Auftauendes Methaneis: Sibiriens Klimagas-Tresor öffnet sich

Von Volker Mrasek

Ein neuer Klimaschock bahnt sich an: Forscher haben alarmierende Hinweise gefunden, dass der gefrorene Boden im Schelfmeer der Arktis auftaut und eingelagertes Methan freisetzt. Die Folge wäre eine katastrophale Erderwärmung - Methan ist ein noch viel stärkeres Treibhausgas als CO2.

Es ist ein Szenario, das größtes Unbehagen unter Klimaforschern auslöst: Im Meeresboden verstaute Gashydrate - feste Klumpen aus Eis und Methan, konserviert durch tiefe Temperaturen und hohen Druck - werden instabil und setzen riesige Mengen des potenten Treibhausgases Methan frei. Die landen in der Atmosphäre und lassen die Klimaerwärmung noch drastischer ausfallen. Bisher hatte diese Vision etwas von einem akademischen Planspiel: Wissenschaftler warnten lediglich davor, dass es irgendwann einmal so kommenkönnte. Doch höchstwahrscheinlich liegen sie damit nicht ganz richtig: Die Realität holt das düstere Szenario ein.

Sibirische Küste: Am Meeresboden tauen die Methanhydrat-Vorkommen.
AP

Sibirische Küste: Am Meeresboden tauen die Methanhydrat-Vorkommen.

Russische Polarforscher haben jetzt handfeste Hinweise, dass erste Auflösungserscheinungen schon in Gang sind. Sie stammen aus dem weltgrößten Schelfmeer vor der Küste Sibiriens, wo der Kontinentalsockel auf einer Fläche fast sechs mal so groß wie Deutschland sanft in den Arktischen Ozean abfällt. Ihre Daten aus der entlegenen, bisher nur spärlich untersuchten Region präsentieren die Wissenschaftler in dieser Woche bei der Jahrestagung der Europäischen Geowissenschaftlichen Union in Wien.

Im Permafrostboden des bis zu 200 Meter tiefen Schelfmeeres lagern enorme Mengen Gashydrate, gleichsam verkorkt in mächtigen, dauerhaft gefrorenen Sedimentschichten. Der Kohlenstoffgehalt dieser Eis-Methan-Gemische vor der sibirischen Küste wird auf mindestens 540 Milliarden Tonnen geschätzt. "Diese submarinen Hydrate wurden bisher als stabil angesehen", sagt die russische Biogeochemikerin Natalia Schachowa, zurzeit Gastwissenschaftlerin an der Universität von Alaska in Fairbanks. "Doch nach fünf Jahren Forschung auf dem Gebiet müssen wir erkennen, dass das nicht wahr ist."

Der Permafrost wird offenbar porös und hält nicht mehr dicht; schon heute ist das flache Schelfmeer laut Schachowa "eine Quelle von Methan, das in die Atmosphäre geht". Die russischen Forscher haben geschätzt, was geschähe, wenn die Dauerfrost-Versiegelung der sibirischen Schelfböden vollständig wegtaute und das eingebunkerte Methan aus ihnen entwiche. Das Ergebnis: Sein Gehalt in der Erdatmosphäre würde sich womöglich um das Zwölffache erhöhen. "Die Folge wäre eine katastrophale Erwärmung", vermuten die russischen Arktisexperten. Schließlich ist das Treibhauspotential von Methan mehr als 20 mal so groß wie das von Kohlendioxid, gemessen an der Wirkung des einzelnen Moleküls.

Indizien für den Verlust der Froststarre im Meeresboden sammelten Schachowa und andere russische Meeresforscher bei einer Messkampagne während des sibirischen Sommers. Das Schelfmeer ist zu dieser Zeit eisfrei und mit dem Schiff befahrbar. Sein Wasser erwies sich als "hochgradig übersättigt mit gelöstem Methan", berichtet Schachowa. In der Meeresluft habe der Gehalt des Treibhausgases die Normalwerte stellenweise um das Fünffache übertroffen. "Bei Hubschrauberflügen im Flussdelta der Lena sind erhöhte Methan-Konzentrationen noch in 1800 Metern Höhe gemessen worden", so die Geowissenschaftlerin, die eigentlich in einem Meeresforschungsinstitut der Russischen Akademie der Wissenschaften in Wladiwostok tätig ist.

