In den arktischen und alpinen Regionen der Erde taut der für gewöhnlich gefrorene Permafrostboden aufgrund der globalen Erwärmung auf. Eine kürzlich in der Fachzeitschrift Nature Geoscience veröffentlichte Studie zeigt nun, dass in Gebieten mit abruptem Permafrostauftauen, den sogenannten Thermokarstlandschaften, der Kohlendioxidausstoß aus den Böden deutlich stärker auf die Erwärmung reagiert als in nicht-aufgetauten Regionen.
Feldexperimente und Bodenanalysen
Um die Auswirkungen des Permafrostauftauens auf die Kohlendioxidemissionen zu untersuchen, führte das Forschungsteam Erwärmungsexperimente sowohl in Thermokarst- als auch in nicht-aufgetauten Gebieten durch. Dabei zeigte sich, dass die Erwärmung in den Thermokarstlandschaften einen 5,5-mal stärkeren Anstieg der Kohlendioxidfreisetzung aus dem Boden verursachte als in den nicht-aufgetauten Flächen.
So könnte „die Extrapolation der Erwärmungsreaktion des Boden-CO2-Flusses auf alle Hochland-Thermokarstregionen der nördlichen Hemisphäre zu einer zusätzlichen Freisetzung von 0,4 Gigatonnen Bodenkohlenstoff pro Jahr führen, was etwa einem Viertel der prognostizierten Permafrostboden-Kohlenstoffverluste bis zum Ende des 21. Jahrhunderts entspricht“, so Hauptautor Prof. Yang Yuanhe vom Institut für Botanik der Chinesischen Akademie der Wissenschaften in einer Pressemitteilung.
Die Wissenschaftler analysierten anschließend über 30 potenzielle Einflussfaktoren für diesen Unterschied. Mithilfe von Bodenanalysen, Kernspinresonanzspektroskopie und metagenomischen Sequenzierungen stellten sie fest, dass die stärkere Reaktion hauptsächlich auf die geringere Substratqualität und die höhere Anzahl mikrobieller Gene für den Abbau organischen Kohlenstoffs in den Böden zurückzuführen ist.
Globale Bedeutung noch unklar
Durch Inkubationsexperimente mit Böden aus sechs weiteren Thermokarstgebieten entlang eines 550 Kilometer langen Permafrostgebiets konnten die Forscher zusätzlich zeigen, dass die Temperaturempfindlichkeit der Kohlendioxidemissionen in solchen Landschaften generell erhöht ist.
Obwohl die globale Bedeutung dieser Ergebnisse noch nicht vollständig geklärt ist, unterstreichen die Erkenntnisse die Notwendigkeit, die Auswirkungen des Permafrostauftauens auf den Kohlenstoffkreislauf und die Rückkopplungseffekte mit dem Klimawandel in Zukunftsszenarien einzubeziehen. So berichten die Wissenschaftler, dass die höheren Temperaturen schon jetzt zu einem raschen Auftauen des Permafrosts in den Permafrostregionen der hohen Breiten und Höhenlagen führen. Der besagte Thermokarst tritt in rund einem Fünftel dieser Regionen auf. Etwa die Hälfte des gesamten organischen Kohlenstoffs lagert unter diesen Böden.
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