Landmassen avancieren zur tickenden CO2-Bombe

Landmassen nehmen das vom Menschen freigesetzte Kohlendioxid in gigantischen Mengen auf. Auf diese Weise l√§sst sich der anthropogen bedingte Klimawandel aufhalten – sollte man meinen. Doch was zun√§chst nach nat√ľrlicher CO2-Speicherung und somit nach einer guten Nachricht klingt, erweist sich als menschheitsbedrohende Zeitbombe: Durch die Aufheizung der betroffenen Landmassen weicht der Permafrostboden auf, und setzt weitaus gef√§hrlichere Treibhausgase als CO2 frei, etwa Methan. Zudem k√∂nnen ganze √Ėkosysteme kollabieren, weil auch der Boden unterhalb von Binnenseen immer w√§rmer wird.

Die globale W√§rmespeicherung hat unter der Erde (rote Linie), im auftauenden Permafrostboden (gr√ľne Linie) und in den Binnengew√§ssern (blaue Linie) zwischen 1960 und 2020 deutlich zugenommen. Grafik: UFZ

Der Klimawandel hat viele Effekte ‚Äď der bekannteste davon ist die globale Erw√§rmung. Die √ľbersch√ľssige W√§rme wird zu 89 Prozent in den Ozeanen gespeichert, der Rest von Eis und Gletschern, der Atmosph√§re und von Landmassen. Ein internationales Forschungsteam unter Leitung des Helmholtz-Zentrums f√ľr Umweltforschung (UFZ) hat nun die gespeicherte W√§rmemenge an Land (inklusive der Binnengew√§sser) untersucht und deren Verteilung aufgezeigt. Die im Fachjournal Earth System Dynamics ver√∂ffentlichten Berechnungen zeigen, dass dort im Jahr 2020 mehr als das 20-fache im Vergleich zu 1960 gespeichert wurde, wobei der st√§rkste Anstieg unter der Erde stattfand.

Die Zunahme der menschgemachten Treibhausgase in der Atmosph√§re verhindert, dass W√§rme ins All abgegeben wird. Folglich nimmt die Erde stetig mehr Sonnenstrahlung auf, als sie durch W√§rmestrahlung abgeben kann. Diese zus√§tzliche Energie, das zeigen fr√ľhere Studien, wird gespeichert: vor allem in den Ozeanen (89 Prozent), aber auch in den Landmassen der Kontinente (5-6 Prozent), in Eis und Gletschern (4 Prozent) und in der Atmosph√§re (1-2 Prozent).¬†

Dem Forschungsteam unter Leitung des UFZ und mit Beteiligung von Wissenschaftler:innen des Alfred-Wegener-Instituts, Helmholtz-Zentrum f√ľr Polar- und Meeresforschung (AWI), der Vrije Universiteit Brussel und anderer Forschungszentren gelang es, genauer zu quantifizieren, wie viel W√§rme zwischen 1960 und 2020 in den kontinentalen Landmassen gespeichert wurde. Das Ergebnis: Insgesamt wurden dort zwischen 1960 und 2020 23,8 x 1021 Joule W√§rme aufgenommen. Zum Vergleich: Das entspricht in etwa dem 1.800-fachen Stromverbrauch Deutschlands in der gleichen Zeit. Mit einem Anteil von rund 90 Prozent wird die meiste W√§rme bis zu 300 Metern tief in der Erde gespeichert; 9 Prozent der Energie sorgen f√ľr das Auftauen von Permafrostb√∂den in der Arktis, 0,7 Prozent werden in Binnengew√§ssern wie beispielsweise Seen und Stauseen gespeichert. ‚ÄěObwohl die Binnengew√§sser und Permafrostb√∂den weniger W√§rme speichern als die B√∂den, m√ľssen sie dauerhaft beobachtet werden, denn die zus√§tzliche Energie sorgt f√ľr bedeutsame Ver√§nderungen der √Ėkosysteme‚Äú, sagt der UFZ-Forscher Francisco Jos√© Cuesta-Valero, Erstautor der Studie.

Die Quantifizierung der thermischen Energie ist wichtig, weil mit ihrer Zunahme Prozesse einhergehen, die √Ėkosysteme ver√§ndern k√∂nnen und somit Folgen f√ľr die Gesellschaft haben. Dies gilt zum Beispiel f√ľr die dauerhaft gefrorenen B√∂den in der Arktis. ‚ÄěIn Permafrostb√∂den mag die W√§rmemenge zwar nur neun Prozent der kontinentalen W√§rmespeicherung ausmachen, der Anstieg in den letzten Jahren verst√§rkt aber durch das Auftauen des Permafrostes die Freisetzung von Treibhausgasen wie Kohlendioxid und Methan‚Äú, sagt Francisco Jos√© Cuesta-Valero. Nimmt die gespeicherte W√§rmeenergie im Boden zu, erw√§rmt sich die Erdoberfl√§che und gef√§hrdet damit beispielsweise die Stabilit√§t des Kohlenstoffpools im Boden. Auf landwirtschaftlichen Fl√§chen k√∂nnte das die Ernten und damit die Ern√§hrungssicherheit der Bev√∂lkerung gef√§hrden. In Binnengew√§ssern k√∂nnte sich der ver√§nderte thermische Zustand auf die Dynamik der √Ėkosysteme auswirken: Die Wasserqualit√§t verschlechtert sich, der Kohlenstoffkreislauf ger√§t durcheinander; es kommt vermehrt zu Algenbl√ľten, was wiederum die Sauerstoffkonzentration und die Prim√§rproduktivit√§t ver√§ndert und sich damit auf den Fischfang auswirken k√∂nnte.

Originalpublikation:

Francisco José Cuesta-Valero, Hugo Beltrami, Almudena García-García, Gerhard Krinner,
Moritz Langer, Andrew H. MacDougall, Jan Nitzbon, Jian Peng, Karina von Schuckmann, Sonia I. Seneviratne, Wim Thiery, Inne Vanderkelen, and Tonghua Wu. Continental Heat Storage: Contributions from the Ground, Inland Waters, and Permafrost Thawing. Earth System Dynamics. https://doi.org/10.5194/esd-14-609-2023

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