München (OTS) – München (ots)
– Eine neue im Fachmagazin Nature veröffentlichte Studie zeigt: Das
Auftauen von Permafrostböden führt nicht nur zur Freisetzung von
Kohlenstoff, sondern kann auch dessen Entnahme aus der Atmosphäre
fördern.
– Das internationale Forschungsteam quantifizierte hierfür in Flüssen
des tibetischen Hochlands den Einfluss verschiedener biologischer und
geologischer Prozesse.
– Die Verwitterung von Gestein stellt demnach eine signifikante
Kohlenstoff-Senke dar, die zwischen 15 % und 100 % (im Schnitt 78 %)
der CO2-Emissionen aus Flüssen kompensiert und die mit Abnahme des
Permafrosts stärker wird.
Der Klimawandel führt dazu, dass Permafrostböden auf der ganzen
Welt zunehmend auftauen. Das setzt große Mengen organischen
Kohlenstoffs frei, der in Flüssen zu Kohlendioxid (CO2) umgewandelt
und an die Atmosphäre abgegeben wird – eine positive Rückkopplung,
die den Klimawandel noch weiter antreibt.
Eine kürzlich im Fachmagazin Nature veröffentlichte Studie hat
nun Belege dafür gefunden, dass ein in Klimamodellen bislang kaum
berücksichtigter Effekt diesen Teufelskreis erheblich abschwächen
könnte: Die Verwitterung von Gesteinen.
„Die Erwärmung des Klimas und die Freisetzung von Mineralen in
und unter Permafrostböden führt zu Gesteinsverwitterung und
beeinflusst damit auch den Kohlenstoffkreislauf“, erklärt Aaron Bufe,
LMU-Professor für Sedimentologie und einer der Erstautoren der neuen
Studie.
Wie biologische und geologische Prozesse zusammenwirken und die
CO2-Dynamik in Flüssen von Permafrost-Regionen prägen, war bislang
noch weitgehend unklar. „In unserer Studie haben wir quantifiziert,
wie genau sich das Verhältnis von CO2-Bindung und CO2-Freisetzung
verändert, wenn der Permafrost schmilzt“, so Bufe.
Untersuchungsgebiet: Das tibetische Hochland
Dafür untersuchten die beteiligten Forschenden aus Deutschland,
China, Großbritannien, USA, Schweden und der Schweiz die CO2-Bilanz
von Fließgewässern auf dem Qinghai-Tibet-Plateau – der größten
zusammenhängenden Permafrost-Landschaft außerhalb der Arktis und
Antarktis.
Das Forschungsteam kombinierte Messungen von CO2-Emissionen mit
chemischen Analysen in 50 Flüssen im Quellgebiet der größten
Flusssysteme Asiens – das Untersuchungsgebiet umfasst eine
Gesamtfläche von ungefähr 780.000 Quadratkilometern und erstreckt
sich über Höhenlagen von 1.650 bis 4.820 Metern über dem
Meeresspiegel.
Teile des Untersuchungsgebietes sind von durchgängigem
Permafrostboden geprägt, in anderen Teilen wiederum ist der
Permafrost nur noch sporadisch vorhanden oder ganz verschwunden. Die
Forschenden werteten die räumliche Verteilung der gesammelten Daten
statistisch aus, um Rückschlüsse darauf zu ziehen, wie sich das
Auftauen des Permafrostbodens über Hunderte von Jahren hinweg auf die
Biogeochemie der Flüsse im tibetischen Hochland auswirkt.
Der Einfluss von chemischer Verwitterung ist signifikant
Die überraschende Erkenntnis: Kohlenstoffflüsse aus chemischer
Verwitterung könnten mit fortschreitendem Auftauen des
Permafrostbodens zunehmend an Bedeutung gewinnen und möglicherweise
sogar die CO2-Emissionen aus der Umwandlung von organischem
Kohlenstoff in Flüssen übersteigen.
„Über die gesamte untersuchte Region werden 35 % der CO2-
Emissionen aus Flüssen durch verwitterungsbedingte Bindung von
Kohlenstoff kompensiert“, erklärt Dr. Liwei Zhang, Biogeochemiker an
der East China Normal University, der die Studie zusammen mit Aaron
Bufe leitete. „Interessant ist hierbei, dass dieses Verhältnis stark
von der Beschaffenheit des Permafrosts abhängt.“
Demnach gleicht die Verwitterung in Gebieten mit durchgängigem
Permafrost lediglich 15 % der CO2-Emissionen aus. Dort wo Permafrost
nur noch sporadisch vorkommt kann dieser Wert auf mehr als 100 %
ansteigen. Das deutet darauf hin, dass mit zunehmendem Auftauen des
Permafrosts die Gesteinsverwitterung eine immer wichtigere Rolle
spielt.
„Der Einfluss der Gesteinsverwitterung auf den
Kohlenstoffkreislauf hängt allerdings auch von der Natur der Minerale
ab, die freigesetzt werden“, erklärt Bufe. Wo Silikat-Verwitterung
dominiert, wie es über weite Teile des Qinghai-Tibet-Plateaus der
Fall ist, kann die Gesteinsverwitterung der Freisetzung von
Kohlenstoff aus Permafrostböden entgegenwirken. Die Verwitterung von
Schwefelmineralen wie Pyrit hingegen kann die CO2-Emissionen
verstärken. „Dies ist zum Beispiel im Südosten unseres
Untersuchungsgebietes der Fall“.
Die Rückkopplung besser verstehen
Die geochemischen Muster im Qinghai-Tibet-Plateau werfen laut den
Forschenden ein neues Licht auf die Rolle des tauenden Permafrosts
für das Gleichgewicht zwischen Kohlenstoffquellen und -senken.
Liwei Zhang fasst zusammen: „Die Ergebnisse unseres multi-
disziplinären Ansatzes zeigen, dass die Gesteinsverwitterung durch
den Rückgang des Permafrosts zunehmen und beträchtliche Anteile von
CO2 binden könnte, wodurch anorganische und organische
Kohlenstoffkreisläufe auf für den Menschen relevante Zeitskalen
miteinander verknüpft werden.“
Kann also die Gesteinsverwitterung dem menschengemachten
Klimawandel entgegenwirken? „Leider nein“, sagt Bufe, „Die jährlichen
menschengemachten CO2-Emissionen sind um ungefähr den Faktor 100
größer, als die CO2-Aufnahme durch Silikat-Verwitterung. Da wird auch
eine kleine Erhöhung der Verwitterungsraten durch das Tauen des
Permafrosts nichts ändern. Hier hilft nur eins: Wir müssen die
Emissionen drastisch reduzieren“.
Die Forschenden plädieren dafür, in zukünftigen Klimaanalysen
über den bisherigen Fokus auf biotisch-organische Kohlenstoffprozesse
hinauszugehen und das Gleichgewicht aller Mechanismen ganzheitlich zu
betrachten, um die Nettoauswirkung des Permafrost-Tauens auf den
globalen Kohlenstoffkreislauf und letztlich die Richtung seiner
Klimarückkopplung besser zu verstehen.
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