Zu heiß für Eis

Der Schnee von gestern

Wasser ist Bedingung allen Lebens auf dem Planeten. Entscheidend ist aber auch, in welcher Form es vorkommt. Gerade die großen Eisvorkommen erwarten heiße Zeiten.

Text Werner Sturmberger

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386 Milliarden Kubikmeter Wasser gibt es auf der Erde. Seine geringste Dichte hat H 2 O bei vier Grad. Kühlt es weiter ab, beginnt es bei null Grad zu kristallisieren, wird fest und dehnt sich aus. Das ist der Grund, warum Eisberge schwimmen und gefrierendes Wasser im Winter ungeschützte Rohre wie Felsen sprengen kann. Umgekehrt kann die kristalline Struktur aber auch als Permafrost lose Gesteine und Böden stabilisieren.

Während das Eis in der Arktis auf dem Meer driftet und eine maximal acht Meter dicke Eisschicht bildet, sind die Eismassen der Eisschilde in der Antarktis und in Grönland ungleich größer. Sie sind quasi die planetaren Kühlhäuser und umfassen 26,5 (Antarktis) bzw. 2,85 Millionen Kubikkilometer Eis (Grönland). Wasser lässt sich aber nur als Eis stapeln. Würden die Eisschilde komplett abschmelzen, stiege der Meeresspiegel um 65 Meter an.

Größere Mengen Eis finden sich zudem mit etwa 158.000 Kubikkilometern in den Gletschern – fast die Hälfte von ihnen befindet sich in der Arktis. »Die dauergefrorenen Wassermengen im Permafrost sind dagegen viel schwieriger zu beziffern, da sie sich unter der Erdoberfläche befinden, was ihre Erforschung massiv erschwert und sehr kostspielig macht«, erklärt die Kryosphärenforscherin Annett Bartsch. Von Permafrost spricht man dann, wenn Böden, Sediment oder Gestein mindestens zwei Jahre durchgehend Temperaturen unter dem Gefrierpunkt aufweisen. Die idealen Voraussetzungen dafür gibt es in den Polargebieten mit ihren Tundren, in Teilen des borealen Nadelwalds und im Hochgebirge.

»Permatau« statt Permaf rost Allen Eismassen gemein: Sie werden kontinuierlich weniger. Dabei gibt es keine Zweifel darüber, wer die Tür zum Kühlschrank hat offen stehen lassen: »Nur wenn der anthropogene Anteil in den Klimamodellen berücksichtigt wird, kommen wir zu jenen Ergebnissen, die wir gerade messen. Es ist also davon auszugehen, dass die Eisschmelze auf den menschlich verursachten Anteil zurückzuführen ist«, betont Bartsch. Das Abschmelzen des Permafrostbodens in der nördlichen Polarregion hat sie gemeinsam mit einem Team der Universität Oslo im Auftrag der Climate Change Initiative der esa über 15 Jahre lang dokumentiert: »Dazu haben

Der »IPCC-S onderbericht über den Ozean und die Kryosphäre in einem sich wandelnden Klima« behandelt die Hochgebirgsregionen, Polargebiete, den Meeresspiegelanstieg und Änderungen in den Weltmeeren sowie extreme und abrupte Veränderungen. Er beschäftigt sich auch mit den Folgen und Risiken für tief liegende Inseln, Küsten und Gemeinden, marine Ökosysteme und abhängige Gemeinden sowie mit Risikomanagement und Anpassung. de-ipcc

Jak utsk – Teilrepublik Sa cha Die Stadt wurde auf Permafrostboden erbaut. Laut einer Studie der George Washington University könnten sich bereits ab einer Erwärmung von 1,5 Grad die Gründungen sämtlicher Häuser verformen. Bis 2050 würden damit 54 Prozent aller Wohngebäude der rund 300.000 EinwohnerInnen zählenden Stadt beschädigt werden. 1000 Gebäude sind bereits beschädigt, Straßen und Gehsteige müssen konstant instand gesetzt werden.

wir im Zeitraum von 2003 bis 2017 mittels Satellitendaten die Temperatur der Böden in unterschiedlichen Tiefen errechnet, um Auftautiefe und jährliche Ausdehnung des Permafrosts bestimmen zu können. Auf den Karten sieht man, dass es in diesem Zeitraum große Schwankungen gegeben und sich der Perma frost massiv verändert hat.« Auch der »Sonderbericht über die Ozeane und die Kryosphäre« des Weltklimarats kommt zu dem Schluss, dass die Permafrosttemperaturen steigen.

