Permafrost

Bis einem das Pferd im Boden versinkt

Von Rebecca Hahn
31.10.2019
, 20:19
Das sieht kalt aus. Doch zu viel Schnee hält eingedrungene Wärme im Boden zurück. In Zukunft müssten jakutische Reiter dann ihre Routen ändern, um nicht zu versinken.
Die Erde unter Sibirien war immer gefroren. Nun setzt ihr nicht nur der Klimawandel zu. Auch gigantische Waldbrände nagen am Permafrost – mit auf lange Sicht fatalen Folgen.
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Dichte Rauchschwaden verdunkelten die Stadt Jakutsk in diesem Sommer, wochenlang umgab sie ein Feuer von der Größe Nordrhein-Westfalens. In Sibirien und Alaska standen weite Teile der Taiga-Wälder in Flammen, dem größten zusammenhängenden Waldgebiet auf der Erde. Seit ein paar Wochen sind die Feuer erloschen, doch dieser Sommer könnte noch verheerende Folgen für die arktischen Landschaften und ihre Bewohner haben. Die Hauptstadt der sibirischen Provinz Jakutien gilt eigentlich als kälteste Metropole der Welt. So manche ihrer 250.000 Einwohner tragen im Winter Pelzmäntel über ihren Daunenjacken, denn das Thermometer sinkt auch in einem milden Dezember auf 30 Grad unter den Gefrierpunkt. Und dennoch droht nun der Boden unter ihren Füßen zu schmelzen.

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Rund ein Viertel der Landflächen in der nördlichen Hemisphäre sind von Permafrost bedeckt. Diese dauerhaft gefrorenen Böden reichen in Sibirien rund 1,5 Kilometer tief in die Erde, in Skandinavien dagegen sind es teilweise nur wenige Meter. Die Dauerfrostböden sind ein entscheidender Faktor im Klimasystem, denn sie verbergen gigantische Mengen Kohlenstoff: Nach aktuellen Schätzungen speichern sie weltweit rund 1600 Gigatonnen und somit fast doppelt so viel wie die Atmosphäre. Steigende Temperaturen bringen den Permafrost aus dem Gleichgewicht. „Die Erwärmung ist dramatisch, gerade in der Antarktis“, sagt Guido Grosse. Er leitet die Forschungsarbeiten über Permafrost am Alfred-Wegener-Institut in Potsdam. „Global sprechen wir von einem Grad Erwärmung seit der Industrialisierung. In der Arktis sind wir bei drei bis vier Grad.“

Neue Höchsttemperaturen im Untergrund

Es ist ein Teufelskreis: Waldbrände wie diesen Sommer sind einerseits Folge der steigenden Temperaturen, andererseits heizen sie der Region weiter ein. Grundsätzlich sind die Feuer im hohen Norden nicht ungewöhnlich. „In der Arktis brennt es immer wieder, das ist normal“, sagt Mathias Ulrich, ein Geograph an der Universität Leipzig. „Doch über die Ausmaße in diesem Jahr muss man sich sicherlich Gedanken machen.“ In der Regel brechen die Feuer im Juli oder August aus – durch Blitzschlag oder weggeworfene Zigaretten, an denen sich die ausgedörrte Taiga-Vegetation entzündet. In diesem Jahr brannten die Wälder aufgrund des heißen Sommers jedoch schon im Juni. Und vermutlich standen nicht nur Sträucher und Bäume in Flammen: „Aufgrund der Größe und Dauer der Feuer kann man durchaus davon ausgehen, dass auch die Torfschicht mitgebrannt hat“, sagt Grosse. Vegetation, Humus und Torf aber schirmen den Dauerfrostboden unter ihnen vor der Sommerhitze ab. Geht dieser Schutz verloren, wird der Permafrost von der Sonnenwärme angegriffen, sagt Guido Grosse. In kälteren Regionen im Norden sei der Frostboden noch stabil „Aber weiter südlich, gerade in Zentraljakutien oder in Zentralalaska, hat das einen sehr großen Einfluss.“

An vielen Langzeitmessstellen in der arktischen Polarregion haben Sonden in zehn bis zwanzig Meter Tiefe neue Höchsttemperaturen gemessen, berichtet der Weltklimarat IPCC in seinem jüngsten Sonderreport zu Veränderungen der Ozeane und der mit Eis bedeckten Erdteile. An einigen Stellen liegen die Temperaturen im Untergrund heute bis zu drei Grad höher als vor 30 Jahren.

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Kohlenstoff aus dem eisigen Tresor

Die gesamten Auswirkungen der sommerlichen Brände könnten sich dann auch erst in ein paar Jahren zeigen. Grosse hat das bei Waldbränden in der Vergangenheit beobachtet: „Bei einem großen Tundra-Feuer in Nordalaska im Jahr 2009 wurde an der Oberfläche erst zwei, drei Jahre später sichtbar, dass die Brände einen deutlichen Einfluss hatten und der Permafrost zu tauen begann.“ Nicht alle Waldbrände fügen dem Frostboden dauerhaften Schaden zu. Allerdings spielten im Moment viele Faktoren zusammen: „Höhere Durchschnittstemperaturen, größere Brände, menschlicher Einfluss – das alles im Zusammenspiel sorgt dafür, dass größere Flächen tauen“, sagt Ulrich.

