Permafrostböden speichern viel CO2 und werden oft als kritisches
Kippelement im Erdsystem bezeichnet. Nach wissenschaftlicher Datenlage ist
dieses Bild nicht korrekt, wie nun ein internationales Studienteam unter
Leitung des AWI zeigen konnte. Demnach gibt es nicht einen bestimmten
globalen Klima-Kipppunkt, sondern viele lokale und regionale Kippelemente,
die zu verschiedenen Zeitpunkten „zünden“, über die Zeit akkumulieren und
den Permafrost so im Gleichschritt mit dem Klimawandel tauen lassen.
Schnelles Handeln in der Gegenwart wird somit noch dringlicher, um
möglichst viel Permafrost zu erhalten. Die Studie wurde nun im Fachmagazin
Nature Climate Change veröffentlicht.
Permafrostböden bedecken etwa ein Viertel der Landfläche auf der
Nordhalbkugel und speichern Unmengen von organischem Kohlenstoff in Form
von abgestorbenen Pflanzenresten. Diese werden im gefrorenen Zustand nicht
abgebaut. Erst wenn der Permafrost taut, werden Mikroorganismen aktiv und
setzen viel Kohlenstoff als CO2 und Methan in die Atmosphäre frei. Die
steigenden globalen Temperaturen könnten diese gigantischen Speicher also
aktivieren und den Klimawandel durch zusätzliche Emissionen massiv
verstärken. In der öffentlichen Debatte ist deshalb immer wieder von einer
„tickenden Kohlenstoff-Zeitbombe“ die Rede. Dies beruht auf der Annahme,
dass der Permafrost ähnlich wie der Eisschild auf Grönland eines von
mehreren Kippelementen im Erdsystem ist. Demnach schwindet der Permafrost
im Zuge der globalen Erwärmung zunächst nur langsam. Erst beim
Überschreiten eines kritischen Schwellenwertes verstärken sich die
Auftauprozesse plötzlich selbst und ein rasanter, unumkehrbarer globaler
Permafrost-Kollaps setzt ein. Obwohl ein solches Auftauszenario häufig
vermutet wird, konnte bislang nicht geklärt werden, ob ein solcher
Schwellenwert wirklich existiert und bei welcher Temperatur dieser
überschritten werden könnte.
Dieser Frage ging nun ein internationales Forschungsteam um Dr. Jan
Nitzbon vom Alfred-Wegener-Institut, Helmholtz-Zentrum für Polar- und
Meeresforschung (AWI) auf den Grund. „Tatsächlich ist die Darstellung des
Permafrosts als globales Kippelement in der Forschung umstritten. Auf
diese Unklarheit weist auch der Weltklimarat IPCC in seinem letzten
Sachstandsbericht hin“, sagt der AWI-Forscher. „Wir wollten diese
Wissenslücke schließen. Dazu haben wir für unsere Studie die verfügbare
wissenschaftliche Literatur zu den Prozessen zusammengetragen, die das
Auftauen von Permafrost beeinflussen und beschleunigen können. Unterlegt
mit einer eigenen Datenanalyse haben wir alle aktuellen Erkenntnisse zu
Auftauprozessen daraufhin bewertet, ob und auf welcher räumlichen Skala –
lokal, regional, global – sie zu einem selbsterhaltenden Auftauen und
somit zu einem ‘Kippen‘ bei einem bestimmten Erwärmungsschwellenwert
führen können.“
Im Ergebnis zeigt die Studie klar: Es gibt sich selbst verstärkende,
teilweise unumkehrbare geologische, hydrologische und physikalische
Prozesse, diese wirken jedoch nur lokal oder regional. Ein Beispiel ist
die Bildung sogenannter Thermokarst-Seen. Dabei schmilzt Eis in
Permafrostböden, die daraufhin absinken. Das Schmelzwasser sammelt sich an
der Oberfläche und bildet einen dunklen See, der viel Sonnenergie
absorbiert. Dadurch verstärkt sich die Erwärmung des Permafrosts unter dem
See weiter und es entsteht ein sich selbst erhaltender Tauprozess in dem
Gebiet um den See. Ähnliche verstärkende Rückkopplungen fanden sich auch
bei anderen für den Permafrost relevanten Prozessen wie dem Verlust von
borealen Nadelwäldern durch Brände – auch hier jedoch nur im lokalen bis
regionalen Maßstab. „Es gibt keine Evidenz für sich selbst verstärkende
interne Prozesse, die ab einem bestimmten Grad der globalen Erwärmung den
gesamten Permafrost gleichzeitig erfassen und das Tauen global
beschleunigen würden“, erklärt Jan Nitzbon. „Auch die geschätzte
Freisetzung von Treibhausgasen würde mindestens bis zum Ende des
Jahrhunderts nicht zu einem globalen Sprung in der Erderwärmung führen.
Deshalb ist die Darstellung des Permafrosts als globales Kippelement
irreführend.“
Eine Entwarnung für den Permafrost bedeutet dies allerdings nicht – ganz
im Gegenteil. Denn die Studie macht deutlich, dass die Permafrostzone sehr
heterogen ist. Viele kleine lokale Kipppunkte werden deshalb zu
unterschiedlichen Zeiten und Erwärmungslevels überschritten und
akkumulieren über die Zeit. Dadurch verläuft das weltweite Tauen des
Permafrosts nicht langsam ansteigend und dann mit einem plötzlichen
Sprung, sondern im Gleichschritt mit der globalen Erwärmung ansteigend bis
zum Totalverlust bei etwa 5 bis 6 Grad Celsius globaler Erderwärmung. „Das
bedeutet, dass schon heute und auch in naher Zukunft mehr und mehr Gebiete
unausweichlich vom Auftauen betroffen sind“, sagt der AWI-Forscher. „Es
gibt also – und so suggeriert es das Bild des Kipppunktes – keinen
beruhigenden Erwärmungsspielraum, den man bis zum Schwellenwert noch
ausreizen kann. Deshalb müssen wir die Permafrostgebiete mit noch besserem
Monitoring im Auge behalten, die Prozesse noch besser verstehen und in
Klimamodellen abbilden, um die Unsicherheiten noch weiter zu reduzieren.
Und klar ist auch: Je schneller wir bei einem an die Treibhausgas-
Emissionen gekoppelten Permafrostverlust als Menschheit Netto-Null-
Emissionen erreichen, desto mehr Gebiete bleiben als einzigartiger
Lebensraum und Kohlenstoffspeicher erhalten.“
