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Welche Folgen hat der Klimawandel für Permafrostböden?

Permafrost ist gefrorener Boden, dessen Temperatur für mindestens zwei Jahre in Folge unter dem Gefrierpunkt (0°C) liegt. Er prägt rund 15 Prozent der Landoberfläche der Nordhalbkugel und 10 Prozent der Erdoberfläche. Sogenannte Permafrost-Gebiete sind beispielsweise die Arktis und vereinzelt auch die Antarktis. Vor allem finden wir Permafrost in der sibirischen Tundra, Teilen Alaskas, aber auch im Hochgebirge, etwa auf der Zugspitze.

Permafrostböden bestehen aus Sedimenten oder Gestein und enthalten unterschiedliche Mengen Eis. Mit der zunehmenden Klimaerwärmung tauen immer größere Permafrost-Gebiete auf. Damit können immer größere Mengen an eingefrorenem Tier- und Pflanzenmaterial (organisches Material), die im Permafrost gespeichert sind, von Mikroorganismen zu Treibhausgasen abgebaut werden, die in die Atmosphäre entweichen. Dort tragen sie zur Beschleunigung des Klimawandels bei, was wiederum auch zu einer Beschleunigung beim Auftauen von Permafrost beiträgt – ein Teufelskreis. Das Auftauen des Permafrostbodens hat also nicht nur lokale Folgen, sondern auch globale. Die Treibhausgasemissionen aus dem Permafrost-Bereich sind bereits ähnlich hoch wie die jährlichen Emissionen Deutschlands.1 Im Jahr 2021 lagen die deutschen Emissionen bei rund 762 Millionen Tonnen CO2e. Global wurden rund 37,1 Milliarden Tonnen CO2e ausgestoßen2.

Was beim Auftauen der Böden passiert

Das Eis wirkt wie Zement und hält den Permafrostboden zusammen. Die darüberliegende Auftauschicht ist mit organischem Material durchsetzt, das unvollständig zersetzt ist. Permafrost kann sehr dünn sein oder eine Tiefe von bis zu 1500 Metern haben. Die darüberliegende Auftauschicht, auch aktive Schicht genannt taut in der Regel in jedem Sommer auf. Der Kohlenstoff stammt von einer riesigen Menge abgestorbener Pflanzenreste, die im Boden gespeichert sind. Beim Tauen werden Mikroben aktiv und fangen an, den Kohlenstoff zu bearbeiten und zu veratmen. Sauerstoff wird verbraucht – Kohlendioxid entsteht.

Mit dem fortschreitenden Klimawandel drohen nun aber auch tiefere Permafrost-Schichten aufzutauen - und das nicht nur von den oberen Bodenschichten her, sondern auch durch Erosion an der Küste oder an Flussufern, zudem durch Seen, die sich „in die Landschaft tauen“. Besonders wichtig sind hier Prozesse, genannt Thermokarst, die innerhalb von Jahren Permafrost bis zu 30 Meter tief und mehr auftauen können und so das organische Material der letzten Eiszeiten wieder verfügbar machen. Aktuelle Studien zeigen, dass sich die Permafrost-Regionen besonders stark erhitzen und die Böden deutlich schneller auftauen als gedacht.

Der im Boden gespeicherte Kohlenstoff tritt damit an immer mehr Stellen aus. Das kann schwerwiegende Folgen für das globale Klima, die biologische Vielfalt und die Menschen haben.

Was die Folgen des Auftauens sein können

Lokale Folgen:

  • Beschleunigte Veränderungen der Küsten
  • Störung von Wanderungsrouten und Nahrungsnetzen aller Lebewesen
  • Veränderung der Bodenbeschaffenheit, einschließlich derer Schadstoffe
  • Bildung und Trockenlegung von Seen
  • Zunehmende terrestrische Störungen wie Waldbrände, Hochwasser und Dürre
  • Zunehmende Landformungsprozesse in Frostregionen durch oberflächlich auftauende Dauerfrostböden und Verdickung der aktiven Schicht

Globale Folgen:

  • Treibhausgasemissionen
  • Vegetationsverschiebungen und Zunahme invasiver Arten
  • Tiefgreifende Beeinträchtigung der menschlichen Kultur und Infrastruktur

Was dem großen Auftauen entgegenwirken kann

Auch wenn noch viele Fragen offen sind: Die weitere Verbrennung fossiler Energieträger durch den Menschen trägt dazu bei, dass der Permafrost zunehmend gefährdet ist.

Die menschlichen Treibhausgasemissionen müssen schnellstmöglich, am besten bis 2030 halbiert und vor 2050 gestoppt werden.4 Des Weiteren müssen sich die Verantwortlichen aus Politik, Wirtschaft und Gesellschaft verstärkt für die Rechte indigener und zugewanderter Gemeinschaften in diesen Regionen einsetzen.

Wissenschaftlicher Kontakt: Dr. Jens Strauss/Geologe am Alfred-Wegener-Institut, Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung (AWI).

 

1 https://www.awi.de/ueber-uns/service/presse/presse-detailansicht/tauend…

2 https://www.umweltbundesamt.de/presse/pressemitteilungen/treibhausgasem…

3 https://www.awi.de/ueber-uns/service/presse/presse-detailansicht/defaul…

4 https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fenvs.2022.889428/full
 

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