Ein Viertel des gesamten Landes auf der Nordhalbkugel ist ständig gefroren. Die Klimaerwärmung führt jedoch zum Schmelzen des Permafrosts, wodurch Treibhausgase freigesetzt werden, die diesen Prozess weiter beschleunigen. Bericht aus dem Lena-Delta.
Die Bewegung zwischen 1.500 Inseln im Lena-Delta erfordert eine einwandfreie Konzentration: Mit einem Auge müssen Sie auf das Radar schauen, um nicht auf Grund zu laufen, und mit dem anderen Auge müssen Sie den Küstenmarkierungen folgen, die diese endlose Weite von Wasser und Land prägen. Bevor er in Nordsibirien in die Laptevsee mündet, breitet sich der Fluss so weit aus, dass sich seine Ufer am Horizont in neblige Streifen verwandeln.
Die Insel Samoilov zeichnet sich durch ihre Holzhütte am Ufer aus, in der Wissenschaftler und Wildhüter des Reservats leben, das die Flussmündung und die Hänge des Kharaulakh-Kamms bedeckt. Erst jetzt droht eine langsame, aber irreversible Erosion das Haus in die Gewässer der Lena zu tauchen. In Zukunft könnte auch die gesamte Insel verschwinden: Ein starker Anstieg des Wassers infolge des Frühlingsschmelzens des Eises erodiert seine Ufer.
Wie dem auch sei, der Hauptschlag für diese 5 km2 große Insel ist der Rückzug des Permafrosts unter dem Ansturm der Klimaerwärmung. Wir sprechen von Böden, deren obere Schicht in der warmen Jahreszeit auftaut, während die Temperaturen mindestens zwei aufeinanderfolgende Jahre lang unter Null gehalten werden.
"Das Samoilov-Ökosystem ist von potenzieller Zerstörung bedroht", heißt es in einem Artikel in der Zeitschrift Biogeosciences. Die deutsche Frau Julia Boike und ihre Kollegen am Institut für Polar- und Meeresforschung. Alfred Wegener (AWI) wird sich eine solche Aussicht nicht gefallen lassen.
Von April bis September reisen AWI-Mitarbeiter und ihre russischen Kollegen vom Arctic and Antarctic Research Institute und vom Permafrost Institute jedes Jahr nach Samoilov Island, um Veränderungen in Boden und Landschaft sowie den Zusammenhang zwischen Klimaerwärmung und Permafrostauftauen zu untersuchen.
Zwei Drittel der Fläche Russlands
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Die Insel, auf der sich eine moderne Forschungsstation befindet (finanziert vom Institut für Erdölgeologie und Geophysik), wird zu einem beliebten Beobachtungspunkt: Permafrost nimmt 95% Sibiriens und zwei Drittel des russischen Territoriums ein. Im Allgemeinen macht gefrorener Boden ein Viertel der gesamten nördlichen Hemisphäre aus, hauptsächlich in Alaska, Kanada, Grönland, Russland und China.
Westeuropa zeichnet sich durch alpinen Permafrost aus, der in einer Reihe von Gebirgszügen vorkommt. Seine Struktur und Geodynamik unterscheiden sich von gefrorenen Böden in nördlichen Breiten, aber es ist auch empfindlich gegenüber dem Klimawandel. Am 23. August wurden durch die Bewegung des Bodens infolge des Auftauens des Permafrosts acht Menschen in der Nähe des Schweizer Dorfes Bondo weggebracht.
„An einigen Orten wurde der sibirische Permafrost vor sehr langer Zeit im Pleistozän (vor 2,6 Millionen Jahren bis vor 11.000 Jahren) gebildet“, sagt Julia Boike. "Es ist sehr kalt, etwa -9 ° C und reicht bis in eine Tiefe von fast 1.500 Metern im Norden von Jakutien."
„Auf der Insel Samoilov ist es relativ stabil und reich an organischen Stoffen, da Moore vorhanden sind“, fügt sie hinzu und zieht dicke Gummistiefel an, ohne die es unmöglich ist, in der viskosen Tundra der Insel zu laufen. Die jungen Wissenschaftler, die sie begleiten, gehen mit ihr zum Kurungny. Die Nachbarinsel weist komplexe Eisformationen auf, und ihr Relief wird durch Thermokarstablagerungen gebildet (die durch langes Absinken von gefrorenem Land entstehen).