Arktische Hitzeinseln »Bei den großen Eisschilden sind die Veränderungen recht großflächig und kontinuierlich. Beim Permafrost gibt es dagegen unzählige kleinräumige und teils extreme Veränderungen. Hier überlagern lokale die globalen Signale. Diese können sich dann gegenseitig verstärken«, sagt die Permafrostexpertin. Dort, wo der Boden nur mehr knapp unter null Grad aufweist, können lokale Phänomene, wie etwa die sibirische Rekordhitze oder die Waldbrände vom Juni und Juli dieses Jahres, das Eis zum Schmelzen bringen. So bedingt die von Waldbränden zurückgelassene Asche eine erhöhte Wärmeaufnahme der Böden und der darunter liegenden Erdschichten. Das kann zu einem Auftauen und in weiterer Folge zu einem Absinken des Bodens führen – da Wasser eine geringere Dichte als Eis hat und auch einfach abfließen kann. Die sich bildenden Thermokarstoder Tauwasserseen wiederum begünstigen durch die eigene Erwärmung das Auftauen der umgebenden Bodenschichten.

Der Permafrost schmilzt aber nicht nur in der sibirischen Einöde. Passiert das unter bebautem Land, kann es zu akuten Gefährdungslagen führen: Ende Mai kam es zur größten arktischen Ölkatastrophe seit der Havarie der »Exxon Valdez« 1989, als in der sibirischen Stadt Norilsk ein Kraftstofflager kollabierte – sehr wahrscheinlich aufgrund des schwindenden Permafrosts. Auch die Infrastruktur der für Europa so wichtigen russischen Erdöl- und Erdgaswirtschaft ist zusehends betroffen. Zentrale Förderstätten liegen in der Immer-weniger-Permafrost-Region Jamal. Defekte an Pipelines häufen sich und führen zu zusätzlichen Umweltschäden. Die Tauprozesse betreffen aber nicht nur einzelne Gebäude, sondern gesamte Städte wie Norilsk und Jakutsk.

Sibirische Sinklöcher Neben den regionalen Auswirkungen der Auftauprozesse haben diese einen für das globale Klima entscheidenden Nebeneffekt: »Nach heutigem Erkenntnisstand ist im Permafrost mehr Kohlenstoff gebunden als in der Atmosphäre, wo nach Schätzungen zwischen 760 und 830 Gigatonnen lagern. Taut der Boden, werden diese freigesetzt. Neben den Emissionen menschlicher Aktivitäten würden bei einem Weiter-wie-bisher-Szenario bis zum Ende des Jahrhunderts noch 120 Gigatonnen aus dem Boden entweichen. Das würde einer zusätzlichen Erwärmung zwischen 0,2 und 0,3 Grad entsprechen.«

Warum ist Methan klimaschäd licher als CO 2

Methan verbleibt zwar mit durchschnittlich zwölf Jahren viel kürzer in der Atmosphäre als CO 2 (120 Jahre). Es nimmt aber viel mehr Wärme auf. Es unterstützt zudem die Bildung von Ozon in niedrigen Atmosphärenschichten (das dort als Treibhausgas wirkt) und vermindert die Bildung von kühlenden Schwefelaerosolen, die Sonnenlicht in den Weltraum reflektieren.

Auf einen Zeitraum von 100 Jahren betrachtet ist Methan damit ca. 28 Mal so wirksam wie CO 2 . Selbst kleine Mengen spielen darum eine große Rolle. Anthropogene Methanquellen sind vor allem Viehzucht und Nassreisanbau, aber auch von defekten Gaspipelines, Kohlebergwerken und Müllhalden kann das Gas austreten.

