#Arktis: Von der CO₂-Senke zur Quelle

Der Permafrostboden und die borealen Nadelwälder der Arktis haben über Jahrtausende hinweg als verlässliche Kohlenstoffsenken gedient. Doch nun führt der voranschreitende Klimawandel offenbar dazu, dass sich dieser Trend immer mehr umkehrt. Wie Forschende herausgefunden haben, geben mittlerweile ein Drittel der untersuchten arktischen Gebiete mehr CO₂ ab als sie aufnehmen. Selbst immer weiter in den Norden vordringende Vegetation kann diesem Effekt demnach nicht ausreichend entgegenwirken.

Der hohe Norden galt lange Zeit als effektive Kohlenstoffsenke. So sind in den dauerhaft gefrorenen Permafrostböden der kargen Tundra zum Beispiel große Mengen CO₂ in Form von nicht zersetztem, gefrorenem organischen Material gespeichert. Auch die borealen Nadelwälder, die sich unter anderem über Kanada, Russland und Norwegen erstrecken, nehmen im Zuge der Fotosynthese das Treibhausgas Kohlendioxid auf und binden es in ihren Geweben. Doch der Klimawandel ist gerade dabei, die Arktis nachhaltig zu verändern. Zum Beispiel kommt es im Norden immer häufiger zu Waldbränden und die Klimaerwärmung lässt die Permafrostböden tauen. Wirkt sich das auch auf die Funktion der Arktis als globale Kohlenstoffsenke aus?

Trendumkehr im hohen Norden

Um das herauszufinden, haben Forschende um Anna-Maria Virkkala vom Woodwell Climate Research Center in den USA nun den bisher umfangreichsten Datensatz dazu ausgewertet. Er stammt von 200 Messstationen, die über rund 30 Jahre hinweg monatlich Daten zu Fotosynthese und Primärproduktion sowie zur Atmungsaktivität von Böden und Vegetation in verschiedenen Teilen der Arktis gesammelt haben. Aus diesen Informationen ließ sich ermitteln, wie sich die Netto-CO₂-Bilanz an diesen Standorten zwischen 1990 und 2020 entwickelt hat. In der Datenbank sind dabei sowohl die Dynamik dieser Kohlenstoffbilanz im Jahresverlauf als auch wichtige jüngere Veränderungen des Klimas sowie die steigende Waldbrandgefahr im Norden erfasst.

Das Ergebnis: Nach Jahrtausenden als Kohlenstoffsenke scheint sich die Arktis immer mehr zu einer Quelle zu entwickeln, wie Virkkala und ihre Kollegen herausgefunden haben. Bereits ein Drittel der untersuchten Flächen stoßen demnach im Jahresverlauf mehr CO₂ aus als sie aufnehmen. Rechnet man die Emissionen aus Bränden hinzu, steigt dieser Anteil sogar auf 40 Prozent, wie das Team berichtet. „Wir haben zwar festgestellt, dass viele nördliche Ökosysteme immer noch als Kohlenstoffsenken fungieren, aber die Quellregionen und Brände heben einen Großteil dieser Nettoaufnahme auf und kehren langjährige Trends um“, betont Virkkala.

Selbst die Vegetation schützt kaum

Auch das zunehmende Waldwachstum in Gebieten, die früher zu kalt für diese Art von Vegetation waren, scheint dem negativen Trend kaum etwas entgegensteuern zu können. Zwar bedeutet mehr und länger im Jahr bestehende Vegetation theoretisch, dass insgesamt auch mehr CO₂ in Bäumen gespeichert werden kann, aber nur zwölf Prozent der grüner gewordenen Flächen wiesen auch tatsächlich eine solche Bilanz auf. Den größten Effekt hatte die neue „Begrünung“ in den Sommermonaten, wenn Sonnenschein genug Fotosynthese ermöglichte. Doch im Winter überwogen dann vielerorts wieder die CO₂-Emissionen, die zum Beispiel mit tauendem Permafrost einhergingen, so das Team.

„Der Kohlenstoffkreislauf in der Permafrostregion beginnt sich wirklich zu verändern“, betont Virkkala. „Unsere Studie könnte ein Warnzeichen für größere Veränderungen sein und bietet eine Karte von Orten, die wir in den kommenden Jahrzehnten besser überwachen müssen.“

Quelle: Anna-Maria Virkkala (Woodwell Climate Research Center, Falmouth, MA, USA) et al., Nature Climate Change, doi: 10.1038/s41558-024-02234-5

© wissenschaft.de – Anna Manz