Küstenerosion: Arktischer Ozean könnte weniger CO₂ aufnehmen als prognostiziert

Mit der Erderwärmung nimmt die Fähigkeit des Arktischen Ozeans, Kohlendioxid aus der Atmosphäre aufzunehmen, ab. Grund dafür sind das schmelzende Permafrostgebiet und die zunehmende Küstenerosion. Dies geht aus neuen Forschungsergebnissen hervor.

Eine Studie veröffentlicht Montag im Journal Natur Klimawandel modelliert, wie arktische Gebiete, die von Permafrosterosion betroffen sind, mehr Kohlenstoff freisetzen als sie aufnehmen. Dabei stellte sich heraus, dass dieser Effekt bis 2100 zu einem jährlichen Anstieg des atmosphärischen Kohlendioxids – eines den Planeten erwärmenden Gases – führen könnte, der etwa 10 % aller europäischen Autoemissionen im Jahr 2021 entsprechen würde.

Die Ergebnisse hätten besorgniserregende Auswirkungen auf die wichtige Fähigkeit der Ozeane, als Kohlenstoffsenke zu fungieren, also als Ort, der Treibhausgase aus der Atmosphäre entfernt, sagte David Nielsen, der Hauptautor der Studie und Forscher am Max-Planck-Institut für Meteorologie in Hamburg.

„Zum ersten Mal können wir tatsächlich ein Zeichen setzen – vielleicht keine Zahl, aber ein Zeichen – für die Veränderung der Fähigkeit des Arktischen Ozeans, aufgrund der Küstenerosion CO2 aus der Atmosphäre aufzunehmen, und dieses Zeichen ist negativ“, sagte Nielsen.

Die Studie baut auf früheren Forschungsergebnissen auf, die zeigten, dass sich die Erosion des küstennahen Permafrosts beschleunigt und bis 2100 um den Faktor zwei bis drei zunehmen könnte. Das liege vor allem daran, dass der Permafrost – also der Boden, der einst dauerhaft gefroren war – aufgrund des vom Menschen verursachten Klimawandels schneller und über längere Zeiträume im Jahr auftaue, sagte Nielsen.

„In den Sommermonaten ist der Boden an der arktischen Küste nicht mehr gefroren, sodass es kein Eis mehr gibt und offenes Wasser“, sagte er. „Das macht die Küste anfällig für Wellen und Stürme, die die Küste erodieren – sie befördern den Boden ins Meer.“

Die Erosion könnte die Fähigkeit des Ozeans, bis zum Ende des Jahrhunderts mehr als 14 Millionen Tonnen CO2 pro Jahr aufzunehmen, verringern, fanden die Forscher heraus. (Ein typischer Pkw stößt jährlich etwa 5 Tonnen CO2 aus.)

Im Permafrost sind seit jeher große Mengen Kohlenstoff unseres Planeten gespeichert. (Nach Schätzungen des National Snow and Ice Data Center ist im Permafrost 2,5-mal mehr Kohlenstoff gebunden als in der globalen Atmosphäre.) Viele Forscher sind besorgt, dass der Verlust des Permafrosts diesen Kohlenstoff freisetzen und die traditionellen Kreisläufe der Erde radikal verändern wird.

„Wir haben verschiedene Simulationen durchgeführt, und in allen Simulationen, unabhängig davon, wie wir diese organische Materie dargestellt haben, wird die CO2-Senke im Arktischen Ozean reduziert, es ist also ein ziemlich robustes Ergebnis“, sagte Nielsen.

Er stellte fest, dass sich die Arktis bereits viel schneller erwärmt als der Rest des Planeten, nämlich drei- bis viermal schneller als der globale Durchschnitt. Seine Modellrechnungen ergaben jedoch einige akute „Hotspots“ der Permafrosterosion, darunter Drew Point in Alaska, das Mackenzie River Delta in Kanada und Teile Sibiriens, wo die lokalen Auswirkungen die Versauerung der Ozeane und negative Auswirkungen auf die Ökosysteme an den Küsten umfassen.

