Waldbrände nähren riesige kohlenstoffspeiende Dolinen in der Arktis – Mother Jones

Diese Geschichte wurde ursprünglich veröffentlicht von Verdrahtet und wird hier als Teil der Klimaschreibtisch Zusammenarbeit.

Ein perfekter Sturm verwüstet die Arktis – buchstäblich. Während sich die Welt erwärmt, entzünden immer mehr Blitzsysteme mehr Torfbrände. Sie verbrennen uraltes vergrabenes Pflanzenmaterial und setzen große Treibhausgaswolken frei, die den Planeten weiter erwärmen. Gleichzeitig ergrünt die Arktis, während Pflanzenarten dank eines gastfreundlicheren Klimas nach Norden marschieren. Das verdunkelt die Landschaft und absorbiert mehr Sonnenenergie, was die Region weiter aufheizt. Es bietet auch mehr Kraftstoff zum Verbrennen; getrocknete Pflanzen über der Erde entzünden sich leichter als Permafrostböden, die aus gefrorenem Schmutz oder Sand oder Kies gemischt mit abgestorbenen Pflanzen bestehen. Aber der Permafrost taut jetzt so schnell auf, dass er massive Dolinen in der Erde mit einer Breite von bis zu 30 Metern und einer Tiefe von 3 Metern erzeugt, ein Prozess, der als Thermokarst bekannt ist.

Neue Forschungen zeigen, wie Waldbrände diese Landzerstörung in Nordalaska verschlimmern. Nach der Analyse von Satelliten- und Flugzeugbildern, die bis in die 1950er Jahre zurückreichen, berechneten Wissenschaftler, dass sich die Thermokarstbildung seitdem um 60 Prozent beschleunigt hat. In den letzten 70 Jahren haben Waldbrände 3 Prozent der Landschaft verbrannt, sind aber für 10 Prozent der Thermokarstbildung verantwortlich.

„Wir haben festgestellt, dass nach Waldbränden die Rate, mit der Thermokarst in der Landschaft auftritt, für mehr als acht Jahrzehnte höher ist“, sagt Pflanzenbiologe Mark Lara von der University of Illinois in Urbana-Champaign, Co-Autor eines Artikels, der die in veröffentlichte Forschung beschreibt Dezember im Journal Eine Erde. Durch die Kraterbildung entstehen Gruben aus geschmolzenem Eis und organischem Material, die weit mehr Sonnenenergie absorbieren als Schnee. „Wenn man diese Gruben über Jahre bis Jahrzehnte verfolgt, beginnen sie zu wachsen und wachsen weiter und werden mit der Zeit immer größer und größer. Und sie alle stammten aus dieser anfänglichen kleinen Depression, nachdem ein Feuer die Tundra zerstört hatte“, fährt er fort.

Tundra erinnert an Trostlosigkeit, aber diese Region ist tatsächlich voller Leben. Es gibt keine hohen Bäume, aber viele Gräser und Sträucher. Diese fangen normalerweise eine Schneeschicht auf dem Boden ein; der schnee isoliert die erde, indem er die energie der sonne in den weltraum zurückwirft. Dies fördert das Wachstum und die Persistenz von Permafrost, der Kohlenstoff im Wert von Tausenden von Jahren speichern kann.

Aber diese Isolierung wird durch den Klimawandel aufgehoben, der die Arktis viermal so schnell aufheizt wie der Rest der Erde. „In einem ungestörten Tundra-Ökosystem wird der Permafrost durch die darüber liegende Vegetation und die organischen Bodenschichten vor dem sich erwärmenden Klima geschützt“, sagt Klimawissenschaftler Yaping Chen von der University of Illinois in Urbana-Champaign, Hauptautor der neuen Arbeit. „Wenn jedoch ein Feuer auftritt, tötet es die Vegetation ab und entfernt die isolierenden organischen Schichten, damit die Wärme entlang des Bodenprofils nach unten dringen kann, das den Permafrost schmilzt.“

Dadurch kann die Vegetation leichter austrocknen und Es gibt mehr Möglichkeiten, sich bei immer häufigeren Gewittern zu entzünden. (Mehr Hitze bedeutet, dass mehr heiße Luft in die Atmosphäre aufsteigt, wodurch Gewitterwolken entstehen.) Heißere Temperaturen aufgrund des Klimawandels lösen bereits das Auftauen aus, das Thermokarst erzeugt, so wie ein Eiswürfel auf Ihrer Arbeitsplatte langsam schmelzen könnte. Aber ein Lauffeuer ist, als würde man eine Flamme an diesen Würfel halten.

