Posted in: Klima 21. Februar 2013 20:00 Weiter lesen →

Permafrost am Tau-Punkt

Foto zeigt Blick in eisgesäumten Gang in einer Höhle, darin ein angeseilter Mann mit gelbem Helm, Schutzkleidung, Eispickel Rund ein Viertel des Bodens auf der Nordhalbkugel der Erde ist permanent gefroren. Im Zuge der Klimaerwärmung könnte er jedoch großflächig tauen, vermutet eine internationale Forschergruppe nach Untersuchungen in sibirischen Höhlen. In diese Höhlen sickerte demnach immer dann flüssiges Wasser, wenn die globale Durchschnittstemperatur langfristig um 1,5 Grad Celsius über dem heutigen Niveau lag.

Die Höhle Ledyanaya Lenskaya liegt auf etwa 60 Grad nördlicher Breite im Gebiet zusammenhängenden Permafrosts. Foto: Sebastian F. M. Breitenbach

Eine solche Erwärmung brächte für weite Teile Asiens tiefgreifende Veränderungen mit sich, erläutern die Forscher um Anton Vaks von der Universität Oxford im Magazin „Science“. Mit dem Tauen des Permafrosts würden Häuser, Straßen und Pipelines destabilisiert. Gleichzeitig würde zudem die Zersetzung des über lange Zeit angehäuften organischen Materials im Untergrund beginnen. Der darin enthaltene Kohlenstoff wird auf eine Masse von 1.700 Milliarden Tonnen geschätzt – gut das Doppelte jener Masse, die derzeit in Form der Treibhausgase Kohlendioxid und Methan in der Atmosphäre vorhanden ist.

Seit einigen Jahrzehnten wird beobachtet, dass der Permafrost in Eurasien und Nordamerika zumindest stellenweise taut. „Im regionalen Maßstab erfolgt die Reaktion auf steigende Temperaturen jedoch so langsam, dass sie mit Messungen nicht abgeschätzt werden kann“, schreiben Vaks und Kollegen. Um dennoch einen Eindruck von der langfristigen Reaktion des Permafrosts zu erhalten, studierten die Forscher das Wachstum von Tropfsteinen und anderen Mineralablagerungen in sechs sibirischen und mongolischen Höhlen zwischen dem 60. und 42. Breitengrad.

Höhlenmineralien wachsen sehr langsam und nur dann, wenn flüssiges Wasser in die Höhle sickern kann. Indem die Forscher den Gehalt radioaktiver Uranisotope und daraus entstehender Thoriumisotope in den Kalkmineralien bestimmten, konnten sie daher ermitteln, wann in der Vergangenheit die Temperaturen in den Höhlen längerfristig über dem Gefrierpunkt lagen.

Für die am weitesten nördlich und heute im Gebiet zusammenhängenden Permafrosts gelegene Höhle ließ sich lediglich eine solche Wachstumsphase vor etwa 430.000 Jahren nachweisen. Diese fällt mit einer ausgeprägten Warmzeit zusammen, in der es nicht nur Wälder auf Grönland, sondern auch reges Algenwachstum im Baikalsee und ungewöhnlich dichte Fichtenbestände in Sibirien gab. Etwas weiter südlich ließ sich in Höhlen im Gebiet des nicht zusammenhängenden Permafrosts dagegen auch Wachstum in den späteren Warmphasen nachweisen. In zwei Höhlen in der Wüste Gobi, wo Höhlenmineralien aufgrund des Wassermangels heute nicht wachsen, ließ sich wiederum Wachstum vor rund 430.000 Jahren nachweisen.

Auf Basis ihrer Datierung und früherer Studien zur Klimageschichte folgern Vaks und Kollegen, dass eine Erwärmung um bis zu 1,0 Grad Celsius vermutlich nur den nicht zusammenhängenden Permafrost im südlichen Sibirien tauen lassen wird. Um 1,5 Grad erhöhte Temperaturen, wie sie laut den Prognosen des Weltklimarats IPCC um das Jahr 2060 durchaus möglich sind, „könnten dagegen ein beträchtliches Auftauen des zusammenhängenden Permafrosts bis zum 60. Breitengrad und feuchtere Bedingungen in der Gobi bewirken“, so die Forscher. Neben dramatischen Umweltveränderungen würde dies auch eine erhebliche zusätzliche Freisetzung von Treibhausgasen bedeuten.

Forschung: Anton Vaks und Gideon M. Henderson, Department of Earth Sciences, University of Oxford; Alexander Matwejewitsch Kononow, Institute of Earth’s Crust, Russian Academy of Sciences, Irkutsk; Sebastian F. M. Breitenbach, Geologisches Institut, Eidgenössische Technische Hochschule Zürich; und andere

Veröffentlichung Science, DOI 10.1126/science.1228729

WWW:
Isotopes and Climate Research Group, Oxford
Institute of Earth’s Crust, Russian Academy of Sciences
Permafrost
Das Quartär (Eiszeitalter)
Speläothem

Lesen Sie dazu im Scienceticker:
Permafrost in Aufruhr
Laue Luft auf Grönland
Arktische Seen verschwinden

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