Wie der Permafrost auf die globale Erwärmung reagieren wird: Vorhersagen der Wissenschaftler

Dies führt zum Schmelzen des Permafrostbodens, eines Bodens, der seit den Eiszeiten gefroren geblieben ist. Unter diesem Boden befindet sich etwa doppelt so viel Kohlenstoff wie in der gesamten Atmosphäre des Planeten. Wenn der Permafrostboden aktiv auftaut, könnte der Kohlenstoff als Treibhausgas (CO₂ oder Methan) freigesetzt werden und die globale Erwärmung verstärken.

Quelle: Philipp de Vrese et al, Permafrost Cloud Feedback May Amplify Climate Change, Geophysical Research Letters (2024). DOI: 10.1029/2024GL109034

David M. Nielsen et al, Reduzierte CO2-Aufnahme des Arktischen Ozeans durch küstennahe Permafrost-Erosion, Nature Climate Change (2024). DOI: 10.1038/s41558-024-02074-3

Meike Schickhoff et al, Effects of land surface model resolution on fluxes and soil state in the Arctic, Environmental Research Letters (2024). DOI: 10.1088/1748-9326/ad6019

Wissenschaftler am Max-Planck-Institut für Meteorologie (MPI-M) untersuchen genau, wie sich diese Erwärmung auf den Permafrost auswirken wird. Eine der wichtigsten Fragen ist, ob die Region feuchter oder umgekehrt trockener werden wird.

Wenn der Boden zu nass ist, fehlt ihm der Sauerstoff und er produziert mehr Methan, das sich um ein Vielfaches stärker erwärmt als Kohlendioxid. Trocknet der Boden jedoch aus, kann dies ebenfalls die Erwärmung verstärken: weniger Bewölkung bedeutet mehr Sonnenwärme, die das Pflanzenwachstum anregt und damit die Methanemissionen erhöht.

Ein weiterer Aspekt ist die Küstendynamik. Die Ufer des schmelzenden Permafrosts werden durch die Wellen erodiert, und Kohlenstoff aus dem Boden wird in den Ozean freigesetzt. Dort zersetzt sich organisches Material und erhöht die CO₂-Konzentration an der Wasseroberfläche. Infolgedessen nimmt der Ozean weniger Kohlendioxid aus der Atmosphäre auf. Außerdem wird das Wasser saurer, was den marinen Ökosystemen schadet.

Um die Zukunft vorherzusagen, verwenden Wissenschaftler ausgeklügelte " Erdsystemmodelle " (Earth System Models). Die meisten Prozesse in der Arktis spielen sich jedoch auf einer sehr kleinen Ebene ab, z.B. auf einigen Metern Boden, während die Modelle in Kilometerschritten arbeiten. Um die verschiedenen Ebenen zu kombinieren, entwickeln die Forscher einen neuen Ansatz: Sie berücksichtigen in jeder "Zelle" des Modells die Merkmale der Landschaft, der Feuchtigkeitsverteilung und der Vegetation. Die ersten Ergebnisse haben bereits gezeigt, dass die Vorhersage der Kohlenstoffaufnahme und -emissionen genauer wird, wenn die Auswirkungen von kleinen Teichen oder Feuchtgebieten in den Berechnungen berücksichtigt werden.

Die Fragen bleiben komplex: Die genauen Auswirkungen der Permafrostprozesse, das Ausmaß der Treibhausgasemissionen und die Wechselwirkungen mit der Atmosphäre und dem Ozean werden von den Forschern mit Hilfe von Beobachtungsdaten und neuen Modellierungstechniken erforscht, um ihre Vorhersagen für die Zukunft zu verbessern.