Schnell schmelzender alpiner Permafrost kann zu steigenden globalen Temperaturen beitragen

Aus dem uralten Schlamm von Seebetten auf dem tibetischen Plateau in Asien können Wissenschaftler eine Vision der Zukunft der Erde entschlüsseln. Diese Zukunft, so stellt sich heraus, wird der mittleren Pliozän-Warmzeit sehr ähnlich sehen – einer Epoche vor 3,3 Millionen bis 3 Millionen Jahren, als die durchschnittliche Lufttemperatur in mittleren Breiten selten unter den Gefrierpunkt fiel. Es war eine Zeit, als das permanente Eis gerade anfing, sich an den nördlichen Polarregionen festzuhalten, und der alpine Permafrost in den mittleren Breiten – oder der ewig gefrorene Boden – viel begrenzter war als heute.

Der globale Permafrost enthält heute satte 1.500 Billionen Gramm Kohlenstoff. Das ist doppelt so viel wie in der Atmosphäre gespeichert ist. Der alpine Permafrost, der in höheren Lagen näher am Äquator vorkommt, ist nicht so gut untersucht wie der arktische Permafrost, enthält aber 85 Billionen Gramm Kohlenstoff. Beim Schmelzen kann es Kohlendioxid und Methan freisetzen – Treibhausgase, die die globale Temperatur beeinflussen.

Laut neuen Forschungsergebnissen, die in veröffentlicht wurden, wird erwartet, dass der alpine Permafrost unter den gegenwärtigen Bedingungen der globalen Erwärmung schneller schmilzt als der arktische Permafrost Naturkommunikationund dies kann sogar noch mehr zu steigenden globalen Temperaturen beitragen.

„Die atmosphärischen Kohlendioxidkonzentrationen sind heute aufgrund der Verbrennung fossiler Brennstoffe ähnlich oder vielleicht sogar höher als im mittleren Pliozän, und daher weisen Wissenschaftler auf diese Zeitperiode als Analogon für unser gegenwärtiges und nahes Zukunftsklima hin“, sagte das Papier Co-Autorin Carmala Garzione, Dekanin des University of Arizona College of Science. „Wir spüren noch nicht die vollen Auswirkungen des Anstiegs des atmosphärischen Kohlendioxids, weil unser Erdsystem Zeit braucht, um sich anzupassen.“

„Wir wollten die Stabilität des modernen Permafrosts weltweit in einem Klimaszenario abschätzen, das wärmer als heute ist“, sagte Feng Cheng, der Hauptautor des Papiers und Professor an der Peking-Universität in China. Cheng arbeitete früher als Postdoktorand bei Garzione. „Unsere Ergebnisse waren sehr überraschend und unterstreichen, dass wir mehr Anstrengungen unternehmen müssen, um die Stabilität des Permafrosts im Alpenraum zu überwachen.“

Das Team verwendete Karbonate – eine Mineralfamilie – die sich in einem See auf dem tibetischen Plateau bildete, um die Temperaturen während des Pliozäns (vor 5,3 bis 2,6 Millionen Jahren) und des Pleistozäns (vor 2,6 Millionen bis 11.700 Jahren) abzuschätzen. Wenn Algen in Seen wachsen, nehmen sie Kohlendioxid aus dem Wasser auf und verringern dadurch den Säuregehalt des Sees. Diese Abnahme treibt den See dazu, feinkörnige Karbonatmineralien zu bilden, die sich am Seeboden absetzen. Die Atome in diesem Karbonat spiegeln die Temperatur wider, bei der sich das Karbonat gebildet hat, und können wie ein zeitreisendes Thermometer verwendet werden.

Das tibetische Plateau, das auf einer Höhe von über 15.400 Fuß liegt, ist die größte alpine Permafrostregion der Erde, aber andere befinden sich auf dem mongolischen Plateau in Zentralasien, den kanadischen und amerikanischen Rocky Mountains, den südlichen Ausläufern der Anden und andere Gebirge weltweit in Höhenlagen, in denen die Lufttemperatur konstant unter dem Gefrierpunkt liegt.

Das Team modellierte auch das Paläoklima auf der Erde während des Pliozäns. Sie fanden heraus, dass nicht nur die Durchschnittstemperatur in weiten Teilen des tibetischen Plateaus im Pliozän über dem Gefrierpunkt lag, sondern dass dies auch für viele Alpenregionen auf der ganzen Welt galt.

Letztendlich deutet die Modellierung darauf hin, dass unter den derzeitigen Niveaus des atmosphärischen Kohlendioxids in Zukunft 20 % der arktischen Permafrost-Landfläche und 60 % der alpinen Permafrost-Landfläche verloren gehen werden. Alpenregionen in großer Höhe sind empfindlicher als arktische Regionen in hohen Breiten gegenüber einer Erwärmung unter höheren atmosphärischen Kohlendioxidbedingungen.

„Das Pliozän ist eine wichtige Periode als uraltes Analogon dafür, wie sich die Erde an das Kohlendioxid anpassen wird, das Menschen bereits in die Atmosphäre freigesetzt haben“, sagte Garzione. „Wir brauchen bessere und umfassendere Studien zur Anfälligkeit alpiner Regionen in Szenarien der globalen Erwärmung. Es wurde viel Wert auf die Stabilität des arktischen Permafrosts gelegt, da er mehr Landfläche bedeckt und ein riesiges Reservoir an organischem Kohlenstoff enthält, der im Permafrost eingeschlossen ist, aber Wir müssen uns auch bewusst sein, dass Alpenregionen proportional mehr Permafrost verlieren werden und wichtig sind, um die potenzielle Kohlenstofffreisetzung in Szenarien der globalen Erwärmung zu verstehen.“