: Der Wald könne sich regenerieren. Nachkommen geschädigter Bäume von heute werden durch natürliche Anpassung besser gegen das heißere Klima gewappnet sein, so Albrecht. Doch bis es soweit ist, könne es lange dauern: "200 Jahre sind für die Wälder gar nichts."
Die wichtigste Aufgabe der Gesellschaft ist es, die Waldfläche zu mehren, sagt Klimaforscher Axel Albrecht. Noch gewinnt Deutschland mehr Wald, als es verliert. Doch durch den Klimawandel droht sich die Entwicklung umzudrehen.
Für Albrecht ist es der "heilige Gral des Klimaschutzes“, dass die Waldfläche in Deutschland auf keinen Fall verkleinert werden darf. Damit sei nicht gemeint, dass in Wäldern keine Bäume mehr gefällt werden dürften. Aber: Waldflächen als solche müssten unbedingt bestehen bleiben, anstatt zu Acker- oder Bauflächen umgewandelt zu werden.
Wer in Deutschland einen Supermarkt oder ein Industriegebiet baut, muss nach Bau- und Waldgesetzen der Bundesländer eine Ausgleichsfläche bewalden. Laut Albrecht wähle man dafür oft landwirtschaftliche Flächen. Solche Fälle bedürften mehr Aufmerksamkeit, denn sie könnten keinen angemessenen Ausgleich bieten.
„Die bittere Erkenntnis“ ist für Albrecht, dass die klimatischen Veränderungen „überwiegend alte, hohe und dicke Bäume betreffen“. Ohne sie werde der Wald aber resilienter gegen den Klimawandel. Er erläutert, dass Klimaschutz in diesem Sinne auch Opfer fordere: in Natur- und Biodiversitätsschutz. Denn beide wollen heimische Arten in möglichst vollem Umfang erhalten. Das werde in Zukunft kaum möglich sein. Doch wie genau kann der Mensch den Wäldern helfen?
Axel Albrecht von der FVA Baden-Württemberg erklärt, welche Maßnahmen zielführend sein können:
Die Anpassungsmechanismen sind passiv und aktiv. - Axel Albrecht
Nicht nur der Wald, sondern die gesamte Umwelt ist im Wandel. Lebensräume werden zerstört und neue geschaffen. So beeinflusst der Klimawandel Vielfalt und Lebensräume der Arten – auch des Menschen.
Was bedeuten die veränderten klimatischen Bedingungen für Pflanzen, Tiere und andere Organismen? Das Institut für Botanik und Landschaftskunde des Diplom-Geografen Thomas Breunig hat 2021 ein Biodiversitätskonzept für die Stadt Karlsruhe erstellt.
Die wichtigsten Fragen und Antworten zur Biodiversität im Überblick:
Biodiversität bezeichnet die biologische Vielfalt. Sie umfasst nicht nur Pflanzen, sondern auch die Dynamik von Tieren, Insekten, Pilzen und Mikroorganismen in einem Ökosystem. Eine gesunde Artenvielfalt sieht je nach Region und den dort herrschenden Lebensbedingungen anders aus. In Lebensräumen entwickelt sich ein Gleichgewicht, in dem jeder Organismus eine Rolle spielt. Dieses Gefüge schützt sich gegen Einflüsse von außen. Eine reiche Artenvielfalt sichert, dass alle Lebewesen ihre Aufgabe im Gesamtgefüge erledigen können. Sie beeinflussen dabei den Wasserhaushalt, die Böden und die vorhandenen Nährstoffe, die jeden Lebensraum einzigartig machen.
Globalisierung, Klimawandel und wachsende Zivilisationen beeinflussen die einzigartigen Umstände der jeweiligen Ökosysteme bedeutend. Versiegelte, also wasser- und luftdicht gemachte Flächen der Menschen, wie zum Beispiel Parkplätze oder Straßen, drängen die Natur zurück und beschleunigen den Anstieg der Temperaturen. Auch landwirtschaftlich genutzte Flächen schaden als Monokulturen der Biodiversität ihrer Region. Sie bieten kaum Lebensraum für einheimische Tiere und Pflanzen.
Durch langfristig steigende Temperaturen verschieben sich die Chancen im Konkurrenzkampf der Arten. Für einige Arten wirkt sich das gut, für andere schlecht aus. Feuchtigkeitsliebende Pflanzen und Tiere beispielsweise werden seltener. Hitze- und trockenheitsresistente Arten übernehmen ihren Platz.
Neben der Verdrängung bestimmter Arten findet wegen des Klimawandels ein weiterer Prozess statt: die Ansiedelung neuer Tiere, Pflanzen und Organismen, sogenannter Neobiota. Je nach Verhalten der Spezies gelten diese als invasiv. Sie gefährden die natürliche Artenvielfalt von Biotopen, die nicht an sie angepasst sind.
Deutschlands Baum des Jahres 2020 und Zukunftsbaum gegen den Klimawandel, die Robinie.