Die Täler, entlang derer AWI-Wissenschaftler sechs Stunden lang laufen, sind voller Bäche. „Wir möchten verstehen, ob dieses Wasser aus saisonalen Niederschlägen oder aus Eisschmelzen bei Bodenveränderungen stammt“, erklärt die Geomorphologin Anne Morgenstern. Sie hat immer ein Notizbuch zur Hand und ihr Rucksack ist voll mit entnommenen Wasserproben.
Riesige Gefriertruhe
Das Schmelzen des Permafrosts in Sibirien und in anderen Regionen, in denen Wissenschaftler Messungen durchführen, ist eine bestätigte Tatsache. Dank Sensoren in mehreren Bohrlöchern (einige wurden bis zu einer Tiefe von 100 Metern gebohrt) konnte das russisch-deutsche Spezialistenteam seit 2006 einen Temperaturanstieg von 1,5 bis 2 ° C verzeichnen.
„Wir beobachten eine Tendenz zur Erwärmung des Bodens und einen Anstieg der Lufttemperatur im Winter“, bestätigt Yulia Boike. - Die Änderung der Temperaturkomponente spiegelt sich im gesamten Gleichgewicht von Energieflüssen, Wasser und Treibhausgasen wider. Eine beunruhigende Schlussfolgerung angesichts der Tatsache, dass die Arktis an der Regulierung des gesamten Erdklimas beteiligt ist.
„Der Permafrost ist ein riesiger Gefrierschrank“, erklärt Torsten Sachs vom Deutschen Geologischen Forschungszentrum (GFZ), das zum achten Mal auf die Insel gekommen ist. "Wenn Sie die Gefriertür offen lassen, wird Ihre Pizza auftauen, Ihr Eis schmilzt und Mikroben beginnen sich auf dieser organischen Substanz zu vermehren." Permafrost setzt organische Substanzen frei, die unter dem Einfluss von Mikroorganismen in Gegenwart von Sauerstoff oder Methan in einer anaeroben Umgebung, beispielsweise auf den Samoilov-Mooren, CO2 freisetzen.
Diese Treibhausgase tragen zu höheren Temperaturen bei, die wiederum zum Auftauen von Permafrost und zur Freisetzung von Gasen führen. Experten nennen dies "den rückwirkenden Prozess von Kohlenstoff im Permafrost". Demnach enthält es 1.500 Gigatonnen Kohlenstoff, doppelt so viel wie in der Atmosphäre.
Zusätzliche Erwärmung
Aber wie hoch sind die Anteile von Kohlendioxid und Methan, die der Boden beim Auftauen abgibt? Letzteres erzeugt übrigens einen 25-mal stärkeren Treibhauseffekt. „Dies ist eine der größten Fragen für die Zukunft“, sagt Gerhard Krinner vom Nationalen Zentrum für wissenschaftliche Forschung.
Die Besorgnis ist umso schwerwiegender, als die bisher gebildeten Modelle des Zwischenstaatlichen Gremiums für Klimawandel die Auswirkungen des Auftauens des Permafrosts nicht berücksichtigt haben. "Die zusätzliche Erwärmung durch Auftauen des Permafrosts beträgt etwa 10%", sagt Gerhardt Krinner. Daher können Treibhausgasemissionen aus Permafrost das Thermometer bis 2100 um 0,3 ºС erhöhen.
Im Labor der Forschungsstation (die mit drei ohrenbetäubenden Brüllgeneratoren auf einer stabilen Temperatur gehalten wird) untersuchen Wissenschaftler Diagramme der Treibhausgasemissionen in die Atmosphäre. Methanspitzen treten im Sommer auf, aber die Datenanalyse bleibt in solch hohen Breiten eine Herausforderung. Die erste Messperiode (2002-2012) wurde ohne automatisierte Ausrüstung durchgeführt, die der 2013 in Betrieb genommenen modernen Basis zur Verfügung steht.
