Die Klimakrise und der Permafrost: "Was wir gerade tun, ist komplett unverantwortlich"

Andreas Richter forscht da, wo es (noch) kalt ist: In der Arktis und in den Alpen schreitet die Klimaerwärmung am schnellsten voran – hier lassen sich wesentliche Mechanismen untersuchen und Daten finden, die nötig sind, um zu erfassen, in welchem Tempo die Erde auf eine unumkehrbare Veränderung zusteuert.

uni:view: Andreas Richter, was machen wir Menschen mit der Arktis?

Andreas Richter: Wer sich mit dieser Region beschäftigt, erkennt schnell, dass der Mensch selbst in den abgelegensten Gebieten der Erde in die Natur eingreift, zum Beispiel Erdöl, Erdgas oder Bodenschätze fördert, mit teilweise enormen Umweltschäden. Diese direkten Eingriffe sind regional und punktuell. Aber auch die indirekten wiegen schwer. Was mich persönlich am meisten verblüfft, ist, dass man Schwermetalle wie Quecksilber in einem überraschend großen Ausmaß in Permafrost-Böden (Anm.: dauerhaft gefrorener Boden) findet. Und nicht nur dort. Schadstoffe und Pestizide, die ganz woanders auf der Welt entstehen, kommen über atmosphärische Luftströmungen in die Polargebiete, werden dort deponiert und reichern sich in der Ernährungskette an. Der Eisbär zum Beispiel, der ja ganz oben in der Nahrungspyramide steht, lagert solche Pestizide dann in seinem Fettgewebe ab. Ja, sogar dort kann man sie finden und zwar nicht zu knapp. Aber ich würde sagen, das Auffälligste ist dann doch, wie der Klimawandel die Gebiete verändert.

uni:view: Weil durch das wärmere Klima die Permafrostböden auftauen und dadurch große Mengen an Kohlenstoff freigesetzt werden? 

Richter: Optisch am auffälligsten sind die Veränderungen durch auftauende Eiskeile und Eislinsen. In den Polargebieten bestehen die Böden nicht nur aus gefrorener Erde, sondern es gibt auch große Mengen an gefrorenem Wasser, die oft mehrere Meter tiefe Keile bilden. Wenn solche Eiskeile auftauen, sackt oft der Boden weg, und das ganze Gelände fällt scheinbar in sich zusammen. Dann entstehen unter Umständen mehrere tausend Quadratmeter große Schlammbecken.

Die Freisetzung von Kohlenstoff per se ist aber natürlich nicht sichtbar. Was man sieht, ist das sogenannte Arctic Greening: So wie in den Alpen die Baumgrenze nach oben steigen kann, verlegt sie sich in der Arktis in Richtung Norden. Und die Verbuschung in der baumlosen Tundra nimmt zu. Aber gravierender sind die nicht sichtbaren Folgen, eben der Abbau riesiger Mengen an Kohlenstoff aus den Böden. 

Veranstaltungstipp:

Am Mittwoch, 12. Mai 2021, 17 Uhr, spricht Andreas Richter im Zuge der ERN-Environmental Engagement Talks zum Thema "The times are a-changin': on feedbacks, thresholds and tipping points in the climate system". Der Vortrag wird auf Englisch und via Zoom abgehalten. Mehr Informationen finden Sie hier.

uni:view: Und diese potenzielle Freisetzung von Kohlenstoff ist das, was Sie in Ihrer Forschung vornehmlich interessiert, weil diese zur besagten Erderwärmung so wesentlich beiträgt? Mich hat eine Studie überrascht, die Sie vor einigen Jahren publiziert haben, die beinahe zuversichtlich geklungen hat. Es ging um sich selbst regulierende Systeme in geothermisch erwärmten Böden. Können Sie darüber mehr erzählen?

Richter: Damals haben wir uns in Island angeschaut, wie sich eine Erwärmung auf den Kohlenstoff im Boden auswirkt. Zunächst einmal arbeiten die Mikroorganismen im Boden durch die Wärme ja rascher und bauen den Kohlenstoff schneller ab – so wie das auch beim Auftauen der Permafrostböden im Zuge des Klimawandels der Fall ist. Das spannende Ergebnis der Studie war, dass sich das System nur wenige Jahre nach dem Beginn der Erwärmung wieder selbständig reguliert hatte.

