Hitzewellen tauen arktischen Permafrost auf

Forschende der ETH Zürich zeigen mit einer neuen Methode, wie stark Hitzewellen den arktischen Permafrost auftauen. Die mithilfe von Satellitendaten entwickelte Methode macht es möglich, die Freisetzung von Kohlenstoff aus dem arktischen Permafrost zu bestimmen.

Ein internationales Forscherteam der ETH Zürich, der University of Alaska Fairbanks und des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt beobachtet seit mehr als einem Jahrzehnt hufeisenförmige Erosionsstellen, sogenannte "Taurutschungen".

Diese entstehen, wenn dauerhaft gefrorene Bodenschichten im Permafrost schmelzen und arktische Hänge in der Folge anfällig für Erdrutsche werden. Letztere könnten dann wiederum Kohlenstoff freisetzen, der seit Zehntausenden von Jahren im Permafrost gespeichert ist.

Mit der Hilfe von Satellitendaten konnten die Forschenden eine neue Methode entwickeln, um diese Mobilisierung von Kohlenstoff im Permafrostboden zu quantifizieren. Das Forschungsteam berichte in einer aktuellen Studie in der Fachzeitschrift "The Cryosphere" der European Geoscience Union von "einem starken, 43-fachen Anstieg der Taurutschungen" und einer "28-fachen Zunahme der Kohlenstoffmobilisierung".

Tauwetter im Permafrost

Wie die ETH Zürich weiter festhält, fallen diese Beobachtungen mit einer extremen Hitzewelle zusammen, die im Jahr 2020 in Nordsibirien zu Temperaturen von bis zu 38 Grad Celsius führte – Rekordwerte für die arktische Region. "Der starke Anstieg der Taurutschungen aufgrund der Hitzewelle zeigt, dass die Kohlenstoffmobilisierung in Permafrostböden durch steigende Temperaturen stark zunehmen und nicht linear verlaufen kann", erklärt Hauptautor Philipp Bernhard vom ETH-Departement Umwelt, Bau und Geomatik.

Bernhard fügt vergleichend hinzu: "Auf regionaler Ebene hat die starke Mobilisierung durch Taurutschungen mindestens die gleiche Größenordnung erreicht, wie die bisherigen Gesamtschätzungen der Kohlenstofffreisetzung in der Region."

In den arktischen Permafrostböden sind rund 1,5 Billionen Tonnen organischer Kohlenstoff gespeichert – etwa doppelt so viel wie derzeit in der Atmosphäre. Gemäß Bernhard stellen die potenziellen Risiken durch entweichenden Kohlenstoff "eine wichtige, aber weitgehend vernachlässigte Komponente des arktischen Kohlenstoffkreislaufs" dar.

Neues Monitoring für Permafrost-Kohlenstoff

Die neu entwickelte Methode zur Quantifizierung der Mobilisierung von Kohlenstoff im Permafrostboden kann die Veränderung sehr hoch aufgelöst darstellen. Dies ermöglicht Forschenden, den Einfluss von Kohlenstofffreisetzung auf das globale Klima genauer einzuschätzen.

Das Forschungsteam geht davon aus, dass sich die Satellitenfernerkundung zu einem unverzichtbaren Instrument für das kontinuierliche Monitoring von Kohlenstoff aus auftauendem Permafrost in der Arktis entwickeln wird.