Drei Jahre zuvor hatte Präsident Wladimir Putin bei einem Besuch auf der Insel Samoilov das Gefühl, dass die russisch-deutsche Zusammenarbeit im Bereich Permafrost eine bessere Infrastruktur verdient. Bis zu diesem Moment mussten sich AWI-Mitarbeiter (ihre erste Expedition auf die Insel fand 1998 statt) mit dem Minimum zufrieden geben: in Zelten schlafen, sich mit Brennholz (aus dem Wald entlang der Lena) wärmen und die Hütte der Ranger als Hauptquartier nutzen.
Prozesstempo
Überwinterung war dann unmöglich. „Im Winter konnten wir einfach keine Daten sammeln“, sagt Torsten Sachs. "In einer polaren Nacht musste alle drei Tage Kraftstoff mit einer Temperatur von -40 ° C in den externen Generator eingefüllt werden." Andere Schwierigkeiten bei der Dateninterpretation sind viel vertrauter. Zehn Jahre sind zu kurz, um Veränderungen der Gasströmungstrends langfristig zu erkennen. Darüber hinaus muss die Anzahl der Beobachtungsposten erhöht werden, was in Sibirien, das flächenmäßig mehr als 20-mal größer ist als Frankreich, keineswegs so einfach zu erreichen ist.
In angemessener Entfernung von der Station, die in den Farben der russischen Flagge gestrichen ist, schließt das AWI-Team den Bau eines Iglus ab, in dem 2018 der Computer und die elektronische Ausrüstung des neuen Wetterturms untergebracht werden sollen. Der Glasfaserkokon sollte die notwendigen Bedingungen für stabile Messungen schaffen und Schutz vor den heftigen Winden und Schneestürmen des sibirischen Winters bieten. Wie andere Gebäude auf der Insel steht das Iglu auf Stelzen, um nicht von Bodenbewegungen betroffen zu sein. Beim ersten Wetterturm sank die Erde also innerhalb eines Jahres um 10 Zentimeter.
„An der Verbindung zwischen Klimaerwärmung und schmelzendem Permafrost besteht kein Zweifel mehr“, bemerkt Ingenieur Peter Schreiber, der das Iglu zusammenbaut. "Die Frage ist jetzt, wie schnell der Permafrost weiter schmilzt und wie die Natur auf diesen Prozess reagiert."
Die Natur ist der Hauptmanager bei den Bedingungen der Veränderungen in Sibirien, bemerkt Fjodor Sellahow. Der Leiter der Forschungsstation gibt die Veränderungen zu: „Vor 20 Jahren gab es hier beispielsweise keinen einzigen Baum, sondern nur die für die Tundra typische Vegetation. Auf einer Reise ins Delta im letzten Jahr habe ich 2 Meter hohe Bäume gesehen."
Wie dem auch sei, der aus Jakutien stammende Ureinwohner von Vilyui glaubt nicht an die anthropologischen Ursachen des Klimawandels. „Dies ist der Kreislauf der Natur. Vor 100 Jahren war es hier warm, dann wurde es kalt, und jetzt beginnt eine weitere Erwärmungsphase “, sagt er in seinem Büro, das mit Fossilien aus der Umgebung geschmückt ist.
Mammutstoßzahn
Der Permafrost "schmilzt wahrscheinlich, aber langsam". „Wenn wir einen Mammutstoßzahn aus dem Boden nehmen, stellen wir fest, dass das andere Ende noch im Boden liegt und noch gefroren ist. Dies ist ein Zeichen dafür, dass der Permafrost sehr kalt bleibt “, fährt er fort. Eine unerwartete Folge des Auftauens der Böden im hohen Norden war die Entwicklung der Jagd nach alten Überresten.
Günter Stoof, Spitzname "Molo", versteht die Haltung seiner russischen Freunde. "Die Natur entscheidet, nicht der Mensch", sagt dieser AWI-Techniker, der die längste Zeit auf der Insel verbracht hat. Der 65-jährige schwört, dass diese Saison die letzte seiner Karriere sein wird (48 Expeditionen in die Arktis und in die Antarktis). Der gebürtige Ostdeutsche war das jüngste Mitglied einer fast zweijährigen sowjetischen Expedition (1975-1977), die mit dem Bau einer Basis in der Antarktis beauftragt war. Er hatte die Möglichkeit, die Polarregionen mehr als einmal zu besuchen, sowohl allein als auch in Gruppen.