Der Kohlenstoff im Permafrost entweicht aber nicht nur als CO 2 , sondern auch als Methan, das als 28 Mal so klimaaktiv gilt. Es entsteht immer dann, wenn Bakterien unter Ausschluss von Sauerstoff Kohlenstoffverbindungen abbauen. Diese Bedingungen finden sich etwa in der zunehmenden Anzahl von Tauwasserseen. Wo genau Methan in Permafrostregionen entsteht, ist aber noch weitgehend unklar und aktuell Gegenstand mehrerer internationaler Forschungskooperationen. Es gelangt aber nicht nur laufend als Abbauprodukt in die Atmosphäre, es entweicht auch aus Speichern im Permafrost, wo es gasförmig konserviert ist. Annett Bartsch dazu: »2014 entdeckte man in der Jamal-Region ein gigantisches Loch: 30 Meter Durchmesser und 80 Meter tief. Zuerst rätselte man, ob es sich um einen Meteoriteneinschlag handelte. Mittlerweile gilt es als sicher, dass bedingt durch den heißen Sommer 2012 der Permafrost getaut und eine Methanblase explosionsartig entwichen ist.« Man geht davon aus, dass das viel öfter unbemerkt passiert. Da sich die Löcher schnell mit Wasser füllen, erscheinen sie binnen weniger Jahre als Seen auf Satellitenbildern.

Belebte Regionen Während die arktischen Regionen bereits stark unter dem Klimawandel leiden, betrifft dies nur verhältnismäßig wenige Menschen – etwa vier Millionen laut »Sonderbericht über die Ozeane und die Kryosphäre« des Weltklimarats. Deutlich mehr Menschen leben in Hochgebirgslagen – 670 Millionen, die das Schmelzen der Gletscher direkt betrifft. Dort, wo diese besonders stark tauen, hat der Sommerabfluss in Gebirgsflüssen zugenommen. In Regionen mit kleinen und weiter abnehmenden Gletscherflächen wie den Alpen sinkt die Tauwassermenge dagegen. Der Rückgang der Gletscher hat darum unmittelbare Auswirkungen auf die Landwirtschaft und kann zu sinkenden Erträgen führen. Deutlich wird das bereits jetzt in den tropischen Anden und am Hindukusch. Besonders schnell verflüssigen sich Asiens Gletscher. Bereits 2060 oder 2070 könnte die Erderhitzung die Fläche der Gletscher halbiert haben und so die Wasserversorgung der lokalen Bevölkerung gefährden. Die steigenden Temperaturen destabilisieren zudem vom Permafrost gesicherte Schutt- und Felshänge. Das gefährdet lokale Infrastruktur wie Seilbahnen, Straßen, Wanderwege oder Hütten.

Mehr Meer Während das Wasser in Hochgebirgslagen tendenziell knapper wird, kämpfen Inseln und küstennahe Regionen mit einem steigenden Meeresspiegel. 15 Zentimeter stiegen die Ozeane im 20. Jahrhundert – aktuell etwa doppelt so

Ho her So nnblick – Sa lzburg Die steigenden Temperaturen setzen auch Gletschern und alpinem Permafrost zu. Das bedroht lokale Infrastrukturen und Gebäude. Bereits 2001 drohte die Gipfelpyramide des Hohen Sonnblicks (Bundesland Salzburg) mitsamt dem auf 3105 Metern Seehöhe gelegenen Observatorium zusammenzubrechen. Dank massiver bautechnischer Maßnahmen konnte der zerklüftete Fels stabilisiert und ein Absturz des Gipfels verhindert werden.

schnell. »Das können wir mit speziellen Radarsystemen messen. Dazu kombiniert man unterschiedliche Satellitensysteme, um ein möglichst genaues Ergebnis zu bekommen. Bei den jährlichen Anstiegen gibt es zwar sehr große Schwankungen, aber im Mittel steigt der Pegel um 3,2 bis 3,5 Millimeter«, so Annett Bartsch. Ursache des Anstiegs ist einerseits das Abtauen der Eisschilde, aber auch die Erwärmung der Ozeane Jaka rta & Banglad esch und damit die AusdehDer steigende Meeresspiegel bedroht dicht nung der Wassermassen. besiedelte Küstenregionen: Jakarta ist mit Bei einer drastischen 34 Millionen Menschen der zweitgrößte BalReduktion von Treiblungsraum der Welt. Mit Bangladesch ist auch hausgasemissionen und eines der ärmsten Länder der Welt stark bedroht. Ein Zehntel der Landesfläche liegt nur knapp einen Meter über dem Meereseiner Stabilisierung der Erderwärmung deutlich spiegel. Die gefährdete Küstenregion ist Leunter 2 Grad könnte der bensraum von 35 Millionen Menschen und Meeresspiegel bis zum beinhaltet fast ein Drittel des bebaubaren Ende des Jahrhunderts Landes. Global leben bereits jetzt 110 Millionen Menschen unter der Hochwasserlinie. um 30 bis 60 Zentimeter ansteigen. In einem Weiter-wie-bisher-Szenario dagegen um 60 bis 110 Zentimeter.