Erschwerend kommt hinzu, dass das Lauffeuer den Boden durch Verkohlen verdunkelt, sodass es sich jetzt gleichmäßig aufheizt mehr schnell in die Sonne. Wenn die Landschaft eben ist, wird sich eine ordentliche Grube aus geschmolzenem Eis bilden und wachsen, denn Wasser absorbiert auch leicht Sonnenstrahlung. Die gesamte Vegetation, die zuvor im Eis eingeschlossen war, wird auch auf den Boden der Wassergrube sinken und sie noch mehr verdunkeln.

Permafrost ist im Grunde ein Kühlschrank für organisches Material – und wenn er sich erwärmt und auftaut, beginnen sich Mikroben darin zu vermehren, genau wie sie es auf Ihren Lebensmitteln tun würden, wenn Sie Ihren Kühlschrank ausstecken. Nur diese Tundra-Mikroben kauen Jahrtausende altes organisches Material durch und setzen dabei Methan frei, ein Treibhausgas, das 80-mal so stark ist wie Kohlendioxid. (Wenn es im aufgetauten Permafrost kein stehendes Wasser gibt und das Pflanzenmaterial trockener ist, setzen die Mikroben stattdessen CO2 frei, aber das ist weniger wahrscheinlich, weil die Krater dazu neigen, kleine Teiche zu bilden.)

„Mit Thermokarst setzt man dem Auftauen immer tiefere Permafrostschichten aus, viel effizienter als ohne Thermokarst“, sagt Vladimir Romanovsky, Permafrost-Geophysiker der University of Alaska Fairbanks, der nicht an der Arbeit beteiligt war. „Der Thermokarstprozess kann eine relativ trockene Oberfläche in eine Art Feuchtgebiet verwandeln, und Feuchtgebiete produzieren Methan.“

In der Grube wächst neue Vegetation, und wenn sie stirbt, verrottet sie in dieser feuchten Umgebung und produziert auch planetenerwärmende Gase. Eine Landschaft, die einst ziemlich trocken war, mit im Boden eingeschlossenem Kohlenstoff, stößt jetzt viel aktiver Emissionen aus. Ein allmähliches Auftauen des Permafrosts hätte dies langsam getan, aber die Entstehung von Thermokarst treibt den Prozess auf Hochtouren.

Im Moment sind Klimamodelle einfach nicht in der Lage, eine solche Komplexität zu berücksichtigen. „Derzeit konzentrieren sich die meisten Studien – insbesondere Modellierungsarbeiten – auf das allmähliche Auftauen des Permafrosts, das Kohlenstoff von der Bodenoberfläche freisetzt“, sagt Chen. „Allerdings setzt die Thermokarstbildung uralten Kohlenstoff tief in der Bodensäule einer aktiven Zersetzung aus. Einmal eingeleitet, wird sich der Kohlenstoffverlust aus diesen Horizonten möglicherweise nie wieder erholen.“ Laut einer Studie eines separaten internationalen Wissenschaftlerteams unterschätzen Wissenschaftler die Klimawirkung des Auftauens von Permafrost möglicherweise um 50 Prozent, ohne diese Art von plötzlichem Tauwetter zu berücksichtigen.

In der gesamten Arktis hinterlassen heißere Temperaturen bereits Pockennarben in den Landschaften mit Thermokarstgruben, aber der Klimawandel verändert auch das „Regime“ von Lauffeuern oder die Art und Weise, wie Flammen beginnen und sich verhalten. Heißere Temperaturen erzeugen mehr trockenen Brennstoff, wodurch Brände größer und intensiver werden und somit das Ökosystem und den darunter liegenden Permafrost zerstörerischer werden. Und während die Modellierung des Teams nur Nordalaska betrachtete, sagt Lara, dass dieses Tundrasystem anderen auf der ganzen Welt ähnlich ist, insbesondere in Sibirien. „Diese Region wird gerade erleuchtet und durch Waldbrände wirklich, wirklich stark gestört“, sagt Lara. “Viele der Auswirkungen auf die Menge an Thermokarst könnten auch auf das zutreffen, was sie dort drüben sehen.”

„Es ist wirklich eine Umkehrung eines Systems“, fügt Lara hinzu. “Es ist ziemlich verrückt, wie schnell sich die Dinge ändern.”