Ist das thermische Gleichgewicht des Permafrosts einmal gestört, beschleunigt sich der Wandel weiter. Die obere Schicht der Frostebene taut im Sommer auf und friert im Winter wieder zu. „Dieser sogenannte active layer wird durch Störprozesse wie die Brände immer mächtiger“, sagt Ulrich. „Irgendwann kann es sein, dass er im Winter nicht mehr komplett durchfriert.“ Kriecht die Wärme zu tief in den Untergrund, bleibt zwischen der saisonalen Auftauschicht und den permanent gefrorenen Bodenschichten ein Bereich zurück, der auch während der kälteren Monate des Jahres ungefroren bleibt. „Das nennt man Talik“, erklärt Ulrich. „Wenn dieser Bereich größer wird, treibt das den Tauprozess noch weiter voran.“

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Das würde auch den im Permafrost gespeicherten Kohlenstoff aus seinem eisigen Tresor befreien. Die Mikroorganismen im Boden werden munter, bauen den Kohlenstoff um und setzen so Methan und Kohlendioxid frei. Die Gase wiederum erwärmen den Permafrost zusätzlich. Schon jetzt setzen die Böden in der Arktis auch im Winter Kohlendioxid frei, wie ein Team um Susan Natali vom Woods Hole Research Center in Massachusetts vor wenigen Tagen in Nature Climate Change berichtete. Von Oktober bis April verliere der Permafrost durchschnittlich 1,7 Millionen Tonnen Kohlenstoff – und damit rund 0,7 Millionen Tonnen mehr, als Pflanzen und Böden während der Sommermonate durchschnittlich aufnehmen.

An schwindende Böden kann man sich nicht gewöhnen

In diesen Wochen setzt in Sibirien langsam der Winter ein. Damit die Auftauschicht des Permafrosts während der kommenden Monate wieder gut zufrieren kann, dürfen in dieser Zeit nicht zu viele Flocken fallen. Denn auch der Schnee wirkt wie Isolationsschicht: Er schirmt den Boden im Winter vor dem dringend benötigten Frost ab. Je mehr Schnee liegt, umso schlechter kann die Winterkälte in den Boden eindringen, sagt Grosse. „In Gebieten, in denen die Schneemächtigkeit über die Jahre hinweg zugenommen hat, kann man ganz deutlich eine Permafrost-Erwärmung feststellen.“

Taut der Permafrost, wird sich auch die Landschaft in der Arktis verändern. Ohne das stabile Eis im Untergrund sackt der Boden ab, und es entstehen Senkenbereiche. Wo früher Nadelbäume wuchsen, bilden sich dann Tauseen oder Graslandschaften. Diese sogenannten Thermokarststrukturen entstehen auch auf natürliche Weise und haben es wahrscheinlich indigenen Völkern überhaupt ermöglicht, in der Region zu siedeln. „Die Jakuten sind vor achthundert Jahren aus dem Süden in die Region eingewandert“, sagt Ulrich. Bis heute weiden ihre Pferde und Rinder auf den mit Gras bewachsenen Thermokarstsenken. Wer in dieser Region überleben will, passt sich der Arktis an: Rentierzüchter im Norden Sibiriens nutzen den Permafrost wie einen Kühlschrank, berichtet Ulrich. In kühlen Gruben lagern sie Fleisch.

Doch an schwindende Böden kann man sich nicht gewöhnen. Schon gibt es Schäden an der Infrastruktur, ausgelöst durch den aufweichenden Dauerfrost, berichtet der IPCC in seinem Sonderreport. Straßen sacken ab, Hunderte Gebäude sind bereits eingestürzt. Auch die Nomaden haben mit den Folgen zu kämpfen: „Ihre Wanderungen werden gestört, weil der Boden auftaut und sie mit ihren Rentieren bestimmte Flächen nicht mehr betreten können“, sagt Ulrich. Außerdem könnten alte Thermokarstseen versickern. „Diese Seen sind aber häufig der einzige Wasserspeicher der Region.“ Mancher mag behaupten, die wärmeren Temperaturen brächten der lokalen Bevölkerung auch hier und da Vorteile. „Die Sommer werden länger, die Winter nicht mehr ganz so harsch“, sagt Ulrich. So können die Bewohner Jakutsks womöglich bald auf den zusätzlichen Pelzmantel verzichten. Doch ein stabiler Boden unter den Füßen ist noch viel mehr als die vielzitierte Gesundheit, Freiheit oder Sicherheit: Ohne ihn ist wirklich alles nichts.

Quelle: F.A.S.
Autorenporträt / Hahn, Rebecca
Rebecca Hahn
Freie Autorin in der Wissenschaft der Frankfurter Allgemeinen Sonntagszeitung.
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