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Erderwärmung Zeitbombe im Permafrost

Die Eisböden tauen seit Jahrzehnten und der in ihnen gespeicherte Kohlenstoff könnte die Erderwärmung dramatisch beschleunigen.

Permafrost-Boden ist weit verbreitet. Hier liegt er unter einer dünnen Schicht Vegetation in Russland. Foto: picture alliance / WILDLIFE

Die Weltkarte des Frosts hat über 1500 Fähnchen. Jedes davon steht für ein Bohrloch, in dem die Temperatur gemessen werden kann. Die weitaus meisten davon verteilen sich über die Arktis, auf Spitzbergen, in Sibirien, in Alaska zum Beispiel. Der Rest findet sich in der Antarktis sowie in Hochgebirgsregionen wie den Alpen, den Rocky Mountains oder dem Tibet-Plateau.

Wer die Fähnchen auf der Internetseite des Permafrost-Netzwerks GTN-P anklickt, erfährt, wie kalt an diesem Punkt auf der Erde das Eis im Untergrund ist und wie tief der Boden hier im Sommer auftaut. Und dabei geht es um viel mehr als eine wissenschaftliche Spielerei, sondern darum festzustellen, ob die Klima-Zeitbombe bald zündet, die im Permafrost tickt. Denn die Eisböden tauen seit Jahrzehnten und der in ihnen gespeicherte Kohlenstoff könnte die Erderwärmung dramatisch beschleunigen.

Wissenschaftler steuern die Messpunkte regelmäßig auf Expeditionen an, bohren dort ein Loch in den Boden, installieren Sensoren und lesen die Daten aus. Später werden diese dann in das Netzwerk eingespeist. Als das Datenportal 2015 online ging, war es für die Permafrost-Forscher ein Quantensprung. Denn erstmals wurden alle weltweit verfügbaren Daten zum Dauerfrostboden gebündelt. „Wenn wir verstehen wollen, in welchem Maße die Klimaerwärmung den Permafrost tauen lässt und welche Auswirkungen dieses Tauen wiederum auf unser Klima hat, müssen wir diese Regionen weltweit genau beobachten und unsere Messergebnisse öffentlich zugänglich machen“, erläuterte zum Start des Projekts der Initiator der Datenbank, der Potsdamer Professor Hugues Lantuit vom Alfred-Wegner-Institut, dem Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung.

Permafrost ist viel häufiger als allgemein vermutet. Fast ein Viertel der Landfläche auf der Nordhalbkugel sind Dauerfrost-Böden, insgesamt 23 Millionen Quadratkilometer. Die größten Flächen befinden sich in den Polarregionen, aber auch hohe Gebirge sind dauergefroren. Sogar in Deutschland gibt es Permafrost – auf der Zugspitze. Die gefrorenen Schichten können bis zu 1500 Meter dick sein.

Tausende Quadratkilometer tauen pro Jahr bereits auf, und laut Modellrechnungen könnten bis 2100 bis zu drei Millionen Quadratkilometer, also mehr als zehn Prozent, vom gefrorenen in den weichen Zustand übergehen. Da sich die Arktisregion doppelt so schnell erwärmt wie der Rest des Globus, haben sich die Dauerfrost-Böden dort bereits stark zurückgezogen – in Sibirien und Nordkanada um bis zu 100 Kilometer. Zudem erodieren die Küsten, pro Jahr geht im Schnitt ein halber Meter verloren.

Die Stabilität dieser Böden einschätzen zu können, ist vor allem in Regionen wichtig, in denen Häuser, Straßen, Schienen, Landebahnen oder Pipelines auf relativ dünnen Permafrost-Schichten gebaut wurden. Da das im Boden vorhandene Eis unregelmäßig verteilt ist, kann ein Schmelzen dazu führen, dass Tauprozesse große Schäden auslösen, wenn dadurch zum Beispiel – etwa im rohstoffreichen Sibirien – Öl-oder Gaspipelines brechen. Das Permafrost-Netzwerk macht die Daten daher ganz bewusst auch allgemein zugänglich. Jedermann, ob Politiker, Behördenvertreter oder interessierter Normalbürger, kann sich über die GTN-P-Homepage über den Zustand der Böden informieren.

Neben den regionalen Problemen treiben die Experten aber natürlich vor allem die globalen Folgen der Destabilisierung um. Denn die tauenden Permafrostböden drohen zum „Nachbrenner“ für den Klimawandel zu werden. In der gefrorenen Erde sind, wie in einer gigantischen Tiefkühltruhe, gigantische Mengen abgestorbener Pflanzenreste gespeichert, die beim Tauen durch Bakterien zersetzt werden, die erst bei über null Grad aktiv sind. Dadurch gelangt der in den Pflanzen gespeicherte Kohlenstoff in die Atmosphäre – nämlich in Form der Treibhausgase CO2 oder Methan. Und das Potenzial dafür ist riesig. In den oberen Bereichen der Permafrost-Böden stecken bis zu 1500 Milliarden Tonnen Kohlenstoff, etwa doppelt so viel wie in der gesamten Erdatmosphäre mit bislang rund 800 Milliarden. Also durchaus das Potenzial für ein Katastrophenszenario.

Nicht mehr zu stoppen

Ein sehr schnelles Auftauen des gesamten Permafrosts, etwa binnen weniger Jahrzehnte, ist aus physikalischen Gründen praktisch unmöglich. Modellrechnungen von Wissenschaftlern, die im vorigen Jahr im renommierten Magazin „nature“ veröffentlicht wurden, zeigen allerdings: Aus den Eisböden könnten bis 2100 rund 100 Milliarden Tonnen Kohlenstoff zusätzlich in die Atmosphäre gelangen, also etwa ein Fünfzehntel der gespeicherten Menge. Daraus resultiert laut den Forschern bereits eine zusätzliche Aufheizung des Klimas um 0,2 Grad bis zum Ende des Jahrhunderts. Erreicht sind derzeit 0,8 Grad gegenüber der vorindustriellen Zeit, und die Weltgemeinschaft hat auf dem Paris-Klimagipfel beschlossen, möglichst ein Limit von 1,5 bis zwei Grad einzuhalten. Die Treibhausgase aus dem Frost sind also keineswegs zu vernachlässigen.

Vor allem aber wäre es unmöglich, die durch eine schnelle Erwärmung einmal scharf gemachte Zeitbombe wieder zu entschärfen. Oder, wie es der kanadische Geologe Antoni Lewkowicz, der Exvorsitzende der Internationalen Permafrost-Gesellschaft, ausdrückte: „Es ist so wie bei einem Güterzug. Hat der sich erst einmal in Bewegung gesetzt, dürfte es fast unmöglich sein, ihn wieder zu stoppen.“

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