Anfang des 17. Jahrhunderts pflanzten Menschen in Deutschland vereinzelt Robinien zur Dekoration in Parks an. Die nordamerikanische Baumart breitet sich schnell aus. Sie gedeiht auch auf nährstoffarmen, trockenen Böden und reichert diese mit Stickstoff an. In Deutschland breitet sich die Robinie seitdem problemlos aus. Gegen den Klimawandel zeigt sie sich vielversprechend, doch ihre aggressive Ausbreitung bedroht die Biodiversität. Sie lebt in Symbiose mit einer Bakterienart, die Stickstoff aus der Luft aufnimmt und im Boden konzentriert. Damit verdrängt sie Lebensformen, die auf stickstoffarme Lebensbedingungen, sogenannte Magerstandorte, angepasst sind. Wie mit der Robinie umgegangen werden soll, ist daher auch in Forstwissenschaft, Natur- und Biodiversitätsschutz umstritten.
Ein Ansatz im Naturschutz ist es, die Natur sich selbst verwalten zu lassen und den menschlichen Einfluss so stark wie möglich zu reduzieren, da sie grundsätzlich selbst auf Veränderungen reagieren und sich anpassen kann.
Das heißt allerdings nicht, dass sie mit der Geschwindigkeit und der Intensität des menschengemachten Wandels mitkommt. So begründet sich eine andere Strategie im Klimaschutz, die versucht, Ökosysteme proaktiv mitzugestalten und klimaresistente Arten zu fördern.
Den dabei entstehenden Interessenskonflikt bewerten Fachleute unterschiedlich.
In der Biodiversitätskonzeption der Stadt Karlsruhe wird betont, dass in breiten Kreisen bekannt werden müsse, „welche Maßnahmen tatsächlich für den Schutz und die Förderung der Biodiversität erforderlich sind.“ Der Klimawandel sei ein zusätzlicher Stressfaktor für die heimische Pflanzen- und Tierwelt und solle nicht durch weitere menschengemachte Maßnahmen verstärkt werden.
Eva Kemp, Botschafterin des Naturschutzbunds Karlsruhe (NABU) für Biodiversität, im Interview
Frau Kemp, im Biodiversitätsbericht der Stadt Karlsruhe geht es viel um den Widerspruch zwischen Klimaanpassung und dem Schutz von Biodiversität. Wie stehen Sie und der NABU dazu?
Es müssen viel mehr Pflanzen gepflanzt werden, die hitzebeständig sind. Gerade auch im Oberrheingebiet wurden viele Pflanzen gepflanzt, die toleranter sind. Ohne diese verschwindet die Biodiversität.
Das heißt, einige Pflanzen werden in der Oberrheinebene keine Chance mehr haben?
Ja, allerdings nicht nur die Pflanzen, sondern auch alles, was von diesen abhängt. Es ist eine Lebenskette. Wir müssen bei den Pflanzen anfangen. Ohne Pflanzen gibt es keine Insekten, ohne Insekten gibt es keine Vögel oder Amphibien. Sie sind alle abhängig voneinander. Deswegen müssen neue hitzebeständige Pflanzen angesiedelt werden.
Was muss in den nächsten Jahren in Karlsruhe im Bezug auf Biodiversität geschehen?
Die Leute müssen stärker aufmerksam gemacht werden, damit die Stadt grüner wird. Auf den Balkonen müssen viel mehr Pflanzen wachsen. Wer keinen Garten hat, braucht mindestens ein paar Pflanzen auf dem Balkon. Auch in der Stadt müsste darauf geachtet werden, viel mehr Pflanzen bestehen zu lassen, zum Beispiel Bäume. Oder Grünstreifen an den Gehwegen. Jeder kann ein bisschen was machen. Es gibt auch viele Möglichkeiten, Kinder mehr in die Natur zu bringen, wie zum Beispiel in Parks. An jeder Ecke findet man Unkraut oder Feuerwanzen. Kinder können zum Beispiel lernen, dass Brennnesseln nicht schlecht, sondern gut sind.
Krankheitsübertragende Tiere wie die Zecke halten mithilfe des Klimawandels, der Globalisierung sowie der Zerstörung von Naturräumen ihren Einzug in neue Gebiete. Am Oberrhein sind sie mittlerweile sogar schon in den milden Wintern aktiv.
Die Zecke ist für den Menschen besonders gefährlich, da sie die Frühsommer-Meningoenzephalitis (FSME) und die Borreliose übertragen kann.
Auch die Tigermücke brütet mittlerweile in Baden-Württemberg. In Deutschland wurde die Tigermücke erstmals 2007 in Weil am Rhein im Oberrheingraben entdeckt. Forscher gehen davon aus, dass sie mit dem Autoverkehr aus dem Süden Europas nach Deutschland reiste. Seitdem hat sie sich im ganzen Land verbreitet.
Aktuell besteht eine sehr geringe Wahrscheinlichkeit, sich in Karlsruhe durch den Stich einer Tigermücke mit einer Tropenkrankheit zu infizieren. 2022 wurden in Südfrankreich allerdings bereits 60 solcher Fälle gemeldet. Da die Tigermücke in warmen Regionen das Potenzial hat, tropische Krankheiten zu übertragen, wird sie genau beobachtet.
