Im Grunde ist die Arktis ein gewaltiger Kohlenstoffspeicher: Geschätzt 1,7 Billionen Tonnen Kohlenstoff sollen in ihren Permafrostböden lagern - etwa doppelt so viel wie in der Erdatmosphäre schweben. Insgesamt liegt Permafrost unter einem Viertel der Erdoberfläche:
"Die größte Erstreckung von Permafrost befindet sich nun vor allem in der Russischen Föderation, in Sibirien, wo aufgrund der langen Zeit, in der die Kälte in den Untergrund eindringen konnte, sich Permafrost mit Mächtigkeiten von über 1500 Metern entwickeln konnte","
erklärt Hans-Wolfgang Hubberten vom Alfred-Wegener-Institut in Potsdam. Zu den absehbaren Folgen des Klimawandels zählt das Tauen dieser Permafrostböden:
""Der tauende Permafrost bedingt dramatische Veränderungen in den Ökosystemen, aber vor allem auch damit, was im Permafrost sozusagen über Jahrzehntausende eingefroren ist, wie in einer Tiefkühltruhe, dem Kohlenstoff, dem ehemaligen organischen Material."
Denn sobald das organische Material taut, beginnen Mikroorganismen mit seiner Zersetzung. Dabei produzieren sie Treibhausgase: Wo der Untergrund gut belüftet ist, entsteht Kohlendioxid, wo Sauerstoff fehlt, ist es Methan. Beides sind starke Klimagase. Unklar ist allerdings, wo der Permafrost wie schnell auftaut und welche Faktoren dabei eine Rolle spielen. Denn bei der Stabilität des Permafrosts wirkt vieles zusammen. Ein Beispiel:
"Über dem gefrorenen Boden liegt ja noch eine Vegetationsdecke. Oftmals mit sehr vielen Moosen oder auch verschiedene Grassorten und im südlicheren Bereich sogar Bäume, der boreale Nadelwald steht auch zum Teil auf Permafrost. Und diese Vegetationsdecke, die da oben drüber ist, die hat ja erst einmal verschiedene isolierende Eigenschaften, je nachdem, wie sie aufgebaut ist. Das heißt, die hat auch einen Einfluss darauf","
erklärt Torsten Sachs vom Geoforschungszentrum Potsdam. Aber auch welche Pflanzen eingefroren wurden, bestimmt den Ablauf des Tauens: Da Bakterien Holz langsam zersetzen, produzieren sie in bewaldeten Permafrostregionen auch langsamer Treibhause. Andererseits kann die Vegetation die Freisetzung beschleunigen:
""Es gibt Pflanzen, die haben luftgefüllte Hohlräume, mit denen sie Sauerstoff zu den Wurzeln transportieren und im Gegenzug das Methan direkt aus dem Bereich im Boden, wo's produziert wird, in die Atmosphäre leiten, das sind kleine Schornsteine sozusagen."
Wo diese Pflanzen verbreitet sind, wird erheblich mehr Methan freigesetzt als andernorts. Die Emissionen sind also sehr variabel. Das macht es schwierig abzuschätzen, wie der tauende Permafrost den globalen Treibhauseffekt anfachen wird:
"So eine Gesamtabschätzung für große Flächen, da hapert es halt noch so ein bisschen daran, weil die bisherigen Methoden sehr kleinskalig waren."
Bislang wurden meist Methoden eingesetzt, die beispielsweise die Methanemissionen mit Hilfe von Messhauben auf einem sehr kleinen Raum bestimmten. Einen halben Meter von der Messstelle entfernt sehen die Werte jedoch oft genug ganz anders aus. Andere Systeme arbeiten von einem Turm aus und liefern einen Überblick darüber, wie viel Treibhausgas aus einem mehrere Hektar oder Quadratkilometer großen Areal aufsteigt. In ihren neuen Messkampagnen in verschiedenen Gebieten der Arktis setzen die Potsdamer Forscher flugzeug- und helikoptergestützte Sensoren ein, die den Überblick über Tausende von Quadratkilometern bringen. Auf dieser Skala enthüllten bereits die ersten Flüge beachtliche Unterschiede: Manchen Zonen gaben viel Methan frei, andere keines. Derzeit läuft die Analyse der Datensätze:
"Wir müssen gucken, ob sich diese Felder höherer Konzentration mit den Luftmassen durch die Gegend bewegen, oder ob die relativ stationär sind - das würde tatsächlich auf eine relativ stärkere Quelle an diesem Ort hindeuten -, oder ob das einfach Methan ist, was sich in der Nacht angereichert hat, in der unteren Atmosphäre und dann tagsüber mit dem Wind da durch die Gegend wabert."
Die nächste Stufe der Messungen fehlt derzeit - die vom Satelliten aus. Der deutsch-französische Satellit Merlin, der speziell Methan messen wird, soll frühestens 2015 starten. Zusammen mit den Daten von "der Erde" soll es dann möglich sein, einen Überblick darüber zu erhalten, welche Mengen an Treibhausgasen der schmelzende Permafrost freigibt - und wie er die Klimaentwicklung damit beeinflusst.
