Permafrostboden taut schneller als erwartet aufgrund von extremen Sommerniederschlägen

In den letzten 50 Jahren hat sich die arktische Region dreimal schneller erwärmt als die durchschnittliche Rate der globalen Erwärmung. Diese Erwärmung taut den Permafrost, den dauerhaft gefrorenen arktischen Boden, auf. Neue Forschungsergebnisse veröffentlicht in Naturkommunikation hat gezeigt, dass extreme Sommerniederschläge diesen Prozess beschleunigen. Da extreme Niederschlagsereignisse dank eines wärmeren Klimas häufiger werden, kann der Permafrost sogar noch schneller auftauen als unter dem Einfluss steigender Temperaturen allein.

Permafrost bildet die Grundlage der arktischen Ökosysteme und der Siedlungen der Menschen, die darauf leben. Wenn der Permafrost auftaut, verliert der Boden seine Tragfähigkeit. Außerdem zersetzt sich der im gefrorenen Boden gespeicherte organische Kohlenstoff leichter zu Treibhausgasen wie CO2 und Methan, die zur Erderwärmung beitragen. Die Freisetzung von Treibhausgasen durch das Auftauen des Permafrosts verursacht eine sogenannte positive Rückkopplungsschleife, einen sich selbst verstärkenden Prozess.

Doch neben der Temperatur nehmen auch die Niederschläge in der Arktisregion zu. Im Winter wirkt sich dies negativ auf den Permafrost aus. Eine dickere Schneeschicht im Winter wirkt isolierend und schützt den Permafrost vor extrem kalter Luft, sodass er nicht so stark auskühlt. Über die Auswirkungen von Niederschlägen im Sommer war jedoch wenig bekannt.

Regen-Experiment

Forscher der Lehrstuhlgruppe Pflanzenökologie und Naturmanagement der Universität Wageningen (WUR) führten ein Bewässerungsexperiment in der nordostsibirischen Tundra durch, um die Auswirkungen extremer Sommerniederschläge auf Permafrost zu untersuchen. Ph.D. Die Kandidatin Rúna Magnússon wählte 20 Überwachungsstellen aus und setzte Sprinkler ein, um die Hälfte der Stellen mit zusätzlichem Wasser zu versorgen. Das Experiment simulierte die Auswirkungen eines einzigen, extrem nassen Sommers. Die Standorte wurden mehrere Jahre lang auf Permafrost-Auftautiefe und andere Boden- und Vegetationsmerkmale überwacht.

Im Durchschnitt taut der Permafrost an den bewässerten Standorten 35 % schneller auf, wodurch eine größere Bodenmenge anfällig für die Zersetzung von Bodenkohlenstoff in Treibhausgase bleibt. Eine wichtige Erkenntnis war, dass die Wirkung eines extrem nassen Sommers mehrere Jahre anhielt; Auch zwei Jahre nach dem Sprinklertest taut der Permafrost unter den bewässerten Flächen immer noch schneller auf. Eine zusätzliche Modellanalyse in Zusammenarbeit mit Forschern der Universität Stockholm ergab, dass Permafrost besonders schnell in Perioden hoher Niederschlagsmengen und hoher Lufttemperatur auftaut. „Wir waren nicht überrascht, dass der Permafrost in nassen Sommern tiefer auftaut, aber dass der Effekt so extrem sein und mehrere Jahre anhalten würde, war wirklich unerwartet“, sagt Magnusson.

Gefahr, den Klimawandel zu unterschätzen

Da erwartet wird, dass die Niederschläge zunehmen und Niederschlagsextreme in den sich erwärmenden arktischen Regionen häufiger werden, sind diese Ergebnisse schlechte Nachrichten für den Permafrost. „Wenn wir nur wärmere Temperaturen berücksichtigen, unterschätzen wir, wie viel Permafrost infolge des Klimawandels auftaut und wie viel zusätzliches CO2 und Methan freigesetzt werden“, erklärt Magnusson. „Aber es ist schwierig, die Auswirkungen solcher Niederschlagsextreme auf das Auftauen des Permafrosts und die Treibhausgasemissionen in Klimamodellen realistisch darzustellen. Dies könnte dazu führen, dass wir die durch das Auftauen des Permafrosts verursachten zukünftigen Treibhausgasemissionen unterschätzen und unsere Emissionsziele daher innerhalb der einen bleiben -Anderthalb oder zwei Grad Erderwärmung könnten sich als zu optimistisch erweisen.“

Zukünftige Forschungen werden hoffentlich zeigen, inwieweit die Regenempfindlichkeit des Permafrostbodens regional unterschiedlich ist, sodass verlässlichere Schätzungen des zukünftigen Auftauens des Permafrostbodens gemacht werden können.