Die vergangenen Sommer in Karlsruhe haben gezeigt, was die Hitze in Kombination mit dem städtischen Wärmeinseleffekt verursacht. Der Wärmeinseleffekt tritt immer stärker in versiegeltem Stadtgebiet auf: Versiegelte Flächen heizen sich auf und strahlen nachts Hitze ab, kühlen sich aber nicht vollständig ab.
Die Hitze verursacht viele Umweltschäden, doch auch der menschliche Körper wird durch hohe Temperaturen stark belastet. Das kann zu ernsthaften gesundheitlichen Problemen führen, von denen einige sogar dauerhaft sein können. Denn das körpereigene Kühlsystem des Menschen kann bei zu hohen Temperaturen überlasten.
Starke Belastung durch Hitze erzeugt bei manchen Personen Regulationsstörungen und Kreislaufprobleme. Typische Symptome sind Kopfschmerzen, Erschöpfung und Benommenheit – im schlimmsten Fall kommt es zum Hitzschlag. Bei einem Hitzschlag heizt sich der Körper lebensbedrohlich auf über 40°C auf, was sofortige medizinische Versorgung erforderlich macht.
Nicht jeder ist gleich betroffen von steigenden Temperaturen. Besonders hart trifft die Hitze Personen, deren Körper bereits geschwächt sind. Dazu gehören unter anderem Schwangere, Herz-Kreislauferkrankte sowie Menschen, die im Freien körperlich schwere Arbeiten verrichten oder viel Sport treiben. Säuglinge und Kleinkinder sind besonders gefährdet, da sie ihre Körpertemperatur noch nicht gut regulieren können.
Wie sich Karlsruhe auf noch heißere Sommer vorbereitet...
Um die Bevölkerung vor langen Hitzewellen zu schützen, hat die Stadt Karlsruhe zusammen mit der Stadt Düsseldorf und dem Zentrum für Urbanistik in Berlin ein Projekt gestartet. Unter dem Namen “Plan°C” beschäftigen sich Wissenschaftler und Stadtplaner seit 2023 mit der Erarbeitung eines Hitzeaktionsplans. Langjährige Erfahrungen im Umgang mit Hitze, zum Beispiel aus Städten in Frankreich wie auch der Karlsruher Partnerstadt Nancy, sollen dabei helfen.
Ziel des Hitzeaktionsplans ist es, konkrete Maßnahmen für den Sommer vor und während Hitzeperioden festzuschreiben. Kommunale Hitzeaktionspläne umfassen unter anderem die Information und Beratung der Bevölkerung, Trinkwasserangebote, die Bereitstellung kühler Räume sowie den Einsatz und Aufbau von Warnsystemen. Ergebnisse des Projekts “Plan°C” sollen in Form eines öffentlichen "Rezeptbuches" gesammelt werden. Kommunen in ganz Deutschland sollen davon profitieren.
... und was Menschen in ganz Deutschland noch lernen können
Bei der Anpassung an den Klimawandel kann sich die deutsche Bevölkerung aber nicht nur viel von den Erfahrungen im Oberrheingraben, sondern auch von ihren Nachbarn im Mittelmeerraum abgucken.
Dort halten im Sommer viele Menschen schon lange ausgedehnte Mittagspausen. Auch hierzulande halten Wissenschaftler wie Meteorologe Andreas Fink eine solche Siesta in Zukunft für sinnvoll.
Die zwei bis drei-stündige Mittagspause verschiebt den Arbeitstag in die kühleren Morgen- und Abendstunden. Die Einführung der Siesta in Deutschland würde aber ein kulturelles Umdenken erfordern – zum Beispiel müssten auch Schulen ihre Stundenpläne verändern und Kinder in dieser Zeit betreuen.
Karlsruhe kämpft schon heute mit den Folgen des Klimawandels. Die Herausforderungen betreffen sämtliche Bereiche: Forstwirtschaft, Gesundheitssystem, Stadtplanung, Naturschutz und kommunale Daseinsvorsorge.
Regionale Projekte wie "WaldlabOR" und “Plan°C” sollen nicht nur dem Oberrheingraben, sondern ganz Deutschland helfen. Sie können wichtige Erfahrungswerte für den Umgang mit steigenden Temperaturen, verstärkter Trockenheit, sterbenden Wäldern und invasiven Arten liefern.
Das Klima wird sich weiter verändern – und Anpassungen durch den Menschen erfordern. Dabei kann ein Blick nach Karlsruhe lohnen. Denn schon heute liegt die Stadt mitten in der heißesten Ecke Deutschlands – und die wird noch deutlich heißer werden.
Dieses Projekt wurde im Sommersemester 2023 im Rahmen einer Lehrredaktion des Studiengangs Wissenschaft–Medien–Kommunikation am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) erstellt.
Anke Mautner-Culetto Felix Leitz Florian Rummel Jacqueline Tack Laura Heidt
Julia Weller
Karlsruher Institut für Technologie ITZ Department für Wissenschaftskommunikation Kaiserstraße 12 76131 Karlsruhe Deutschland V.i.S.d.P.: Prof. Dr. Annette Leßmöllmann