Bremerhaven Wie Permafrostböden den Treibhauseffekt beeinflussen

Bremerhaven. Für die meisten Wissenschaftler und den Weltklimarat (Intergovernmental Panel on Climate Change, IPCC) steht fest, dass die globale Erwärmung der vergangenen Jahrzehnte mit dem Kohlendioxid zusammenhängt, das der Mensch bei Verbrennungsvorgängen freigesetzt hat. Die Menge dieses Treibhausgases in der Atmosphäre ist stark gestiegen.
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Wie Permafrostböden den Treibhauseffekt beeinflussen
Von Jürgen Wendler

Für die meisten Wissenschaftler und den Weltklimarat (Intergovernmental Panel on Climate Change, IPCC) steht fest, dass die globale Erwärmung der vergangenen Jahrzehnte mit dem Kohlendioxid zusammenhängt, das der Mensch bei Verbrennungsvorgängen freigesetzt hat. Die Menge dieses Treibhausgases in der Atmosphäre ist stark gestiegen. Erwärmungsphasen hat es in der Erdgeschichte aber immer wieder gegeben. Woher kamen bei diesen Ereignissen die Treibhausgase? Für die Zeit vor etwa 14 600 Jahren meint eine Forschergruppe um Peter Köhler vom Alfred-Wegener-Institut eine Antwort gefunden zu haben.

Die letzte ausgedehnte Kaltzeit begann vor etwa 115 000 und endete vor 11 700 Jahren. Skandinavien lag auf dem Höhepunkt dieser Kaltzeit unter einer kilometerdicken Eisdecke. Veränderungen der Temperaturen hängen mit dem sogenannten Treibhauseffekt zusammen, zu dem neben dem Kohlendioxid der Wasserdampf, das Ozon, das Lachgas (Distickstoffoxid) und das Methan in der Atmosphäre beitragen. Diese Treibhausgase verhindern, dass die von der Erde abgegebene Infrarotstrahlung, das heißt Wärme, ungehindert ins All entweicht. Ohne sie wäre die Erde ein eiskalter Planet.

Den Treibhauseffekt gibt es von Natur aus. Gegen Ende der letzten Kaltzeit gelangten wiederholt abrupt größere Mengen an Treibhausgasen in die Atmosphäre, so auch vor etwa 14 600 Jahren. Informationen über die Zusammensetzung der Atmosphäre zu jener Zeit liefert Forschern die in altem Polareis eingeschlossene Luft. Bei deren Untersuchung stellten Wissenschaftler fest, dass das freigesetzte Kohlendioxid kaum radioaktive Kohlenstoffatome enthielt. Wie Köhler erläutert, entsteht radioaktiver Kohlenstoff in der Atmosphäre unter dem Einfluss der kosmischen Strahlung. Radiokohlenstoff sei instabil und zerfalle im Laufe sehr großer Zeiträume. Das Fehlen von radioaktivem Kohlenstoff bedeute, dass der damals freigesetzte Kohlenstoff sehr alt gewesen sein müsse. Dies lege den Schluss nahe, dass er aus Permafrostböden gestammt habe. Von Permafrostböden sprechen Wissenschaftler, wenn die Temperatur mindestens zwei Jahre lang unterhalb von null Grad Celsius bleibt.

Zu finden sind solche Böden heute zum Beispiel in Alaska, Kanada, Grönland und Russland. In Jakutien, einem Gebiet im Nordosten Russlands, reicht der Permafrost bis in Tiefen von 1500 Metern. In vielen Gebieten der Arktis ist selbst unter den Schelfmeeren Permafrost zu finden. Vor dem Hintergrund der globalen Erwärmung der vergangenen Jahrzehnte und voraussichtlich weiter steigender Temperaturen befürchten Forscher, dass Permafrostböden auftauen könnten.

Das Gleiche könnte nach den Erkenntnissen Köhlers und seiner Kollegen vor etwa 14 600 Jahren geschehen sein. Wenn die Temperatur steigt, nimmt die Stoffwechselaktivität von Mikroorganismen im Boden zu. Bei einer Erwärmung werden aus Permafrostböden Kohlendioxid und Methan freigesetzt, dessen Moleküle von einem Kohlenstoffatom und vier Wasserstoffatomen gebildet werden.

Die Gruppe um Köhler, die im Fachmagazin „Nature Communications“ von ihren Erkenntnissen berichtet, nimmt an, dass das Auftauen der Permafrostböden gegen Ende der letzten Kaltzeit mit Veränderungen des Wärmetransports im Ozean zusammenhing. Die aus den Böden freigesetzten Treibhausgase könnten den vorhandenen Erwärmungstrend verstärkt haben.

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