Computermodelle zeigen Freisetzung von Kohlenstoff in die Atmosphäre
Eine neue internationale Studie legt nahe, dass bis zum Ende des 21. Jahrhunderts durch klimatische Veränderungen Milliarden Tonnen Kohlendioxid, die in den hohen Breiten der Permafrostgebiete lagern, in die Erdatmosphäre freigelassen werden. Die Studie, die in den Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) vorgestellt wurde, zeigt, dass diese CO2-Freisetzung die Erderwärmung beschleunigen könnte. Die Forschung wurde teilweise durch das COMBINE-Projekt ("Comprehensive modelling of the Earth system for better climate prediction and projection") finanziert, das mit knapp 8 Millionen Euro aus der Haushaltslinie des Themenbereichs "Umwelt" des Siebten Rahmenprogramms EU (RP7) unterstützt wurde. Mit Hilfe von Computermodellierungen, die an der Supercomputing-Anlage der Kommission für Alternative Energien und Atomenergie (CEA) in Frankreich durchgeführt wurden, haben die Forscher aus Kanada, Frankreich, dem Vereinigten Königreich und den Vereinigten Staaten auch herausgefunden, dass durch die Erderwärmung die Böden in den hohen Breiten der Erde, die bislang Kohlendioxid (CO2) speicherten, CO2 freisetzen werden. Das Team um Charles Koven vom Lawrence Berkeley National Laboratory (Berkeley Lab) des Energieministeriums der Vereinigten Staaten sagt, dass diese Ergebnisse den aus einem Modellvergleich gewonnenen Erkenntnissen entgegenstehen, die im vierten Klimabericht aus dem Jahr 2007 des Weltklimarates veröffentlicht wurden. Aus dem Vergleich ging hervor, dass der Klimawandel das Vegetationswachstum in höheren Breiten stimulieren werde, wodurch aus der Atmosphäre mehr Kohlendioxid aufgenommen werde als durch das Auftauen der Permafrostgebiete freigesetzt werde. Allerdings enthält dieses neueste Modell die genauen Abläufe wie Kohlendioxid in hohen Breiten im Laufe der Zeit aufgebaut und wie es wieder freigesetzt wird, wenn der Permafrost taut. Anhand dieser Erkenntnisse konnte das neue Modell im Vergleich zu den Vorgängermodellen einen höheren Kohlendioxidgehalt im Boden voraussetzen und dadurch einen Einblick in die Frage geben, wie schnell Kohlendioxid auf Zersetzung reagiert, wenn sich der Boden erwärmt. Das Team hat vier Simulationen für die Jahre zwischen 1860 bis 2100 durchgeführt, wobei jeweils verschiedene Prozesse für die einzelnen Simulationen angenommen wurden. Die Forscher führten auch ein Szenario ein, bei dem bis 2011 ein sprunghafter Anstieg von 8 Grad Celsius ausgelöst wird. Diese Temperatur liegt über dem internationalen Mittel. Auf der Grundlage der aus dem Modell gewonnen Erkenntnisse wird die höhere Kohlendioxidaufnahme aufgrund einer stärkeren Vegetation durch den höheren Anteil an freigesetztem Kohlendioxid praktisch wieder aufgehoben. "Es ist sehr wichtig, auch Permafrost-Prozesse zu berücksichtigen", so Dr. Koven. "Frühere Modelle hatten die Tendenz, die in höheren Breiten in den Böden gespeicherte Kohlendioxidmenge zu unterschätzen, da sie die Prozesse des Kohlendioxidaufbaus in den Böden nicht berücksichtigten. Unser Modell geht von mehr Kohlenstoff im Boden aus, weshalb durch die Erderwärmung ein großes Problem entsteht." Zusammen mit seinen Kollegen schätzte Dr. Koven wie viel CO2 und Methan von borealen und arktischen Landökosystemen wegen des Klimawandels freigesetzt werden könnten. Die Forscher sagen, dass diese Ökosysteme eine entscheidende Rolle im globalen Kohlenstoffkreislauf spielen, da sie reich an organischem Kohlenstoff sind, der sich im Laufe der Jahrtausend in den Permafrostböden und Torfschichten aufgebaut hat. Sie heben auch hervor, dass der größte Anteil dieses Kohlenstoffs derzeit eingeschlossen ist und nicht recycelt wird. Allerdings könnte ein Teil davon mit der Klimaerwärmung freigesetzt werden, was möglicherweise eine positive Rückwirkung auf den globalen Klimawandel haben könnte. Inzwischen hat die Studie auch einen leichten Anstieg bei der Freisetzung von Methan festgestellt. "Die Leute haben die Vorstellung, dass beim Auftauen des Permafrosts Methan freigesetzt wird", so Dr. Koven. "Aber ob der Kohlenstoff als CO2 oder als Methan freigesetzt wird, hängt von der Hydrologie und anderen Prozessen ab, die von den Modellen kaum gelöst werden können. Es ist möglich, dass die Erwärmung in den hohen Breiten zu Trockenheit in vielen Regionen führt und damit zu weniger Methan-Emissionen, und das genau haben wir herausgefunden. " Den Forschern zufolge müssen weitere Arbeiten durchgeführt werden, um die Prozesse besser zu verstehen, die zur Kohlenstofffreisetzung aus Permafrostböden, zeitweilig gefrorenen Böden und aufgetauten Bodenschichten führen.Weitere Informationen finden Sie unter: Berkeley Lab: http://www.lbl.gov/ PNAS: http://www.pnas.org/
Länder
Kanada, Frankreich, Vereinigtes Königreich, Vereinigte Staaten