Klimawandel: Erdkruste kann mehr Wärme speichern als gedacht

Die Botschaft war unmissverständlich: Um 1,1 bis 6,4 Grad steigen die globalen Temperaturen bis 2100 - je nachdem wie sich der Kohlendioxidausstoß der Menschheit entwickelt. Diese Szenarien für die Erderwärmung hat der Weltklimarat IPCC Anfang 2007 vorgestellt. Am wahrscheinlichsten sei eine Erhöhung um 1,7 bis 4 Grad.

Derart konkrete Zahlen erwecken den Eindruck nahezu perfekter Simulationen des Weltklimas - doch von Perfektion sind die gängigen Modelle noch ein ganzes Stück entfernt. Einer der Faktoren, der in den derzeit genutzten Simulationen nur unzureichend berücksichtigt ist, ist die Erwärmung der Erdkruste. "Bislang sind die Auftauprozesse bis in große Tiefen in den Klimasimulationen nicht berücksichtigt worden", sagt Erich Roeckner vom Hamburger Max-Planck-Institut für Meteorologie.

Forscher weltweit versuchen das zu ändern - aus gutem Grund: Zwar wäre eine größere Speicherung von Wärme in der Erdkruste auf den ersten Blick von Vorteil, weil weniger Wärme in der Atmosphäre und dem Wasser der Ozeane wäre. In Regionen mit Dauerfrostböden aber könnte der Effekt der Wärmespeicherung fatale Folgen haben. Dort eingelagert liegen große Mengen der Klimagase Kohlendioxid und Methan - taut der Boden, entweichen die Gase in die Erdatmosphäre, die Erderwärmung wird verstärkt, wie Roeckner im Gespräch mit SPIEGEL ONLINE erklärt.

Daher ist es entscheidend die Wärmespeicherkapazitäten der Erdkruste vor allem in diesen Regionen besser abschätzen zu können. Ein kanadisch-spanisches Forscherteam hat nun die Erwärmung tieferer Erdschichten genauer untersucht und kommt zu dem überraschenden Schluss, dass dort generell wesentlich mehr Wärme gespeichert wird, als bislang angenommen.

Modell reicht 600 Meter tief

"Gängige Klimamodelle könnten die Speicherung von Wärme im Untergrund unterschätzen", erklärt Jesus Fidel González-Rouco von der Universität Madrid. Grund dafür sei, dass man bislang in den Modellen nur die oberste, zehn Meter dicke Schicht der Erdoberfläche berücksichtige. González-Rouco und seine Kollegen von der kanadischen St. Francis Xavier University haben untersucht, welche Energiemengen in Tiefen bis zu 600 Metern gebunkert werden können. Das Ergebnis: Im Vergleich zum gängigen Modell mit zehn Metern Tiefe erhöht sich die Wärmespeicherung um den Faktor sechs bis sieben.

Der Effekt könne wichtig sein, wenn man Energiebilanz und Klimawandel für das nächste Jahrhundert berechnen wolle, schreiben die Forscher "Der Untergrund der Kontinente kann womöglich die künftige Erderwärmung dämpfen", erklären die Forscher auf Anfrage von SPIEGEL ONLINE. Sie verweisen zudem darauf, dass in den Tiefen gespeicherte Wärme wieder zurück in die Atmosphäre entweichen kann - auch davon wären Energiebilanzen und biogeochemische Prozesse betroffen.

Konkrete Aussagen, etwa um wie viel Grad die Erderwärmung infolge der unterirdischen Energiespeicherung gedämpft wird, wollen die Wissenschaftler freilich nicht wagen. Man müsse das erweiterte Bodenmodell in die Klimasimulationen mit einbauen, um Rückkopplungsprozesse berücksichtigen zu können, erklären sie.

Forscher wollen über Konsequenzen nicht spekulieren

Erich Roeckner, der am Max-Planck-Institut für Meteorologie mit Klimamodellen arbeitet, ist skeptisch, ob der Effekt tatsächlich relevant genug fürs Weltklima ist. "Der Wärmeaustausch in den Ozeanen und in der Atmosphäre verläuft viel schneller als die Wärmeleitung im Erdboden", sagt er. Daher werde die Wärmespeicherung in tieferen Bodenschichten die Erwärmung an der Erdoberfläche "nur unwesentlich" verzögern.

Trotzdem liefert die Studie seiner Meinung nach "wertvolle Hinweise" - und zwar in Bezug auf Permafrostböden. González-Rouco und seine Kollegen hatten bei ihren Simulationen nämlich festgestellt, dass die größte Wärmemenge von Erdmassen in den hoch gelegenen Gebieten der Nordhalbkugel gespeichert wird, besonders in Eurasien. Genau dort liege die Zone der Dauerfrostböden, der im globalen Klimawandel eine entscheidende Rolle zufalle. "Das hat wahrscheinlich Auswirkungen auf das Klima in Permafrostregionen", sagt González-Rouco. Wie diese Auswirkungen aussähen, darüber könne man zum gegenwärtigen Zeitpunkt aber nur spekulieren. Weitere Untersuchungen seien nötig, betonte der spanische Wissenschaftler.

Sein Hamburger Kollege Roeckner bestätigte, dass die Klimamodelle an dieser Stelle unzureichend sind. Das Auftauen der Dauerfrostböden werde die globale Erwärmung beschleunigen. Um diesen Effekt zu berücksichtigen, müssten die Modelle in Zukunft bis in mehrere hundert Meter Tiefe gehen. Dies ist nach Roeckners Meinung aber in erster Linie für Dauerfrostböden wichtig. Für das übrige Festland der Kontinente sei ein solch detailliertes Tiefenmodell nicht notwendig.