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Die biologischen Prozesse, die beim Auftauen des Permafrosts ablaufen, sind gut bekannt: Wenn sich die ehemals gefrorene organische Substanz erwärmt, beginnt der Zersetzungsprozess, der seit Tausenden von Jahren angehalten war, und setzt den Kohlenstoff, der einst in organischem Material gespeichert war, in Form von Gas in die Atmosphäre frei. Neue Forschungsergebnisse deuten jedoch darauf hin, dass das Ausmaß des zusätzlichen Schadens, den das Auftauen des Permafrosts dem Klima weiter zu den vom Menschen verursachten Veränderungen zufügt, von einer Reihe von Faktoren abhängt, darunter – und das ist vielleicht der wichtigste – vom Vorhandensein von Wasser.
Zu verstehen, was mit dem Permafrost passiert, wenn er auftaut, ist von großer Bedeutung – und zwar wegen der schieren Ausdehnung des Permafrosts und der Menge an Kohlenstoff, die er potenziell in die Atmosphäre abgeben könnte. Der Permafrostboden bedeckt ein Viertel der nördlichen Hemisphäre und birgt nach manchen Maßstäben so viel Kohlenstoff wie derzeit in der Luft vorhanden ist. Wenn alles auf einmal freigesetzt wird, könnte dies zu einem massiven Anstieg der klimawärmenden Gase führen und den Treibhauseffekt erheblich verstärken.
Die Autoren eines kürzlich in der Zeitschrift Global Change Biology veröffentlichten Artikels weisen jedoch darauf hin, dass auftauender Permafrost nicht immer eine große Klimasorge darstellt. Es hat sich herausgestellt, dass die Treibhausgasemissionen unter den richtigen Bedingungen wesentlich geringer sind als befürchtet. Statt Methan freizusetzen – ein starkes, wenn auch kurzlebiges Treibhausgas, das bei der Zersetzung entsteht – kann aufgetauter Permafrost sogar einen Teil des Methans einfangen, das sich bereits in der Luft befindet.
Dies liegt zum Teil daran, dass die meisten Studien über Kohlenstoffemissionen aus dem auftauenden Permafrost in Gebieten durchgeführt wurden, in denen die Permafrostschicht tief reicht, was sie widerstandsfähiger gegen die Erwärmung macht. Dies führt zu einem anderen Ergebnis als dünne Permafrostschichten, die auftauen und ganz verschwinden. Wenn der Permafrost vollständig verschwindet, gibt es der Studie zufolge keine gefrorene Bodenschicht mehr, die das Wasser am Abfließen hindert; stattdessen wird die Oberflächenschicht des Bodens trockener, was einen Schlüsselparameter für die Methanproduktion verändert.
Die Menge des aus dem Boden austretenden Methans hängt von zwei mikrobiellen Prozessen ab. Einerseits erfordert die Produktion von Methan eine sauerstoffarme, vorzugsweise feuchte Umgebung. Andererseits verbrauchen sauerstoffreiche Umgebungen, wie die nahe der Bodenoberfläche, Methan. Das bedeutet, dass eine relativ geringe Veränderung der Bodenfeuchtigkeit in den obersten Zentimetern die Emissionen beeinflussen kann.
Die Studie konzentriert sich auf Daten aus zwei Orten in Nordschweden in der Nähe der Stadt Abisko (siehe Bild oben). Als die Böden trockener wurden, nahm dort das Hasenschwanz-Baumwollgras, eine an feuchte Böden angepasste Pflanzenart, ab, und die Zahl der Sträucher nahm zu und sie wurden größer. Das Hasenschwanz-Baumwollgras ist wie viele andere Feuchtgebietspflanzen fast hohl und hat eine schwammartige Struktur. Dadurch gelangt zwar leichter Sauerstoff zu den Pflanzenwurzeln, aber das Methan wird auch direkt in die Atmosphäre entlassen, ohne dass die Bakterien in der sauerstoffreichen Oberflächenschicht des Bodens, die einen Teil des Methans abbauen würden, davon etwas mitbekommen. Als die Menge des Hasenschwanz-Baumwollgrases abnahm, gingen auch die Emissionen zurück.
Auch wenn ähnliche Arten von Permafrost in Kanada oder Russland vorkommen, können die Autoren der Studie nur über die untersuchten schwedischen Standorte etwas mit Sicherheit sagen. Dennoch tragen ihre Ergebnisse zu einem detaillierteren Bild des Permafrosttauschs bei. Laut Mats Björkman, dem Hauptautor der Studie, sollen in weiteren Studien Vorhersagen darüber gemacht werden, ob die heute von Permafrost bedeckten Gebiete feuchter oder trockener werden, um eine bessere Vorstellung davon zu bekommen, wie viel Methan der auftauende Permafrost produzieren könnte.
Aber auch wenn in Zukunft trockenere Bedingungen herrschen könnten, die die Fähigkeit zur Methanaufnahme verbessern, sollte das Ziel darin bestehen, den Verlust des Permafrosts von vornherein zu verhindern, und nicht darin, herauszufinden, ob wir dadurch ein größeres Kohlenstoffbudget haben, als wir dachten. „Der beste Weg, den Treibhauseffekt einzudämmen, ist immer noch, dass die Menschheit ihre Treibhausgasemissionen reduziert.
Kevin McGwin, PolarJournal
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