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Direction: Mirjam Dumont / Stop Motion: Mirjam Dumont, Cris Wiegandt / Support: Volkswagen Stiftung, PIK (Potsdam Institute for Climate Impact Resarch), Climate KIC (Knowldge & Innovation Community), Senatsverwaltung für Bildung, Wissenschaft und Forschung Berlin / Thanks to: Aufgeheizt Team/ Stefan Akku/ Jean Marie Tisch/ Phoebe Snow/ Jule Tesa/ Werkstatt Naunyn Street / © aufgeheizt 2011

Beispielvideo Permafrost

This is a video made by the "Aufgeheizt" project team in 2012 to demonstrate how a stop motion film can be used to explain one of the effects of climate change that scientists are witnessing.

Permafrost: So könnte ein Text von euch aussehen:

 Die Bedeutung von Permafrostböden für den Klimawandel

Ungefähr ein Fünftel der Erdoberfläche ist von Böden bedeckt, die dauerhaft gefroren sind – den sogennanten Permafrostböden. Sie sind vor allem dort zu finden, wo es besonders kalt ist – in Sibirien, Kanada und Alaska. Der Klimawandel macht sich besonders in diesen Regionen deutlich bemerkbar: Die Temperaturen steigen dort stärker als an den meisten anderen Orten auf dem Planeten. Dies liegt an Verstärkungsmechanismen wie zum Beispiel dem Abschmelzen des Eises in den arktischen Ozeanen. Es führt dazu, dass die Sonnenstrahlen weniger reflektiert werden und dadurch zur Erwärmung beitragen können.

Durch den stärkeren Temperaturanstieg reagieren die Permafrostböden besonders empfindlich auf das sich ändernde Klima und tauen nach und nach auf.

Das Besondere an Permafrostböden ist, dass sie riesige Mengen an Kohlenstoff bis hin zu einigen Metern Tiefe im Boden lagern – zum Beispiel in Form von toten Pflanzen (Wurzeln, Holzstücke, Blattgerippe) oder von alten Tierresten (Knochen, Zähne, Geweihe). Neueste Schätzungen gehen davon aus, dass die Menge an Kohlenstoff in den Permafrostböden etwa doppelt so groß ist wie die Menge an Kohlenstoff in der gesamten Atmosphäre (in Luft ist Kohlenstoff hauptsächlich in Form von CO2 zu finden).

Die Pflanzen- und Tierreste im Boden sind oft viele Tausende von Jahren alt. Sie haben sich im Boden erhalten, weil dieser bisher gefroren war und die Mikroben, die im Boden leben, nicht aktiv genug waren, den Kohlenstoff zu zersetzen. Wenn nun die Bodentemperaturen steigen, „wachen“ die Mikroben sozusagen aus ihrem Winterschlaf auf und beginnen damit, den im Boden lagernden Kohlenstoff zu zersetzen. Das gleiche passiert, wenn man zum Beispiel den Stecker vom Kühlschrank zieht: solange es schön kalt ist, ist alles ok – aber wenn es plötzlich wärmer wird, werden die Bakterien und Pilze (Mikroben) aktiv. Das Essen im Kühlschrank wird schlecht.

Diese Zersetzung des Kohlenstoffs im Boden stellt ein zusätzliches Problem für das Klima dar. Denn bei diesem Prozess wird CO2 und Methan freigesetzt. Beides sind Treibhausgase, die Wärme speichern und damit den einmal in Gang gesetzten Klimawandel weiter verstärken. Experten nennen so etwas eine „positive Rückkopplung“.

Es wird wärmer -> Permafrostböden tauen auf -> Mikroben zersetzen Kohlenstoff im Boden -> CO2 und Methan werden freigesetzt -> das Klima erwärmt sich noch weiter.

Um zu verstehen, welche Folgen die Klimaerwärmung haben kann, ist es wichtig, dass wir die Stärke solcher Rückkoppelungen im Klimasystem abschätzen können – das heißt, dass wir beurteilen können, wieviel CO2 und Methan aus den Permafrostböden in Zukunft entweichen können. Andererseits müssen wir überlegen, ob es durch das Umsetzen von Klimapolitik möglich ist, diesen Prozess rechtzeitig zu stoppen und damit eine weitere Erwärmung zu vermeiden.

