Klimawandel Wegen Permafrostböden: Untertreiben unsere aktuellen Klimamodelle?

11. April 2024, 10:33 Uhr

Wir wissen schon seit einiger Zeit, dass Permafrostböden große Mengen Kohlenstoff speichern. Nur werden diese Böden in Klimamodellen bisher kaum berücksichtigt. Denn während wir es für selbstverständlich nehmen, dass Forschende die Folgen des Klimawandels ausrechnen und abschätzen, zeigt sich hier ganz besonders: Forschung ist immer von einer förderwilligen Politik abhängig, auch wenn es um die derzeit größte Krise der Menschheit geht.

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von Florian Zinner

Wir trampeln zwar täglich munter darauf herum, aber trotzdem ist der Erdboden eine Ressource, über die sich viele kaum Gedanken machen. Vielleicht, weil wir ihn vor lauter Versiegelung und Infrastruktur kaum noch zu Gesicht bekommen und er sich vor allem dann bemerkbar macht, wenn er fehlt – und beim nächsten Starkregen eben nicht nur eine Pfütze, sondern eine gravierende Hochwassersituation bleibt. Wert erfährt Boden am ehesten in der Landwirtschaft – Boden ist die Anbauressource schlechthin und die Art und Weise der Bewirtschaftung entscheidet darüber, wie lange man etwas davon hat.

Der gesunde Erdboden ist aber vor allem auch ein entschiedenes Werkzeug im Kampf gegen die Klimakrise, erklärt Lena Luig von der Heinrich-Böll-Stiftung, die vor Kurzem in Zusammenarbeit mit dem BUND und einer Denkfabrik den Bodenatlas 2024 veröffentlicht hat. "Böden sind die wichtigsten Kohlenstoffspeicher an Land, sie speichern mehr CO2 als Wälder. Schätzungen von 2017 gehen von 680 Milliarden Tonnen Kohlenstoff aus, die weltweit in den oberen dreißig Zentimetern von Böden gespeichert sind."

Permafrostböden: Riesige Kohlenstoffspeicher

Eine besondere Rolle nehmen dabei Permafrostböden ein, also der dauerhaft gefrorene Untergrund in der Nähe der Polargebiete. Permafrostböden können unterschiedlich in Struktur und Alter ausfallen, es gibt je nach Region flache und tiefe Böden, solche dann im Alter von mehreren tausend Jahren. Ihnen sind tendenziell frische Umgebungstemperaturen gemein, mit Temperaturen unter dem Gefrierpunkt im ganzjährigen Durchschnitt.

Permafrost in den Bergen: Gletschereis auf Geröllboden Bildrechte: imago/Pond5 Images

Dass die empfindlich auf die Erderwärmung reagieren, ist keine allzu große Klimaweisheit. Wohl aber die Folgen des Auftauens. Forschende gehen davon aus, dass Permafrostböden zweimal so viel Kohlenstoff speichern wie der gesamte Kohlenstoffgehalt der Atmosphäre. Das Auftauen im Zuge der Erderwärmung gilt als bedeutendes Kippelement im Klimawandel, weil dann große Mengen zusätzlicher Treibhausgase freigesetzt werden können.

Unzureichende Berücksichtigung von Permafrost in Modellen

Trotzdem werden Permafrostböden bei Modellrechnungen noch nicht ausreichend berücksichtigt, monieren Forschende jetzt im Fachblatt Nature Climate Change. Nur zwei von elf Modellen im letzten Weltklimabericht hätten die Wirkung von aufgetauten Permafrostböden einberechnet. "Und die Modelle, die dies tun, verwenden derzeit zu vereinfachte Näherungswerte, die die dynamische Art und Weise, wie Permafrostkohlenstoff bei einer Klimaerwärmung in die Atmosphäre gelangen kann, nicht vollständig erfassen", schreiben die Forschenden. Prozesse, die in der Praxis beobachtet wurden, wie zum Beispiel die Art und Weise, wie abruptes Auftauen des Permafrosts Tümpel und Seen bilden und die Oberflächenhydrologie verändern kann, stünden zudem im Widerspruch zu diesen Näherungswerten, hätten aber große Auswirkungen auf den Permafrostkohlenstoff und seine möglichen Auswirkungen auf das globale Klima.

