Permafrostböden: Die gefrorenen Küsten der Arktis – Ein Lebensraum schmilzt

Das EU-Projekt „Nunataryuk“ erforscht die Permafrostgebiete der Welt. Es untersucht die Folgen für das weltweite Klima und die Bewohner der Arktis. Doch nicht nur das: Zusammen mit Bürgern der arktischen Region werden die Forscher Zukunftsstrategien entwickeln, mit denen die Bevölkerung den Veränderungen in ihrer Heimat begegnen kann.

Permafrostböden prägen ein Viertel der Landmasse auf der Nordhalbkugel. Durch den Klimawandel tauen die arktischen Küsten verstärkt ab und setzen zusätzliche Mengen an Treibhausgasen frei. Ein großes EU-Projekt, das vom Alfred-Wegener-Institut, Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung (AWI) koordiniert wird und an dem auch das Helmholtz-Zentrum Potsdam – Deutsches GeoForschungsZentrum (GFZ) beteiligt ist, untersucht jetzt die Folgen für das weltweite Klima und die Bewohner der Arktis. Doch nicht nur das: Zusammen mit Bürgern der arktischen Region werden die Forscher Zukunftsstrategien entwickeln, mit denen die Bevölkerung den Veränderungen in ihrer Heimat begegnen kann.

Schon die schiere Größe der Permafrostgebiete macht klar, dass sie weltweite Bedeutung haben – nicht zuletzt im Hinblick auf den Klimawandel. Ein Viertel der Landmasse der Nordhalbkugel besteht aus diesen seit Jahrtausenden tiefgefrorenen Böden. Und etwa ein Drittel aller Küsten weltweit liegen in der Permafrostregion, die sich über Alaska, Kanada, Grönland, Skandinavien und Sibirien erstreckt. Schon seit vielen Jahren wissen Forscherinnen und Forscher, dass der Permafrost mit dem Klimawandel immer stärker taut. Dennoch ist bislang weder genau bekannt, welche Konsequenzen das für das globale Klima hat, noch welche Folgen die Menschen vor Ort zu erwarten haben. Noch gibt es zu viele Wissenslücken. In dem EU-Projekt „Nunataryuk” werden deshalb in den kommenden fünf Jahren Wissenschaftler von 27 Forschungseinrichtungen die Permafrostgebiete entlang der Küsten der Welt intensiv erforschen.

Das Besondere: Sie werden intensiv mit einzelnen Gemeinden vor Ort zusammenarbeiten – auch um herauszufinden, wie die Menschen künftig mit dem Auftauen des Bodens zurechtkommen können. „Das Projekt zeichnet sich dadurch aus, dass wir zum einen die globalen Folgen des Auftauens verstehen wollen, mit den Projekten in den verschiedenen Gemeinden aber auch sehr genau schauen, was lokal passiert“, sagt der AWI-Geowissenschaftler Hugues Lantuit, der das Großprojekt koordiniert.

Permafrostböden bestehen zu einem Teil aus uralten tiefgefrorenen Pflanzenresten. Tauen diese auf, werden sie von Bakterien abgebaut, wobei große Mengen der Klimagase Kohlendioxid und Methan frei werden. Das Abtauen des Permafrosts könnte damit künftig den Klimawandel noch verstärken. Wie groß dieser Einfluss auf das Weltklima ist, kann man bislang jedoch kaum einschätzen, weil die Wirkungskette der Tauprozesse nicht umfassend verstanden ist. In mathematischen Klimamodellen wird das Tauen bisher nur recht grob simuliert. „Diese Modelle betrachten den Permafrost als einheitliche Fläche, die von oben nach unten abtaut. Das ist aber zu simpel“, sagt Hugues Lantuit. „An der Küste zum Beispiel bricht Permafrost verstärkt durch Wellenschlag ab – in der gesamten Arktis zieht sich die Küstenlinie mittlerweile pro Jahr um durchschnittlich mehr als einen halben Meter zurück. Das berücksichtigen die Modelle nicht.“ Auch werde das aufgetaute Bodenmaterial mit all seinem klimarelevanten Kohlenstoff und seinen Nährstoffen heute verstärkt über die Bäche und Flüsse in den arktischen Ozean gespült. Auch das bleibe unberücksichtigt. Hinzu kommt eine große Unbekannte: In der Arktis gibt es große Permafrostflächen, die unter dem Meer liegen und damit permanent überflutet sind. Diese flachen Regionen wurden seit der letzten Eiszeit durch den steigenden Meeresspiegel überflutet. Wie stark diese Areale mit dem Klimawandel auftauen könnten, ist ebenfalls kaum bekannt. Lantuit: „In unserem Projekt werden wir daher erstmals eine flächendeckende Karte dieser Gebiete in die Klimamodelle einspielen.“

Um zu messen, wie stark Treibhausgase aus dem Küstengebiet und dem Meer aufsteigen, werden vor Ort vom Flugzeug und Hubschrauber aus die Mengen an Kohlendioxid und Methan in der Luft gemessen. An diesen Messungen ist auch Torsten Sachs vom GFZ beteiligt. „Wir werden wiederholt die Küstenlinien der kanadischen Beaufortsee befliegen, um zu ermitteln, wie viel aufgetautes Permafrostmaterial in die Küstengewässer gelangt und wie viel Kohlenstoff nach der Mobilisierung tatsächlich in die Atmosphäre gelangt .“

Schon heute sind die Menschen an den Küsten der Permafrostgebiete bedroht. Weicht der Boden auf, verlieren Häuser ihren Halt. Trinkwasserleitungen können brechen. Mancherorts schlagen Gas- oder Ölleitungen Leck. Böden werden verschmutzt. Da durch die Flüsse mehr organisches Material aus den Permafrostböden ins Meer gelangt, könnte sich auch die Meeresumwelt verändern. Im positiven Falle könnte sich das Nahrungsangebot für Meerestiere und vor allem Fische erhöhen. Denkbar ist aber auch, dass das Material das Meer trübt und die Wasserqualität verschlechtert. Zudem könnten Schadstoffe oder Krankheitserreger ins Küstenmeer gelangen, die über Jahrtausende im Boden eingefroren waren. „All diese Aspekte interessieren die Menschen vor Ort sehr. Gemeinsam mit ihnen werden wir deshalb in den kommenden fünf Jahren Lösungsstrategien erarbeiten“, sagt Hugues Lantuit. So sollen unter anderem die Böden der Gemeinden genau kartiert werden, um Bereiche zu finden, die weniger stark tauen oder festen Untergrund bieten. Hier können dann neue Häuser sicher errichtet werden. „Uns freut besonders, dass vor allem auch die indigene Bevölkerung mit dabei ist, die seit Jahrtausenden in diesen Gebieten lebt“, sagt Lantuit. Als Symbol für diese ungewöhnliche Art der Kooperation zwischen einem internationalen Forscherteam und Ureinwohnern wird das EU-Projekt „Nunataryuk” genannt. In der Sprache der Inuvialuit, die im Westen der kanadischen Arktis leben, bedeutet das „vom Land zur See“; auf Deutsch etwas frei übersetzt „Küste“.

Quelle: IDW-online