Methanschleuder Permafrost - wissenschaft.de
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Erde+Klima

Methanschleuder Permafrost

Permafrostaufschluss im sibirischen Lena-Delta: Ein Teil der analysierten Proben stammt von dort. (Foto: UHH/ CEN/ I.Preuss)

Fast ein Viertel der Landfläche auf der Nordhalbkugel der Erde ist vom Permafrost geprägt. Doch der Klimawandel verändert diese Regionen dauerhaft gefrorenen Bodens zunehmend: Der Permafrost beginnt zu tauen. Eine Studie zeigt nun, dass bei diesem Prozess offenbar mehr des klimaschädlichen Treibhausgases Methan produziert wird als gedacht. Bisherige Modelle zu diesem Phänomen müssen demnach deutlich korrigiert werden.

Methan ist ein potentes Treibhausgas, das bis zu 30-mal stärker wirkt als Kohlendioxid. In die Atmosphäre gelangt das Gas nicht nur durch menschliche Aktivitäten. Es wird auch aus vielen natürlichen Quellen freigesetzt. So steigt es zum Beispiel aus Gashydraten am Meeresgrund auf oder wird von tauendem Permafrost freigesetzt. Diese eigentlich dauerhaft gefrorenen Böden enteisen im Zuge des Klimawandels zunehmend – und öffnen dadurch treibhausgasproduzierenden Mikroben Tür und Tor. Denn ohne die Eisschicht erwachen solche Mikroorganismen wieder zum Leben und können das organische Material im Boden zersetzen. Bei diesem Prozess entsteht neben CO2 auch Methan. Doch wie viel? Bisher wurde vermutet, dass im Permafrost vergleichsweise wenig des Treibhausgases gebildet wird. Wissenschaftler um Christian Knoblauch von der Universität Hamburg haben nun jedoch herausgefunden, dass das so nicht stimmt. Im Gegenteil: Permafrostböden scheinen wahre Methanschleudern zu sein.

Stark unterschätzt

Für ihre Untersuchung ließen die Forscher Permafrost-Proben aus der sibirischen Arktis unter Laborbedingungen bei vier Grad Celsius auftauen und beobachteten die Böden dabei insgesamt sieben Jahre lang. Das Ergebnis: Anders als gedacht werden im Permafrost große Mengen Methan produziert – und zwar besonders viel, wenn der Auftau-Prozess unter vollständigem Luftabschluss stattfindet. Ohne Sauerstoff entsteht im Boden demnach genauso viel Methan wie Kohlendioxid, wie das Team berichtet. Daher können die nassen, schlecht belüfteten Böden sogar doppelt so klimaschädlich wirken wie trockenere und sauerstoffreichere, in denen anteilig mehr CO2 als Methan entsteht. „Unsere Studie zeigt erstmals, dass die methanbildenden Mikroorganismen im tauenden Permafrost einen entscheidenden Einfluss auf das Treibhausgasbudget haben“, fasst Knoblauchs Kollegin Susanne Liebner zusammen. Diese Rolle sei in bisherigen Klimamodellen stark unterschätzt worden. Aber wie kam es dazu?

Die Erklärung der Forscher: Bis im Permafrost eingefrorene Mikroben wieder voll aktiv werden und stabile Kulturen bilden, dauert es seine Zeit – im Test Monate bis sogar Jahre. In vielen Experimenten wurde demnach schlicht nicht lange genug beobachtet und der Einfluss der methanproduzierenden Mikroorganismen somit übersehen. Um diesen Fehler zu korrigieren, ließen die Wissenschaftler ihre Ergebnisse in alte Modelle zur langfristigen Bildung von Treibhausgasen im Permafrost einfließen. Ihre erste Hochrechnung zeigt: Bis zu einer Gigatonne Methan und 37 Gigatonnen Kohlendioxid könnten bis zum Jahr 2100 im Permafrost Nordeuropas, Nordasiens und Nordamerikas entstehen. Die Prognose enthält zwar Unsicherheiten: Wie tief werden die Böden bis dahin tatsächlich auftauen und werden sie eher trocken oder nass sein? In jedem Fall ermöglichen die neuen Daten in Zukunft aber genauere Vorhersagen zu den Auswirkungen tauender Permafrostböden auf unser Klima.

Quelle: Christian Knoblauch (Universität Hamburg) et al., Nature Climate Change, doi: 10.1038/s41558-018-0095-z

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