E7 Permafrost

Thema

Permafrost ist Boden oder Gestein, der mindestens zwei Jahre in Folge bei oder unter Null Grad bleibt und etwa 24 Prozent der gesamten Landoberfläche der nördlichen Hemisphäre bedeckt. Derselbe Permafrost speichert in sich fast fünfzehnhundert Gigatonnen organischen Kohlenstoffs, fast das Doppelte des Kohlenstoffs, der heute in der gesamten Atmosphäre zirkuliert. Die thermische Struktur von Permafrost wird durch das Gleichgewicht zwischen zwei gegensätzlichen Wärmeflüssen bestimmt: dem klimabedingten Wärmefluss von der Oberfläche und dem langsam ansteigenden geothermischen Wärmefluss von der Basis des Permafrosts selbst.

Die obere Permafrostschicht, die sogenannte aktive Schicht, ist diejenige, die jeden Sommer auftaut und jeden Winter wieder gefriert, und die Dicke dieser aktiven Schicht variiert enorm je nach Region: gerade einmal etwa zwanzig Zentimeter in der kältesten arktischen Tundra, verglichen mit zwischen zwei und drei Metern in subarktischen Gebieten, wo der Sommer den Boden stärker erwärmt.

Die Art und Weise der Wärmeverteilung im Permafrost ändert sich jedes Mal dramatisch, wenn die Bodentemperatur den Punkt überschreitet, an dem das im Boden enthaltene Wasser gefriert oder auftaut. Dieser Punkt hängt von der Beschaffenheit des Bodens selbst, seinem Salzgehalt und dem Druck ab, dem er ausgesetzt ist. Genau an dieser Verbindungsstelle gibt oder absorbiert der Permafrost eine große Menge latenter Wärme, und diese massive Freisetzung oder Absorption von Wärme fungiert als natürlicher Thermostat, der sowohl die Erwärmung als auch die Abkühlung des Permafrosts selbst für die Dauer des Phasenwechsels des darin enthaltenen Wassers verlangsamt.

Durch das Auftauen des Permafrosts im Zuge der Klimaerwärmung werden Kohlendioxid und Methan aus der organischen Substanz freigesetzt, die durch das Auftauen auftaut, und diese Freisetzung von Kohlendioxid und Methan erwärmt das Klima noch mehr, was wiederum das Auftauen des Permafrosts verstärkt und noch mehr Kohlenstoff freisetzt, wodurch eine positive Rückkopplung zwischen dem freigesetzten Kohlenstoff und dem Klima, das ihn erwärmt, geschlossen wird. Methan ist bei dieser Rückkopplung besonders besorgniserregend, da es für jedes freigesetzte Molekül viel mehr Wärme speichert als Kohlendioxid.

Das Auftauen von Permafrost führt auch zu Thermokarst-Abbausenken, einem Absinken des Bodens selbst, das auftritt, wenn das unterirdische Eis, das diesen Boden getragen hat, schmilzt, und diese Thermokarst-Abbausenken verändern irreversibel die Topographie des Geländes, den Abfluss von Wasser über dieses Gelände und die Ökosysteme, die von der vorherigen Struktur des Permafrosts abhängen, mit einem Absinken des Bodens, das in Gebieten, in denen der Permafrost massives Eis enthielt, mehrere Meter betragen kann.

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