Strand unter Der Meeresspiegelanstieg ist nicht nur per se problematisch – er intensiviert zudem die Küstenerosion. In der Arktis lässt sich diese schon durch Zeitrafferaufnahmen beobachten und kann bis zu 30 Meter pro Jahr betragen. Sie betrifft aber auch Steilküsten und Strände außerhalb polarer Regionen. Die zunehmende Erosion gefährdet natürliche Schuttzonen wie Strände, Sandbänke, Mangroven und Salzmarschen. Die Wassermassen führen zudem zu einem Anstieg des Grundwasserspiegels, dem Eindringen von Salz in Grund- und Oberflächenwasser und der Versalzung von Böden. Auf den Carteret-Inseln vor Papua-Neuguinea – dort sind 2017 erste Evakuierungsmaßnahmen angelaufen –, auf der Krabbeninsel vor Panama oder auch auf Tuvalu ist vieles davon schon eingetreten. Während solche Szenarien vielerorts noch weit weg sind, wird die mit dem Meeresspiegel steigende Häufigkeit von Extremwetterereignissen alle Küstenregionen betreffen. »Mit dem Rückgang von Gletschern und Eisschilden werden Naturgefahren für Menschen wie Überflutungen, Hochwasser, Lawinen oder Hangrutschungen, aber auch Wasserknappheit und starke Stürme sowohl in den Gebirgen als auch in den Küstenräumen zunehmen«, sagt die Geografin Beate Ratter, die am Sonderbericht des Weltklimarats mitgearbeitet hat. Diese Katastrophen würden auch zunehmend nicht als Einzelereignisse, sondern in Form von Ereignisketten auftreten: »Klimawandel bedeutet nicht nur Gletscherschmelze in von uns weit entfernten Regionen. Seine Wirkungen beeinflussen wie eine Kaskade Wetter und Klima und damit auch vitale gesellschaftliche Bereiche wie Wasser-, Nahrungsversorgung, Verkehr, Energie, Wirtschaft und Gesundheit. In mehreren Fallstudien und Regionen konnte gezeigt werden, wie sich solche Katastrophenkaskaden entspinnen können und wirken.«

Die nächste Eiszeit ko mmt bestimmt?

Der Bericht des Weltklimarats macht zudem deutlich, dass Katastrophenbewältigung ungleich teurer ist als Vorsorge. Doch selbst wenn wir jetzt alle Emissionen stoppen, werden Meeresspiegel und Temperatur weiter steigen, da die bisher eingebrachten Treibhausgase lange nachwirken. Eisschilde, Gletscher und Permafrost werden kontinuierlich abnehmen. Zumindest bis zur nächsten Eiszeit. Erwartet wird diese aber erst in 50.000 Jahren – wenn nichts dazwischenkommt. Laut ForscherInnen des Potsdamer Instituts für Klimafolgenforschung ist die Menschheit aber auf einem guten Weg, die nächste Eiszeit abzusagen. Bereits geringe zusätzliche Kohlenstoffemissionen könnten die Entwicklung der Eisbedeckung auf der Nordhalbkugel über Zehntausende Jahre beeinflussen. CO 2 -Emissionen von 1000 oder 1500 Gigatonnen Kohlenstoff könnten die nächste Eiszeit um mindestens 100.000 Jahre verschieben. Gelingt es, den bisherigen Emissionshöchststand aus dem Jahr 2018 vierzig Mal zu wiederholen, dann ist dieses Ziel erreicht. Zum ersten Mal in der planetaren Geschichte würde eine Eiszeit ausfallen. Es klingt fast paradox: Es wird sich so schnell kein neues Eis bilden, wenn es uns jetzt nicht gelingt, das vorhandene zu konservieren.

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