Tauende Permafrostböden setzen große Mengen organischen Kohlenstoffs frei, der in Flüssen zu Kohlendioxid umgewandelt und an die Atmosphäre abgegeben wird. Ein internationales Forschungsteam unter Beteiligung der LMU München hat nun Hinweise darauf gefunden, dass die chemische Verwitterung von Gesteinen diesem Prozess teilweise entgegenwirkt und Kohlenstoff bindet.

Untersuchungen auf dem tibetischen Hochland

Für die Studie analysierten Forschende aus Deutschland, China, Großbritannien, den USA, Schweden und der Schweiz die CO₂-Bilanz von Fließgewässern auf dem Qinghai-Tibet-Plateau. Das Gebiet gilt als größte zusammenhängende Permafrostlandschaft außerhalb der Arktis und Antarktis.

Das Forschungsteam kombinierte Messungen von CO₂-Emissionen mit chemischen Analysen in 50 Flüssen. Anhand der Daten untersuchten die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler, wie sich unterschiedliche Permafrostbedingungen auf die Kohlenstoffdynamik in den Gewässern auswirken.

Verwitterung als Kohlenstoffsenke

Die Ergebnisse zeigen, dass die chemische Verwitterung von Gesteinen einen erheblichen Beitrag zur Kohlenstoffbindung leisten kann. Über die gesamte untersuchte Region hinweg kompensiert sie im Durchschnitt 35 % der CO₂-Emissionen aus Flüssen.

Dabei hängt die Wirkung stark vom Zustand des Permafrosts ab. In Regionen mit durchgängigem Permafrost werden rund 15 % der Emissionen ausgeglichen. In Gebieten mit nur noch sporadisch vorhandenem Permafrost kann die Kohlenstoffbindung die Emissionen vollständig kompensieren oder sogar übertreffen.

Rolle der Minerale

Nach Angaben der Forschenden beeinflusst auch die Zusammensetzung der Gesteine die CO₂-Bilanz. Die Verwitterung silikatischer Gesteine kann Kohlenstoff binden und somit Emissionen entgegenwirken. Die Verwitterung schwefelhaltiger Minerale wie Pyrit kann hingegen zusätzliche CO₂-Emissionen begünstigen.

Die Forschenden plädieren dafür, in zukünftigen Klimaanalysen neben biologischen auch geologische Prozesse stärker zu berücksichtigen, um die Auswirkungen des Permafrost-Tauens auf den globalen Kohlenstoffkreislauf besser zu verstehen.

„Die Ergebnisse unseres multi-disziplinären Ansatzes zeigen, dass die Gesteinsverwitterung durch den Rückgang des Permafrosts zunehmen und beträchtliche Anteile von CO₂ binden könnte, wodurch anorganische und organische Kohlenstoffkreisläufe auf für den Menschen relevanten Zeitskalen miteinander verknüpft werden“, sagt Dr. Liwei Zhang, Biogeochemiker an der East China Normal University.

Kein Ausgleich für den Klimawandel

Die Forschenden betonen jedoch, dass die beobachteten Prozesse den menschengemachten Klimawandel nicht kompensieren können.

„Die jährlichen menschengemachten CO₂-Emissionen sind um ungefähr den Faktor 100 größer als die CO₂-Aufnahme durch Silikat-Verwitterung. Da wird auch eine kleine Erhöhung der Verwitterungsraten durch das Tauen des Permafrosts nichts ändern. Hier hilft nur eins: Wir müssen die Emissionen drastisch reduzieren“, so Aaron Bufe, LMU-Professor für Sedimentologie und einer der Erstautoren der Studie.

Dennoch liefern die Ergebnisse Erkenntnisse über das Zusammenspiel von biologischen und geologischen Prozessen in Permafrostregionen und deren Einfluss auf die Klimarückkopplung.

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