Auch an Land tickt die Methan-Klimabombe: Vor wenigen Jahren haben Wissenschaftler erhöhte Methankonzentrationen in Nordsibirien gemessen. Der sibirische Permafrost gilt als einer der Kipppunkte für das Klima - das hochwirksame Klimagas entsteht dort, wenn Mikroorganismen die gewaltigen Mengen an organischem Material zersetzen, die sich in wärmeren Zeiten hier abgelagert haben und seit Jahrtausenden gefroren sind.

"Notfall für die Forschung"

Dass es langsam kritisch für die submarinen Gashydrate wird, legen auch die Ergebnisse von Offshore-Bohrungen in der Region nahe, an denen Experten des Alfred-Wegener-Instituts für Polar- und Meeresforschung (AWI) beteiligt waren. Dabei zeigte sich: Der Permafrost im flachen Schelf ist gefährlich nahe an der Schwelle zum Auftauen. Drei beziehungsweise zwölf Kilometer vor der Küste lag die Temperatur im See-Sediment mit minus 1 bis minus 1,5 Grad Celsius nur knapp unter dem Gefrierpunkt. Der Dauerfrostboden an Land war dagegen bis zu minus 12,4 Grad kalt. "Das ist ein drastischer Unterschied und der beste Beleg für den kritischen thermischen Status, in dem sich der submarine Permafrost befindet", so Schachowa. Paul Overduin, Geophysiker beim AWI, pflichtet seiner Kollegin bei: "Sie hat Recht: Im Schelfmeer wird es viel eher zu Veränderungen kommen als an Land."

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Die Klimaerwärmung könnte diese Veränderungen auf jeden Fall weiter forcieren. "Sollte das arktische Meereis weiter zurückgehen und der Schelf über längere Perioden eisfrei sein, dann wird natürlich das Wasser in diesen flachen Bereichen viel wärmer", sagt Overduin. Das könne unter Umständen dazu führen, dass tatsächlich der Gefrierpunkt im See-Sediment überschritten werde und der Permafrost auftaue. "Doch es gibt keine Daten dazu, das sind alles nur Vermutungen", schränkt der kanadische Geowissenschaftler ein. Auch Natalia Schachowa muss bei der Frage passen, womit denn nun zu rechnen sei – mit einer allmählichen Ausgasung oder einem abrupten Ausbruch großer Methan-Mengen: "Ob das Jahre, Jahrzehnte oder Jahrhunderte dauert, kann im Moment niemand sagen." Plötzliche starke Methan-Emissionen seien jedenfalls nicht auszuschließen; sie könnten "jederzeit" stattfinden.

Klar ist auf alle Fälle: Durch das Auftauen des arktischen Permafrostbodens "ergeben sich neue potentielle Methan-Quellen, die bisher niemand auf der Rechnung hatte", wie es Laurence Smith formuliert, Professor für Geographie an der University of California in Los Angeles. Auch er forscht über die nordpolaren Frostzonen und erwartet, dass ihr Auftauen "Methan-Schübe befeuert".

Die Sibirien-Expediteure des AWI haben im vergangenen Sommer zusätzliche Messsonden in der Laptewsee abgelassen, einem zentralen Bereich des weitläufigen sibirischen Schelfmeeres. Sie zeichnen nun kontinuierlich die Temperatur am Oberrand des submarinen Permafrostbodens auf. Im August will Paul Overduin sie wieder hochholen. Dann liegen erstmals ganzjährige Daten über die Bedingungen am auftaugefährdeten Grund vor. Man müsste allerdings wesentlich mehr tun, meint eine besorgte Natalia Schachowa. Noch immer sei viel zu wenig bekannt über die fragilen Schelfsedimente mit ihrer für das Klima explosiven Methan-Fracht. Eigentlich, sagt sie, "ist das hier ein Notfall für die Forschung."

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