Eine Beobachtung, die auch Sybill Schaphoff vom Potsdam-Institut für Klimafolgenforschung teilt. Sie beschäftigt sich seit Jahren mit Permafrostböden und Erdsystemmodellen und sagt: Zwar werde von Forschungsgruppen zum Thema Permafrost geforscht, die meisten Modelle im Weltklimabericht hätten aber ohne gerechnet, "weil deren Permafrostmodule der einzelnen Klimamodelle nicht ausreichend getestet werden konnten, um wirklich valide Aussagen zu machen. Aber dadurch unterschätzen wir natürlich die Gefahr an steigenden Temperaturen."

Ich denke, also gerade was die Permafrostböden angeht, werden mögliche Folgen unterschätzt.

Sybill Schaphoff PIK Potsdam-Institut für Klimafolgenforschung

Wie die Forschenden im Fachartikel sieht Sybill Schapphoff die Ursache in der Finanzierung wissenschaftlicher Projekte. Grundlagenforschung zum Klimawandel werde nicht ausreichend finanziert, zudem seien die Bewilligungszeiträume für Projekte zu kurz. Und Fachpersonal für so komplexe Modellrechnungen sei ohnehin rar. "Aber es haben sich auch die Fragestellungen verändert. Die Hauptfinanzierung geht jetzt nun oft in den angewandten Bereich und dabei fällt halt die Grundlagenwissenschaft oft hinten runter."

Finanzierungslücken bei Klima-Grundlagenforschung

Im angewandten Bereich würden vor allem konkrete Lösungen erwartet im Kampf gegen den Klimawandel. Dass es noch Wissenslücken gibt, werde dabei schnell übersehen. Das gelte auch für andere Forschungsbereiche, bestätigt Sybille Schaphoff, zum Beispiel bei der Frage, wie sich Wälder und Vegetation an neue Klimaverhältnisse anpassen. Bei Permafrostböden werde das Problem aber besonders deutlich, weil es in diesem Fall um die Speicherung riesiger Mengen an Kohlenstoff geht. Dass die Rolle von Permafrostböden im letzten Weltklimabericht vernachlässigt wurde, hält Sybille Schaphoff trotzdem für nachvollziehbar: "Man wollte halt nicht Ergebnisse veröffentlichen, die man noch nicht wirklich valide begründen kann. Die sind nicht unbedingt falsch, aber ich denke, also gerade was die Permafrostböden angeht, werden mögliche Folgen unterschätzt."

Und zwar, solange sich die Förderpolitik nicht ändere, sagt Sybill Schaphoff. Die Forschenden im Fachblatt Nature Climate Change kennen die notwendige Größenordnung: Mehrere Millionen Dollar pro Erdsystemmodell seien erforderlich, um die notwendige Infrastruktur und Unterstützung bei der Modellentwicklung bereitzustellen. Eine solche gezielte Finanzierung und hochqualifizierte Softwareentwicklerinnen und Programmierer könnten dazu beitragen, die laufenden Modellverbesserungen zu beschleunigen. Zwar mache die Klimaforschung auch im Permafrostbereich jetzt schon Fortschritte. So hätte sich unser Verständnis darüber, wie Permafrost auftaut und Kohlenstoff freisetzt, in den letzten 15 Jahren drastisch verbessert. Diese Entwicklung sei aber noch nicht in den Erdmodellen sichtbar. Die Forschenden wünschen sich, dass die Finanzierungsmöglichkeiten den klimatischen Herausforderungen entsprechen, mit denen wir konfrontiert sind.

Links/Studien

Der Beitrag Earth system models must include permafrost carbon processes erschien am 18. Januar in Nature Climate Change.

DOI: 10.1038/s41558-023-01909-9