Dies & Das: Wenn das arktische Meereis schwindet, taut auch der Permafrost

Wenn das arktische Meereis schwindet, taut auch der Permafrost

Forscher untersuchten, wie es in der Vergangenheit in Phasen ohne arktisches Meereis um die sibirischen Permafrostböden stand

Datensammlung in einer sibirischen Höhle.
Foto: University of Oxford

Die Bedeutung der Permafrostböden ist für das Klimasystem unseres Planeten kaum zu unterschätzen. Rund 23 Millionen Quadratkilometer der globalen Bodenfläche liegen ganzjährig unter null Grad Celsius – und beherbergen gewaltige Mengen an Biomasse. Durch die steigenden Temperaturen tauen immer tiefere Schichten auf und gefrieren auch im Winter nicht mehr. Das Ergebnis: Bodenmikroben bauen die uralte Biomasse ab und setzen dabei die Klimagase Kohlendioxid und Methan frei.

Für die Klimaforschung ist es daher sehr wichtig, die Entwicklung der Permafrostböden in Modellen zu berücksichtigen. Ein internationales Forscherteam hat nun untersucht, wie Permafrost und das arktische Meereis zusammenhängen. Wie die Wissenschafter im Fachblatt „Nature“ schreiben, gingen in den vergangenen eineinhalb Millionen Jahren Phasen ohne Meereis in der Arktis mit einem fast vollständigen Auftauen des Permafrosts in Sibirien einher.

„Uns interessieren diese Zusammenhänge, weil seit Jahren immer weniger Meereis im Sommer in der Arktis beobachtet wird“, sagte Studien-Koautor Sebastian Breitenbach von der britischen Northumbria University in Newcastle upon Tyne. Schätzungen zufolge könnte der Nordpol bereits in 10 bis 20 Jahren im Sommer eisfrei sein. „Die Daten aus der Vergangenheit deuten darauf hin, dass das gravierende Auswirkungen auf den Permafrostboden haben wird. Sollte dieser – vielleicht mit etwas Verzögerung – tauen, würden große Mengen CO2 und Methan in die Atmosphäre gelangen, was wiederum die Erderwärmung verstärken würde.“

Aufschlussreiche Stalagmiten

Für ihre Studie analysierten die Wissenschafter Tropfsteine aus sibirischen Höhlen, die Rückschlüsse darauf zulassen, wann die Böden dauerhaft gefroren war und wann nicht. Die Proben wurden seit 2007 in der Botovskaya- und der Lenskaya-Ledyana-Höhle gesammelt und datiert. So identifizierten die Forscher Zeitfenster, in denen Tropfsteine in den Höhlen wuchsen, und solche, in denen das Wachstum unterbrochen war. Phasen ohne Tropfsteinwachstum deuten auf Permafrost hin: Denn wenn der Boden über der Höhle dauerhaft gefroren ist, kann kein Regen- oder Schmelzwasser durchsickern, das die Stalagmiten in der Höhle wachsen lassen würde.

Die so identifizierten Zeitfenster mit und ohne Permafrost verglich das Team mit Analysen anderer Forschungsgruppen, die Perioden mit mehr oder weniger arktischem Meereis – besonders im Sommer – rekonstruiert hatten. Die Daten passen zusammen: Zu Zeiten ohne Meereis gab es auch deutlich weniger dauerhaft gefrorenen Boden in Nordsibirien.

Die Datierung der Proben aus den Höhlen erfolgte mit der Uran-Blei-Methode. Uran zerfällt im Lauf der Zeit zu Blei – das Verhältnis verschiedener Uran- und Blei-Isotope zueinander gibt somit Aufschluss über das Alter der Proben. „Solche Analysen sind aber nur mit sehr großem Aufwand und in ultrareinen Laboren möglich, wie es sie beispielsweise an der University of Oxford gibt“, sagte Breitenbach. „Denn es gibt überall Blei in der Luft, das die Proben verunreinigt.“ In Folgestudien wollen die Wissenschafter noch weiter in die Vergangenheit blicken, um ein genaueres Bild vom Zusammenspiel zwischen Meereis und Permafrost zu erhalten. (red, 13.1.2020)

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