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Permafrostboden in der Arktis Kontinuierliche Freisetzung von Treibhausgasen wahrscheinlich

| Autor / Redakteur: Folke Mehrtens* / Dr. Ilka Ottleben

Der Permafrostboden in der Arktis und den subarktischen Gebieten wird durch allmähliches und anhaltendes Auftauen vermutlich über Jahrzehnte hinweg kontinuierlich beträchtliche Mengen von Treibhausgasen freisetzen. Zu diesem Schluss kommt ein internationales Forscherteam, nachdem es aktuelle Permafrost-Studien zusammengefasst und ausgewertet hat. Die Wissenschaftler stellen damit fest, dass die immer wiederkehrende These einer schlagartigen und großflächigen Freisetzung von Milliarden Tonnen von Kohlendioxid und Methan aus dem gefrorenen Boden sehr unwahrscheinlich ist.

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AWI-Permafrostexperte Dr. Guido Grosse (links) und sein Kollege Matthias Fuchs dokumentieren die Beschaffenheit des Permafrost-Bodens auf der sibirischen Insel Sobo-Sise im östlichen Teil des Lena-Deltas.
AWI-Permafrostexperte Dr. Guido Grosse (links) und sein Kollege Matthias Fuchs dokumentieren die Beschaffenheit des Permafrost-Bodens auf der sibirischen Insel Sobo-Sise im östlichen Teil des Lena-Deltas.
(Bild: Alfred-Wegener-Institut /Thomas Opel)

Bremerhaven – Der Permafrostboden der nördlichen Erdhälfte speichert fast doppelt so viel Kohlenstoff, wie derzeit in der Atmosphäre enthalten ist. „Wenn der Boden auftaut, beginnen Mikroorganismen und Bakterien die Pflanzen- und Tierreste, die seit Jahrtausenden in der Erde lagern, zu zersetzen. Dabei produzieren sie Kohlendioxid und Methan. Steigt also die globale Temperatur weiter an, könnte der Permafrost mehr Treibhausgase freisetzen“, erklärt Dr. Guido Grosse, Permafrostforscher am Alfred-Wegener-Institut, Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung (AWI) und Co-Autor der aktuellen Studie. Wie schnell der Boden der Arktis auftaut und Treibhausgase freisetzt, sind deshalb entscheidende Fragen. Bisher gab es hierzu allerdings unterschiedliche Antworten.

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Aus diesem Grund hat ein internationales Team von Wissenschaftlern aus den Vereinigten Staaten, Europa, Kanada und Russland den derzeitigen Stand des Wissens zum Permafrost zusammengetragen. Dabei sind die Forscher zu dem Schluss gekommen, dass der gefrorene Boden im Laufe der nächsten Jahrzehnte sehr wahrscheinlich allmählich, aber beständig, große Mengen an Kohlendioxid und Methan freisetzen wird. Die These, dass der Permafrost bei steigenden Temperaturen schlagartig große Mengen Kohlendioxid und Methan ausstoßen könnte, schätzen die Wissenschaftler als sehr unwahrscheinlich ein. „Der Permafrost reagiert größtenteils langsam auf Klimaveränderungen. Hat der Tauprozess allerdings erst einmal begonnen, lässt er sich nicht mehr so schnell aufhalten. Selbst wenn wir jetzt die menschengemachten Emissionen drastisch reduzieren, würde der Permafrost über die nächsten Jahrhunderte weiter tauen“, sagt Dr. Guido Grosse.

Wie viel Kohlenstoff speichert der Permafrost?

Neue Erkenntnisse erlangten die Wissenschaftler vor allem in Bezug auf die Kohlenstoffmenge, die in den Permafrostregionen vermutet wird. Gingen erste Studien noch von 1600 bis 1700 Milliarden Tonnen aus, konnte das Team mit Hilfe historischer und aktueller Daten die Werte für die detaillierter untersuchten Permafrostregionen auf 1330 bis 1580 Milliarden Tonnen eingrenzen. Dazu kommen weitere, bis zu 400 Milliarden Tonnen Kohlenstoff in den Regionen, die wegen der dortigen spärlichen Datenlage allerdings noch mit großer Unsicherheit in der Mengenabschätzung belegt sind.

Den größten Anteil, rund siebzig Prozent, davon erwarten die Wissenschaftler in den oberen drei Metern des Permafrostbodens. Doch auch in Tiefen von bis zu 40 Metern lagern wohl beträchtliche Kohlenstoffmengen. „Wir nehmen an, dass selbst die tiefen gefrorenen Ablagerungen für uns Menschen durchaus klimarelevant sind. Denn diese Schichten enthalten viel Eis, das bei steigenden Temperaturen schmilzt und den Permafrost trotz der Tiefe anfällig für schnelles und tiefes Auftauen innerhalb der nächsten 100 bis 300 Jahre macht und zur Freisetzung von Treibhausgasen führen kann“, erklärt der AWI-Permafrostforscher.

Ein beträchtlicher Anteil Kohlenstoff noch unbekannter Größenordnung befindet sich darüber hinaus unter dem Meeresspiegel der Schelfmeere Nordsibiriens und Alaskas. Permafrost, der sich hier während der letzten Eiszeit noch an Land gebildet hat, wurde mit dem Ende der Kaltzeit überflutet und Teile davon bestehen seitdem als so genannter submariner Permafrost weiter.

Abruptes, regionales Tauen von Permafrost

Obwohl die Wissenschaftler davon ausgehen, dass diese Kohlenstoffspeicher kontinuierlich abgebaut werden, verweisen sie in ihrer Studie auch auf Regionen in Alaska und Kanada, in denen es zu einem schnelleren Auftauen kommen kann. Der Grund: Der Boden in diesen Gebieten ist sehr eishaltig. Wenn die Temperatur hier schnell steigt, beginnen diese unterirdischen Eiseinlagerungen zu schmelzen und das darüber liegende Gelände abzusinken. In den dadurch entstehenden Senken wiederum sammelt sich Wasser. Es entstehen so genannte Thermokarstseen, unter denen der Boden mit erhöhtem Tempo weiter auftaut.

„Das Tauen unter den Seen passiert innerhalb weniger Jahrzehnte und kann sehr tiefe Schichten erreichen. Diese Thermokarst-Prozesse sind für uns deshalb ein deutliches Anzeichen dafür, dass das Tauen nicht immer graduell abläuft, sondern unter bestimmten Bedingungen – wie bei einer starken Erwärmung oder veränderten Niederschlägen – regional auch sehr plötzlich stattfinden kann“, erklärt Dr. Guido Grosse.

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