"Die größte Erstreckung von Permafrost befindet sich nun vor allem in der Russischen Föderation, in Sibirien, wo aufgrund der langen Zeit, in der die Kälte in den Untergrund eindringen konnte, sich Permafrost mit Mächtigkeiten von über 1500 Metern entwickeln konnte","
erklärt Hans-Wolfgang Hubberten vom Alfred-Wegener-Institut in Potsdam. Zu den absehbaren Folgen des Klimawandels zählt das Tauen dieser Permafrostböden:
""Der tauende Permafrost bedingt dramatische Veränderungen in den Ökosystemen, aber vor allem auch damit, was im Permafrost sozusagen über Jahrzehntausende eingefroren ist, wie in einer Tiefkühltruhe, dem Kohlenstoff, dem ehemaligen organischen Material."
Denn sobald das organische Material taut, beginnen Mikroorganismen mit seiner Zersetzung. Dabei produzieren sie Treibhausgase: Wo der Untergrund gut belüftet ist, entsteht Kohlendioxid, wo Sauerstoff fehlt, ist es Methan. Beides sind starke Klimagase. Unklar ist allerdings, wo der Permafrost wie schnell auftaut und welche Faktoren dabei eine Rolle spielen. Denn bei der Stabilität des Permafrosts wirkt vieles zusammen. Ein Beispiel:
"Über dem gefrorenen Boden liegt ja noch eine Vegetationsdecke. Oftmals mit sehr vielen Moosen oder auch verschiedene Grassorten und im südlicheren Bereich sogar Bäume, der boreale Nadelwald steht auch zum Teil auf Permafrost. Und diese Vegetationsdecke, die da oben drüber ist, die hat ja erst einmal verschiedene isolierende Eigenschaften, je nachdem, wie sie aufgebaut ist. Das heißt, die hat auch einen Einfluss darauf","
erklärt Torsten Sachs vom Geoforschungszentrum Potsdam. Aber auch welche Pflanzen eingefroren wurden, bestimmt den Ablauf des Tauens: Da Bakterien Holz langsam zersetzen, produzieren sie in bewaldeten Permafrostregionen auch langsamer Treibhause. Andererseits kann die Vegetation die Freisetzung beschleunigen:
""Es gibt Pflanzen, die haben luftgefüllte Hohlräume, mit denen sie Sauerstoff zu den Wurzeln transportieren und im Gegenzug das Methan direkt aus dem Bereich im Boden, wo's produziert wird, in die Atmosphäre leiten, das sind kleine Schornsteine sozusagen."
Wo diese Pflanzen verbreitet sind, wird erheblich mehr Methan freigesetzt als andernorts. Die Emissionen sind also sehr variabel. Das macht es schwierig abzuschätzen, wie der tauende Permafrost den globalen Treibhauseffekt anfachen wird:
"So eine Gesamtabschätzung für große Flächen, da hapert es halt noch so ein bisschen daran, weil die bisherigen Methoden sehr kleinskalig waren."
Bislang wurden meist Methoden eingesetzt, die beispielsweise die Methanemissionen mit Hilfe von Messhauben auf einem sehr kleinen Raum bestimmten. Einen halben Meter von der Messstelle entfernt sehen die Werte jedoch oft genug ganz anders aus. Andere Systeme arbeiten von einem Turm aus und liefern einen Überblick darüber, wie viel Treibhausgas aus einem mehrere Hektar oder Quadratkilometer großen Areal aufsteigt. In ihren neuen Messkampagnen in verschiedenen Gebieten der Arktis setzen die Potsdamer Forscher flugzeug- und helikoptergestützte Sensoren ein, die den Überblick über Tausende von Quadratkilometern bringen. Auf dieser Skala enthüllten bereits die ersten Flüge beachtliche Unterschiede: Manchen Zonen gaben viel Methan frei, andere keines. Derzeit läuft die Analyse der Datensätze:
"Wir müssen gucken, ob sich diese Felder höherer Konzentration mit den Luftmassen durch die Gegend bewegen, oder ob die relativ stationär sind - das würde tatsächlich auf eine relativ stärkere Quelle an diesem Ort hindeuten -, oder ob das einfach Methan ist, was sich in der Nacht angereichert hat, in der unteren Atmosphäre und dann tagsüber mit dem Wind da durch die Gegend wabert."
Die nächste Stufe der Messungen fehlt derzeit - die vom Satelliten aus. Der deutsch-französische Satellit Merlin, der speziell Methan messen wird, soll frühestens 2015 starten. Zusammen mit den Daten von "der Erde" soll es dann möglich sein, einen Überblick darüber zu erhalten, welche Mengen an Treibhausgasen der schmelzende Permafrost freigibt - und wie er die Klimaentwicklung damit beeinflusst.