Das lässt sich so erklären: Verliert man in kurzer Zeit viel Kohlenstoff, verringert sich die den Mikroorganismen zur Verfügung stehende Nahrung, und ihre Population wird ebenfalls reduziert. Dadurch kann wiederum weniger Kohlenstoff abgebaut werden, und somit gelangt weniger CO2 in die Atmosphäre, etwa gleich viel wie vor der Erwärmung. Aber! Man darf nicht vergessen, dass 40 Prozent des Kohlenstoffs aus dem oberen Bodenschichten verloren gegangen sind. Von Zuversicht kann also keine Rede sein. Sollten auch "nur" 40 Prozent des Kohlenstoffs aus dem gesamten arktischen Raum in die Atmosphäre gelangen, hätten wir ein Riesenproblem. 

uni:view: Wir können uns also definitiv nicht ausruhen im Hinblick darauf, dass es diesen Effekt der Selbstregulierung gibt…

Richter: Ob es diesen Effekt in den Permafrostböden der Arktis auch gibt, wissen wir gar nicht. Die polaren Gebiete sind insgesamt relativ schlecht untersucht, abseits der Forschungsstationen. Wenn so ein gerade erwähnter Eiskeil auftaut, ist das ein abrupter Vorgang, der zu einer plötzlichen Änderung der Kohlenstoffspeicherung führt. Passiert das großflächig, kann das zu einem abrupten Klimawandel führen.

Wenn die Eiskeile auftauen, steht schnell alles unter Wasser, da diese Böden oft schlecht drainiert sind. Das heißt, die Mikroorganismen haben zum Abbau des Kohlenstoffes keinen Sauerstoff mehr zur Verfügung. Es entsteht dann weniger CO2 und mehr Methan, ein wesentlich stärkeres Treibhausgas. Wir wissen noch nicht genau, wie viel Eis es in Permafrostböden wirklich gibt. Wir können diesen Prozess also nicht auf die ganze Arktis hochrechnen. Sicher ist nur, plötzliche Änderungen sind sehr viel bedrohlicher als die langsame Erwärmung, die wir einigermaßen gut berechnen können.

uni:view: Dieser Prozess zählt zu den sogenannten Rückkopplungen? Wenn es etwas wärmer wird, kommen neue Prozesse in Gang, die wieder verstärkt zu Erwärmung beitragen, bis Punkte überschritten sind, an denen es nicht mehr rückgängig gemacht werden kann?

Richter: Das ist eine der ganz großen Gefahren: Wenn wir die Klimaerwärmung über gewisse Kippunkte bringen, dann wird das unter Umständen starke, nicht mehr umkehrbare Rückkopplungen verursachen. Dann wird sehr viel Permafrost-Kohlenstoff freigesetzt, der das Klimasystem in eine unbekannte Zukunft bringt. Das zeigen diverse Studien. Was sind solche Kippunkte im Klimasystem? Der Golfstrom zum Beispiel, der sich abschwächen oder zum Erliegen kommen könnte. Dürre oder weitere gravierende Abholzung im Amazonasbecken, so dass es zu einem Zusammenbruch des Regenwalds kommt – der dann zur Savanne wird. Das hätte logischerweise alles sehr gravierende Folgen für das Weltklima.

Welche Maßnahmen halten Sie für nötig, um einen grünen Wandel zu schaffen und die Auswirkungen der Klimakrise einzudämmen? An welchen Schrauben müsste gedreht werden? Diskutieren Sie mit auf derStandard.at!  (© erdgeschoss)

un:view: Lassen sich aus Ihren Forschungsergebnissen Handlungsanweisungen herauslesen, die die Politik umsetzen sollte?

