21.02.13

Kohlenstoffspeicher

Permafrostböden geben Treibhausgase schneller ab

Unterschätzte Klimakiller: Einer Studie zufolge könnten die Permafrost-Gebiete in Sibirien bereits bei einer globalen Erwärmung um 1,5 Grad Celsius zu gewaltigen Treibhausgas-Schleudern werden.

Schon eine geringe Erwärmung könnte große Permafrost-Gebiete auftauen lassen und enorme Mengen Treibhausgase freisetzen.

Dazu genügt schon ein Temperaturanstieg von 1,5 Grad, wie ein internationales Forscherteam um Anton Vaks von der britischen Universität Oxford aus Gesteinsanalysen in sibirischen Höhlen ableitet.

Die Forscher rekonstruierten die Entwicklung von Permafrostböden über einen Zeitraum von 500.000 Jahren. Die Studie erscheint im Fachjournal "Science".

Dauerfrostböden sind gigantische Kohlenstoffspeicher. Einem Bericht des UN-Umweltprogramms Unep zufolge decken Dauerfrostböden auf der Nordhalbkugel 24 Prozent der Landoberfläche ab und enthalten rund 1700 Gigatonnen (Milliarden Tonnen) des Elements – etwa doppelt so viel, wie derzeit in der Atmosphäre kursiert.

Gefährlicher Dominoeffekt

Tauen die Böden auf, entweicht Kohlenstoff sowohl als Kohlendioxid (CO₂) als auch in Form des noch stärkeren Treibhausgases Methan. Das verstärkt wiederum die Erderwärmung – und kann so einen gefährlichen Dominoeffekt in Gang setzen.

Wie Permafrostböden genau auf Klimaänderungen reagieren, ist noch unklar. Zwar gebe es Belege für ein Schmelzen der Böden in den vergangenen 20 Jahren, heißt es in "Science". Doch zur langfristigen Entwicklung gab es demnach bislang keine ausreichenden Daten.

Die Forscher analysierten nun Mineralablagerungen in sechs verschiedenen asiatischen Höhlen: die nördlichste liegt in Ostsibirien, die südlichsten in der mongolischen Gobi-Wüste.

Die nördlichste Höhle grenzt an eine Gegend, in der kontinuierlicher Permafrost weit verbreitet ist und die Temperatur im Jahresmittel deutlich unter dem Gefrierpunkt liegt. Bei den Höhlen in der Gobi-Wüste gibt es keine Dauerfrostböden, es ist wärmer und gibt es kaum Niederschlag.

Relikte aus wärmeren Perioden

Den Forschern zufolge entstehen Gesteinsformationen wie Stalagmiten und Stalagtiten, die über dem Grundwasserspiegel liegen, wenn etwa Niederschlagswasser in Hohlräume sickert.

Aufgrund von Puffereffekten entspreche die Temperatur in Höhlen etwa dem Jahresdurchschnitt. Sinkt sie unter 0 Grad Celsius, gefriert Wasser, und das Wachstum der Gesteinsformationen stoppt.

Daher betrachten sie solches Gestein in heutigen Permafrost-Regionen als Relikt wärmerer Perioden, bevor sich Dauerfrostböden bildeten. Da diese Formationen nur wachsen, wenn Wasser vorhanden ist, seien sie in heutigen Wüsten ein Überbleibsel vergangener feuchterer Perioden.

Die Forscher bestimmten nun das Alter der einzelnen Schichten des Gesteins – die Daten reichten 500.000 Jahre zurück. In südsibirischen Höhlen verzeichneten sie demnach das stärkste Wachstum. Dies entsprach ihren Erwartungen, da es hier im Vergleich zum kälteren Norden und dem trockeneren Süden mehr flüssiges Wasser gab.

Umwelt Kontinentalasiens wird dramatisch verändern

Für die nördlichste Höhle kommen sie zu folgendem Schluss: Zuletzt wuchsen dort solche Formationen während einer Warmzeit vor rund 400.000 Jahren. Dies deute an, dass es dort seitdem immer Permafrost gegeben habe.

Damals lag die Temperatur an der Oberfläche des tropischen Pazifik etwa 1,5 Grad Celsius höher als im späten Holozän – der jüngsten Epoche der Erdgeschichte.

Daraus schließen die Wissenschaftler, dass eine globale Erwärmung um 1,5 Grad Celsius die kontinuierlichen Permafrostböden etwa im nördlichen Sibirien maßgeblich abschmelzen lasse.

"Eine solche Erwärmung wird voraussichtlich die Umwelt Kontinentalasiens dramatisch verändern und kann potenziell dazu führen, dass erhebliche Mengen an Kohlenstoff, die in Permafrostböden gefangen sind, in die Atmosphäre entlassen werden", warnen die Forscher.