Sein Lebensweg spiegelt eine andere Geschichte wider, die Zusammenarbeit zwischen der DDR und der UdSSR während des Kalten Krieges. Nach dem Fall der Berliner Mauer wurde ein wissenschaftliches Komitee gebildet, das mit der Festlegung des wissenschaftlichen Forschungsprogramms für ein geeintes Deutschland beauftragt wurde. Er empfahl, die Polarrichtung beizubehalten und um die AWI-Forschungsgruppe in Potsdam herum aufzubauen. „Darunter waren Experten wie Molo und Christine Siegert, die dank ihrer gemeinsamen Arbeit mit der UdSSR 20 Jahre Erfahrung im Studium des Permafrosts hatten“, erklärt Anna Morgenstern.
Die Untersuchung gefrorener Böden wurde in Russland zu Beginn des 20. Jahrhunderts gemäß den strategischen Entscheidungen Moskaus weit verbreitet. Die Politik zur Entwicklung der östlichen und nördlichen Regionen, die reich an Kohlenwasserstoffen und anderen natürlichen Ressourcen sind, könnte ohne den Bau der Transsibirischen Eisenbahn nicht umgesetzt werden. Wie dem auch sei, für die Umsetzung dieses Projekts war es zunächst erforderlich, eine Ingenieurwissenschaft über den allgegenwärtigen Permafrost hier zu bilden.
Ende der 1930er Jahre wurde in Moskau das Permafrost-Institut gegründet. 1960 wurde er nach Jakutsk verlegt. Diese große ostsibirische Stadt steht ebenfalls auf dem gefrorenen Boden. Zwei unterirdische Galerien (in einer Tiefe von 4 und 12 Metern) am Fuße des Instituts bieten „direkten“Zugang zum Permafrost. Die Sandschichten erzählen von der geologischen Geschichte der Stadt, die auf den Schwemmlandvorkommen der Lena errichtet wurde.
Anthrax und Mulden
Schwere Türen halten die Temperaturen unter dem Gefrierpunkt. „Das Schmelzen des Permafrosts ist eine Bedrohung für den Planeten, aber auf der Skala von Jakutien ist alles noch ziemlich stabil“, erklärt der Direktor des Instituts Michail Grigoriev. "Gleichzeitig sind die Folgen des Schmelzens in anderen Regionen, insbesondere in Yamal, stärker spürbar."
Nach dem ungewöhnlich warmen Sommer 2016 begann auf der Halbinsel eine Anthrax-Epidemie (der erste Fall seit 1941 nach Angaben des Moskauer Instituts für Epidemiologie) aufgrund des Auftauens des Permafrosts, in dem sich der Erreger befand. Darüber hinaus sprachen die Zeitungen nach der Entdeckung großer Depressionen erneut über den autonomen Okrug von Yamalo-Nenzen. Sie wurden auch das Ergebnis des Auftauens des Permafrosts. „Die Region ist reich an Gas. Wenn der Boden schmilzt, entstehen Gasblasen, die diese Explosionen erklären “, sagt Michail Grigoriev.
Gleichzeitig wurde auf Samoilov Island, Alaska oder Nordkanada noch kein einziger Fall dieser Art gemeldet. Das globale Netzwerk zur Überwachung des Permafrosts sammelt Daten von über 250 Standorten. Ziel ist es, „Wissen zu bündeln und auch neue Klimamodelle zu validieren“, sagt AWI-Mitarbeiter Hugues Lantuit.
Darüber hinaus gewinnt die Forschung zum alpinen Permafrost an Dynamik. Die Europäische Permafrost-Konferenz im Juni 2018 soll über diese Arbeit berichten, die in der Schweiz aktiv entwickelt wird, in Frankreich jedoch noch in den Kinderschuhen steckt.
Die Küstenerosion und ihre sozioökonomischen Folgen geben Anlass zur Sorge: Ein Drittel der Küste der Welt befindet sich in der Permafrostzone. In der Laptev-See und der Beaufort-See (Nordamerika) kann die Küstenerosion bis zu acht Meter pro Jahr erreichen, was die umliegenden Dörfer zum Umzug veranlasst. Auf der Insel Samoilov ist die Holzhütte an der Küste noch vorhanden. Aber wie lange wird es dauern?
Simon Roger