Richter: Was die Politik im Moment macht, ist zielgenau auf einen Punkt hin zu arbeiten, den wir Wissenschafter*innen aber gar nicht genau kennen. Zum Beispiel das "2 Grad Celsius-Ziel". Keine*r macht mehr als das Allernötigste, es wird versucht, alles auszureizen, was gerade noch vertretbar ist. Und das ist die große Gefahr bei dem Ganzen. Wir kennen die Rückkopplung noch viel zu schlecht und können die Kippunkte nicht genau vorausbestimmen, als dass wir uns auf so ein Spiel einlassen sollten. Das Risiko ist da viel zu groß, dass es doch anders kommt. Die einzige Handlungsanweisung, die ich geben kann ist: Man muss jetzt sofort und sehr konsequent an einer Dekarbonisierung der Gesellschaft arbeiten, ganz egal, ob wir den Punkt genau bestimmen können. Das ist das einzige, was uns bleibt. Alles andere ist letztlich fahrlässig.

Das Dilemma lässt sich mit der Corona-Situation vergleichen: Die Politik handelt erst, wenn die Intensivstationen schon überfüllt sind. Aber man muss ja zumindest zwei, drei Wochen, bevor sich abzeichnet, dass sie voll werden, gegensteuern. Die Personen, die jetzt auf den Intensivstationen liegen, sind ja schon vor mehreren Wochen angesteckt worden. 

Beim Klimawandel ist es ähnlich. Wir glauben nach wie vor, eine bestimmte Kohlenstoffmenge in die Atmosphäre abgeben zu können, wodurch die Erderwärmung gerade noch unter den zwei Grad bleibt. Ich sage: Das ist Unsinn, denn wir können nur mit einer gewissen Wahrscheinlichkeit voraussagen, wieviel CO2-Emissionen zu einer bestimmten Erwärmung führen. Außerdem ist es so, dass wir bei zwei Grad Erwärmung unter Umständen schon Prozesse in Gang gesetzt haben, die Rückkopplungen verursachen, die wir nicht mehr stoppen können. Was wir gerade tun, ist meiner Meinung nach unverantwortlich.

uni:view: Angenommen, wir bekommen es nicht hin, die Erwärmung zu stoppen. Was passiert dann mit der Erde?

Richter: Es wird in den nächsten Jahrzehnten vermutlich wärmer, als es in der letzten Million Jahre auf der Erde jemals gewesen ist. Und die Gefahr besteht darin, dass wir dieses System aus dem relativ stabilen Wechsel zwischen Eiszeiten und Warmzeiten in ein anderes System bringen, eines, das man als Hothouse Earth bezeichnen würde. Wenn wir da mal sind, kommen wir nicht mehr zurück in das Klimasystem, das wir jetzt haben. So eine Änderung wäre irreversibel. In diesem Hothouse wären weite Bereiche der Erde nicht mehr für den Menschen nutzbar, es gäbe einen globalen Süden, der zum Teil nicht mehr bewohnbar ist. Der Meeresspiegel wäre gravierend höher, wovon Milliarden Menschen in den Küstengebieten betroffen sind. Und natürlich wäre das Klima ein komplett anderes. 

Eine Erderwärmung um mehrere Grad wird nicht das Ende der Erde sein, es wird auch nicht das Ende der Menschen sein, aber es wird das Ende der Zivilisation sein, wie wir sie jetzt kennen.

Deswegen ist es so wichtig, dass wir wirklich weit weg bleiben von den möglichen Kipppunkten. Als Wissenschafter kann ich absolut nicht verstehen, wie die Gesellschaft so ein Risiko eingehen kann. Weil wir ja Alternativen hätten. Und die würden uns nicht in die Steinzeit zurückwerfen. Es wird keine*r mehr auf Energie verzichten müssen, wir müssen sie nur anders erzeugen. 

uni:view: Vielen Dank für das aufschlussreiche Gespräch! (ak)

Andreas Richter ist Professor für Ökologie und Leiter des Zentrums für Mikrobiologie und Umweltsystemwissenschaft der Universität Wien. Er forscht unter anderem im Bereich terrestrischer Ökosystemökologie, Pflanzen-Mikroben-Interaktionen und Kohlenstoffspeicherung in verschiedenen Ökosystemen, wie den Permafrostböden in der Arktis. (© Universität Wien)