Auch Küstengemeinden wie Shishmaref in Alaska stünden aufgrund zunehmender Erosion, Stürme, des steigenden Meeresspiegels und des schmelzenden Meereises unter Umsiedlungsdruck, was ebenfalls zum Verlust von Kulturerbe und archäologischen Stätten beitrage, sagte er.

Die Ausdehnung des Meereises in der Arktis ist seit den 1970er Jahren rapide zurückgegangen, doch dieser Trend hat sich in den letzten Jahren stabilisiert. Im Juli – dem zweitheißesten Monat seit Beginn der Wetteraufzeichnungen – lag die Ausdehnung des arktischen Meereises laut dem Copernicus Climate Change Service der Europäischen Union 7 Prozent unter dem Durchschnitt.

Doch insbesondere der Permafrost erwärmt sich rasant. Einige Studien gehen davon aus, dass der größte Teil des oberflächennahen Permafrosts auf der Erde bis zum Jahr 2100 verschwunden sein könnte.

Als erste Studie, die die Auswirkungen der Erosion des arktischen Permafrosts an der Küste auf die CO2-Aufnahme modelliert, tragen die Ergebnisse dazu bei, das globale Wissen über diesen Prozess zu erweitern, sagt Kay McMonigal, Assistenzprofessorin für physikalische Ozeanografie am College of Fisheries and Ocean Sciences der University of Alaska Fairbanks, die nicht an der Arbeit mitgearbeitet hat.

„Es ist überraschend, dass wir nicht einmal wussten, welche Auswirkungen dies haben könnte – ob es die Fähigkeit des Arktischen Ozeans, CO2 aufzunehmen, erhöhen oder verringern würde“, sagte McMonigal. „Und sie haben festgestellt, dass es bei einer Reihe von Tests mit unterschiedlicher Empfindlichkeit die Fähigkeit immer verringert.“

Obwohl sich die Modellierung auf eine Region konzentriert, sagte McMonigal, dass die Auswirkungen in der Arktis eine wichtige Rolle für das zukünftige Klima der Erde spielen werden. Die Studie prognostiziert, dass die Erosion des Permafrosts an der Küste eine positive Rückkopplungsschleife auslösen könnte, die den CO2-Gehalt in der Atmosphäre pro Grad Celsius oder 1,8 Grad Fahrenheit der globalen Erwärmung um 1,1 bis 2,2 Millionen Tonnen pro Jahr erhöht.

„Im Vergleich zum gesamten Globus ist es ein ziemlich kleines Gebiet, aber es hat dennoch Auswirkungen“, sagte McMonigal. „Das arktische Meereis schmilzt und wird voraussichtlich auch in Zukunft weiter schmelzen, und ich denke, eine der Schlussfolgerungen aus diesem Artikel ist, dass wir diese Prozesse besser verstehen müssen.“

Nielsen sagte in ähnlicher Weise, dass mehr Forschung und detailliertere Modelle erforderlich seien, um die Wirkmechanismen besser zu verstehen, und dass die Forschung immer noch einige Unsicherheiten beinhalte.

Hinzu kommt, dass der Kohlenstoffausstoß dieses Prozesses zwar bemerkenswert ist, im Vergleich zu den Kohlenstoffemissionen der Menschen jedoch sehr gering ist und nur etwa 0,1 Prozent der weltweiten vom Menschen verursachten Emissionen ausmacht.

Da diese vom Menschen verursachten Emissionen jedoch zu einer Erwärmung des Planeten führen, die wiederum den Permafrost zum Schmelzen bringt, sei es von entscheidender Bedeutung, die Bemühungen zur Reduzierung der Nutzung fossiler Brennstoffe fortzusetzen, sagte er.

„Solange es einen vom Menschen verursachten Klimawandel gibt, wird er sich weiter beschleunigen“, sagte er über die Erosion des Permafrosts. „Die Lösung für uns besteht also darin, den Klimawandel zu stoppen – den Ausstoß von Kohlenstoff in die Atmosphäre einzustellen.“

2024 Los Angeles Times. Vertrieben von Tribune Content Agency, LLC.