Für alle, die mehr wissen wollen, gibt es hier noch ein paar interessante Links zum Thema Permafrost und Klimawandel (z.B. zur Frage, warum Methan in Permafrostböden eine besondere Rolle spielt):

 

Von: Thomas Schneider von Deimling und Dinah Stratenwerth

Ein wissenschaftlicher Text zum Thema Permafrost

Beispiel für einen positiven Rückkopplungsmechanismus im Klimasystem

Ungefähr ein Fünftel der Erdoberfläche ist von so genannten Permafrostböden bedeckt. Dies sind Böden in Klimazonen, in welchen es kalt genug ist für die Bildung von dauerhaft gefrorenen Schichten im Untergrund. Solche klimatischen Bedingungen herrschen insbesondere in Sibirien, Kanada und Alaska, wo die Erwärmung während der Sommermonate nicht stark genug ist, um tief genug in den Untergrund zu dringen und die dort gefrorenen Bodenschichten aufzutauen. Die Dicke von Permafrost kann von ein paar wenigen Metern bis hin zu mehreren Hundert Metern reichen – je nach lokalem Klima.

Auf Grund von Verstärkungsmechanismen im Klimasystem (d.h. wegen positiver Rückkopplungen) erwärmen sich die hohen nördlichen Regionen – durch den Klimawandel bedingt – besonders stark. Dies kann man beispielsweise durch Bohrloch-messungen an Hand der Temperaturentwicklung der letzten Jahrzehnte überprüfen (Osterkamp et al., 2009). Als Folge dieser Erwärmung tauen Permafrostböden auf – mit unmittelbaren negativen Folgen für die dortige Infrastruktur (dies macht sich schon heute bemerkbar, beispielsweise durch das Einstürzen von Gebäuden und Brücken). Eine andere Folge wird jedoch schwerer wiegen:

Permafrostböden zeichnen sich durch eine extrem hohe Konzentration an organischem Material aus. Experten schätzen, dass etwa 1700 Milliarden Tonnen Kohlenstoff in diesen Böden lagern (Tarnocai et. al, 2009) – ungefähr die doppelte Menge wie in der gesamten Atmosphäre (wo Kohlenstoff überwiegend als Kohlendioxid vorkommt). Dieser im Boden vorhandene Kohlenstoffspeicher konnte bisher dank seiner kalten Temperatur für viele Tausende von Jahren existieren. Durch großflächiges Auftauen von Permafrost wird es jedoch zu einem sprunghaften Anstieg in der Aktivität von Bodenmikroben kommen, welche das aufgetaute organische Material zersetzen. Als Folge hiervon entweicht Kohlendioxid (und zu deutlich geringeren Anteilen Methan) in die Atmosphäre.

Dies ist ein Beispiel für einen positiven Rückkopplungsmechanismus, da die durch das Auftauen der Permafrostböden freigesetzten Treibhausgase die globale Erwärmung verstärken – und als Folge hiervon zu weiterem Auftauen von Permafrostböden führen, weiterer Treibhausgasfreisetzung und damit verbundener Erwärmung, usw.

Wenn wir die globalen Folgen der Klimaerwärmung verstehen wollen, ist es ganz entscheidend, dass wir die Stärke solcher Rückkopplungen im Klimasystem abschätzen können – das heißt, dass wir beurteilen können, wie viel CO2 und Methan aus den Permafrostböden in Zukunft entweichen kann (Schneider von Deimling et al., 2012). Andererseits versuchen wir auch abzuschätzen, ob es durch das Umsetzen von Klimapolitik möglich ist, diesen Prozess rechtzeitig zu stoppen und damit eine weitere Erwärmung zu vermeiden.

Referenzen

Osterkamp, T. E., Jorgenson, M. T., Schuur, E. A. G., Shur, Y. L., Kanevskiy, M. Z., Vogel, J. G., and Tumskoy, V. E.: Physical and Ecological Changes Associated with Warming Permafrost and Thermokarst in Interior Alaska, Permafrost and Periglacial Processes, 20, 235-256, 2009.

Tarnocai, C., Canadell, J. G., Schuur, E. A. G., Kuhry, P., Mazhitova, G., and Zimov, S.: Soil organic carbon pools in the northern circumpolar permafrost region, Global Biogeochemical Cycles, 23, GB2023, 2009.

Schneider von Deimling, T., Meinshausen, M., Levermann, A., Huber, V., Frieler, K., Lawrence, D. M., and Brovkin, V.: Estimating the near-surface permafrost-carbon feedback on global warming, Biogeosciences, 9, 649-665, 2012.