Fast ein Viertel der Landoberfläche der Erde ist dauerhaft gefroren. Diese als Permafrost bezeichneten Gebiete kommen in den nördlichen Polarregionen und in großen Höhen vor. Doch nun beginnt der Permafrost aufzutauen – mit möglicherweise katastrophalen Folgen für das Klima. Hier sehen wir uns an, was Wissenschaftler derzeit über diese potenzielle Bedrohung wissen.
Permafrost ist eine Boden-, Gesteins- oder Sedimentschicht, die das ganze Jahr über eine Temperatur von 0 °C oder darunter aufweist. Obwohl Permafrost in der Öffentlichkeit wenig Beachtung findet, bedeckt er dennoch 22 % der Landoberfläche der Erde. Man findet ihn vor allem in nördlichen Breiten – in Grönland, Kanada, Alaska und Russland – und in Höhenlagen oberhalb der Baumgrenze. Etwa 5–6 % der Schweiz sind von Permafrost bedeckt. Wir haben Michael Lehning, Leiter des Labors für Kryosphärenwissenschaften der EPFL, nach seinen Erkenntnissen darüber gefragt, was das Auftauen des Permafrosts für unser Klima bedeutet.
Was sind die Hauptrisiken, die mit dem Auftauen des Permafrosts verbunden sind?
Die Hauptsorge besteht darin, dass der Permafrost in den Polarregionen große Mengen an CO₂ und Methan birgt – zwei starke Treibhausgase. Würden diese Gase freigesetzt, wären die Folgen für das Klima katastrophal. Aber das ist noch nicht alles: Polarer Permafrost enthält auch Bakterien und Mikroben, die seit Tausenden von Jahren eingefroren waren und möglicherweise wieder erwachen könnten, sowie große Mengen Quecksilber – obwohl die genauen Konzentrationen und die möglichen Auswirkungen noch unklar sind.
Wie viel CO₂ und Methan könnten freigesetzt werden?
Polarer Permafrost besteht hauptsächlich aus Sumpfgebieten und Torfmooren, in denen der Feuchtigkeitsgehalt hoch ist und Pflanzenmaterial aufgrund der kalten Temperaturen sehr langsam zersetzt wird. Dadurch entstehen perfekte anaerobe Bedingungen für die Kohlenstoffspeicherung. Schätzungen zufolge enthält Permafrost doppelt so viel CO₂ und Methan wie derzeit in der Atmosphäre. Würde dieser große Vorrat freigesetzt, würde das die globale Erwärmung deutlich beschleunigen.
Allerdings verstehen wir die Dynamik noch nicht vollständig, insbesondere wenn es um natürliche Kompensationsmechanismen geht. Wir wissen zum Beispiel, dass ein Teil des zusätzlichen CO₂ durch das Wachstum neuer Pflanzen gebunden würde – aber wir wissen nicht, wie viel. Aus heutiger Sicht gehen wir davon aus, dass die Permafrostschmelze die Auswirkungen des Klimawandels generell verstärken wird.
Stimmt es, dass der Permafrost schneller auftaut als erwartet?
Ja. Frühe Klimamodelle sagten voraus, dass wir das derzeitige Stadium der Permafrostschmelze erst im Jahr 2090 erreichen würden! Das zeigt, wie schwierig es ist, die Permafrostdynamik vorherzusagen. Der Unsicherheitsspielraum ist viel größer als bei Gletschern, deren Veränderungen sichtbarer sind. Die Erforschung von Permafrost ist wirklich kompliziert – nicht nur, weil sich alles tief unter unseren Füßen abspielt, sondern auch wegen der schieren Ausdehnung der Erdoberfläche, die er bedeckt. Eine an einem Ort entnommene Probe sagt uns nichts über die Zusammensetzung und Dynamik des Permafrosts als Ganzes.
Welche Gefahr stellt dieses Tauwetter für die Alpenregionen dar?
Wenn der Permafrost in großer Höhe auftaut, kann dies dazu führen, dass das Land instabil wird. Dies beobachten Wissenschaftler in der Schweiz genau. Gefährdet werden beispielsweise Bauwerke wie Gebäude, Rohrleitungen, Staudämme, Seilbahnstationen und Umspannwerke.
Die gute Nachricht ist, dass wir vor möglichen Katastrophen im Voraus gewarnt würden, weil wir beispielsweise Anzeichen von Rissbildung sehen würden. Die Möglichkeit katastrophaler Erdrutsche kann zwar nicht völlig ausgeschlossen werden, diese Art von Ereignissen wird jedoch in der Regel nicht durch das Schmelzen des Permafrosts in großer Höhe ausgelöst, da in diesen Regionen nur die Oberflächenschicht dauerhaft gefroren ist.
Die größte Bedrohung geht von der Instabilität des Landes in Verbindung mit stärkeren Niederschlägen aus, da dies zu mehr Erdrutschen und Steinschlägen sowie zu mehr Sedimenten führen könnte, die flussabwärts wandern und die Flussbetten verschlammen. Es handelt sich um ein Problem, das sich langsamer entfalten würde, der Schaden könnte aber dennoch erheblich sein.