Küstenerosion in der Arktis verstärkt die globale Erwärmung

Anonim

Der Verlust von arktischen Permafrostablagerungen durch Küstenerosion könnte die Klimaerwärmung durch den Treibhauseffekt verstärken. Eine Studie von AWI-Forschern mit Sedimentproben aus dem Ochotskischen Meer an der Ostküste Russlands zeigte, dass der Verlust von arktischem Permafrost am Ende der letzten Eiszeit zu einem plötzlichen Anstieg der Kohlendioxidkonzentration in der Atmosphäre führte.

Heute ist die genaue Höhe der zukünftigen Zunahme der Treibhausgaskonzentrationen unbekannt. Dies ist teilweise auf die Tatsache zurückzuführen, dass Kohlendioxid nicht nur von Menschen erzeugt wird, die Gas, Kohle und Öl verbrennen; es kann auch durch natürliche Umweltprozesse in die Atmosphäre gelangen. Die positive Rückkopplung zwischen Erwärmung und der Freisetzung von immer mehr Kohlendioxid aus natürlichen Quellen ist eine besondere Bedrohung. Um eine bessere Einschätzung darüber zu ermöglichen, ob und wie solche Entwicklungen möglich sind, untersuchen Klimaforscher Aufzeichnungen aus der Vergangenheit, um Hinweise auf diese Ereignisse zu finden.

Forscher des Alfred-Wegener-Instituts Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung (AWI) haben nun gemeinsam mit Kollegen aus Kopenhagen und Zürich Hinweise auf dieses Phänomen für die arktischen Permafrostregionen gefunden. Wie die Autoren in der Fachzeitschrift Nature Communications über ihre Untersuchungen entlang der Küste des Ochotskischen Ostens in Ost-Russland berichten, konnten sie zeigen, dass vor einigen tausend Jahren große Mengen Kohlendioxid aus dem arktischen Permafrost aufgrund einer schnellen Freisetzung freigesetzt wurden Anstieg des Meeresspiegels. Permafrost ist ein ganzjährig gefrorener Boden bis in Tiefen von mehreren hundert Metern. Einige Gebiete sind seit der letzten Eiszeit vor 20.000 Jahren oder noch länger gefroren. Wie ein riesiger Gefrierschrank konservieren Permafrostböden große Mengen toter Biomasse, hauptsächlich Pflanzenreste. Wenn der Permafrost auftaut, beginnen Bakterien damit, die alte Biomasse abzubauen, und ihr Stoffwechsel setzt die Treibhausgase Kohlendioxid und Methan frei.

Wir wissen jetzt, dass vor ca. 11.500, 14.600 und 16.500 Jahren ein signifikanter und plötzlicher Anstieg des Kohlendioxidgehalts in der Atmosphäre auftrat, aber die Gründe für diese drei raschen Fluktuationen sind nach wie vor wenig bekannt. Um die Ursachen zu untersuchen, machte sich eine Forschergruppe um die AWI-Geologen Dr. Maria Winterfeld und Prof. Dr. Gesine Mollenhauer auf den Weg ins Ochotskische Meer. "Ursprünglich gingen wir davon aus, dass der riesige Fluss Amur enorme Mengen an Pflanzenmaterial aus dem Hinterland mit sich führte, die dann im Wasser zu Kohlendioxid zerfielen. Also sammelten wir Sedimentproben aus dem Meeresboden, die wir analysierten. " Die Ergebnisse waren überraschend: Tief im Sediment fanden die Forscher Hinweise auf Pflanzenreste, die sich auf dem Meeresboden abgelagert hatten. Diese waren mehrere tausend Jahre älter als die umliegenden Lagerstätten, was deutlich machte, dass sie aus extrem altem Permafrost entstanden sein mussten, der aus irgendeinem Grund plötzlich aufgetaut war. Besonders große Mengen dieser Pflanzenreste wurden vor 11.500, 14.600 und 16.500 Jahren ins Meer gespült. Aber die Entladungsrate des Amurs war zu diesen Zeiten nicht signifikant höher.

Gesine Mollenhauer und ihr Team haben die Lösung dieses Rätsels gefunden, als sie die Veränderungen des Meeresspiegels seit der letzten Eiszeit betrachteten. Vor etwa 11.500 und 14.600 Jahren führte ein besonders intensives Schmelzen der Eisschollen zu so genannten Schmelzwasserpulsen - und der Meeresspiegel stieg jedes Mal innerhalb weniger Jahrhunderte um bis zu 20 Meter. "Wir gehen davon aus, dass dies zu einer starken Erosion der Permafrostküste im Ochotskischen Meer und im Nordpazifik führte - ein Phänomen, das wir heute in der Arktis beobachten können." Dadurch konnten große Mengen von mehreren tausend Jahre alten Pflanzenresten in den Ozean gelangen, von denen einige durch Bakterien in Kohlendioxid zerlegt oder im Meeresboden abgelagert wurden.

Um zu bestimmen, ob eine solche Permafrost-Erosion tatsächlich ein Schlüsselfaktor für den Anstieg der globalen Kohlendioxidkonzentration gewesen sein könnte, hat AWI-Kollege Dr. Peter Köhler ein Computermodell zur Simulation des globalen Kohlenstoffkreislaufs verwendet. Durch die Schätzung der Permafrostfläche, die dem Meer zu diesem Zeitpunkt verloren ging, erhielt er Daten über die wahrscheinliche Menge an freigesetztem Kohlendioxid. Die Ergebnisse sind Augenöffner-11.500 und 14.600 Jahren, Erosion der arktischen Permafrost wahrscheinlich beigetragen, um etwa 50 Prozent der Kohlendioxid-Anstieg und 16.500 Jahren auf etwa ein Viertel.

Das AWI-Team hat damit einen Prozess aufgezeigt, der in Zukunft Realität werden könnte. Heute ist die Permafrostküste der Arktis stark erodiert, da sich die Region schnell erwärmt - an manchen Stellen sinkt die Küste mit einer Geschwindigkeit von 20 Metern pro Jahr. Gesine Mollenhauer sagt: "Unsere Ergebnisse zeigen, dass diese Küstenerosion ein wichtiger Prozess ist, aber bisher in Klimamodellen nicht ausreichend berücksichtigt wurde. Solche Effekte müssen in zukünftigen Modellen berücksichtigt werden."

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