Da taut sich was zusammen

Permafrost bedeutet, dass die Durchschnittstemperatur eines Bodens in mindestens zwei aufeinanderfolgenden Jahren unter null Grad Celsius liegt. Im Sommer taut der Boden an der Oberfläche einen halben bis zwei Meter tief auf, darunter bleibt er gefroren – und das teilweise bis in eineinhalb Kilometer Tiefe. Das kann über Tausende von Jahren so gehen. Auf der Nordhalbkugel trifft diese Permafrost-Definition auf rund ein Viertel der gesamten Landfläche zu. Größtenteils liegen die Gebiete in der Polarregion und deren unmittelbarer Umgebung: Die russische Föderation besteht gut zur Hälfte aus Permafrostboden, in Alaska, Kanada, Grönland oder China sind es ebenfalls große Teile. Aber auch in Skandinavien gibt es Permafrost – und in Deutschland auf der Zugspitze. In der südlichen Hemisphäre können dagegen nur einige eisfreie Oasen rund um die Antarktis mit permanent gefrorenem Boden aufwarten.

Heute ist klar, dass Permafrost eine entscheidende Rolle im Klimawandel spielt – und Hans-Wolfgang Hubberten hat maßgeblich daran mitgewirkt, das herauszufinden. Entsprechend groß ist die Bedeutung, die das Forschungsgebiet in den vergangenen beiden Jahrzehnten gewonnen hat. Auch wegen dieser Relevanz lässt das Thema Hubberten nicht los, obwohl er eigentlich schon im Ruhestand ist und nur noch einen Vertrag über wenige Stunden pro Woche hat.

Als Hubberten sich 1992 auf die Forschung an Permafrost einließ, hatte er schon ein halbes Wissenschaftlerleben als Geochemiker hinter sich – und stürzte sich auf ein Thema, das für viele Kollegen keinen besonderen Reiz versprühte. Was sollte man schon Spannendes in dauergefrorenem Boden finden? Das war die übliche Skepsis damals. Doch Hubberten ahnte, dass da mehr sein musste. „Anfangs, als wir das Institut in Potsdam aufgebaut haben, hatten wir noch so eine Art Sammler- und Jäger-Mentalität“, erzählt er. „Da lief vieles eher zufällig. Wir haben einfach mit den Fachrichtungen angefangen, die wir noch aus DDR-Zeiten am Institut hatten.“ Damals sei es erst einmal darum gegangen, wie der Permafrostboden überhaupt aufgebaut ist, wie er sich im Lauf der Jahrhunderte verändert hat, welche geologischen Entwicklungen an ihm abzulesen waren. „In den vergangenen 20 Jahren haben wir aber gesehen, dass da sehr viel passiert. Und dass die Änderungen große Auswirkungen auf den gesamten Globus haben.“

Sein Kollege Guido Grosse nennt konkrete Zahlen. Sie zeigen eine erschreckende Dimension: „Wir vermuten, dass allein in den oberen Bereichen des Permafrosts 1500 Gigatonnen Kohlenstoff gespeichert sind, die in die Atmosphäre freigesetzt werden könnten“, sagt er mit Verweis auf Hochrechnungen auf Grundlage der Bodenproben und anderer Messungen. „In der Atmosphäre haben wir bislang etwa 800 Gigatonnen. Im Permafrost schlummert also viel Potenzial für ein Katastrophenszenario.“

Das Auftauen des gesamten Permafrosts als Klimabombe halten die beiden Forscher jedoch nicht für sehr wahrscheinlich. Dennoch sei das Problem ernst. Man könne schließlich keinen Treibhausgas-Filter auf die gesamte Region setzen. Wenn der Auftauprozess schon nicht aufzuhalten sei, so lasse er sich zumindest steuern, sagt Grosse.

Denn den Hauptanteil aller Klimagase machten immer noch die menschgemachten Emissionen aus – und je geringer diese seien, desto geringer sei auch das Auftauen des Permafrosts. Neben den langfristigen Effekten für den Klimawandel hat auftauender Permafrostboden auch viele unmittelbare lokale Folgen, die weltweit mehrere Millionen Menschen betreffen können. Häuser, Schulen, Straßen, Flughäfen oder Pipelines sind auf dem gefrorenen Boden gebaut, und wenn er auftaut, droht ihnen ein ernsthaftes statisches Problem. Mitunter müssen ganze Dörfer umgesiedelt werden, so wie es in Kanada und Alaska wegen zunehmender Küstenerosion bereits geschehen ist.

Guido Grosse ist Festgesteinsgeologe und hatte im Studium nichts mit der Permafrost-Forschung zu tun. Doch auch er hat sich mit der Begeisterung dafür schnell infiziert. Bei seiner Diplomarbeit im Jahr 1999 kam er mit dem Thema in Berührung, als er an einer Sibirien-Expedition teilnahm. „Davon war ich so angetan, dass ich meine anschließende Doktorarbeit zum Thema Landschaftsdynamik in Sibirien hier am AWI geschrieben habe“, erzählt er. „Als Postdoc bin ich dann 2006 an die Uni Fairbanks nach Alaska gegangen, habe also in einer Permafrostregion gelebt. Das war ursprünglich für zwei Jahre ge-plant, aber dann wurden sieben daraus, weil die wissenschaftliche Zusammenarbeit mit vielen Arktis-Spitzenforschern dort so toll war.“ 2013 ist er mit einer Forschungsförderung des Europäischen Forschungsrats, einem ERC Starting Grant, zurück nach Deutschland gekommen. „Das war eine einzigartige Möglichkeit, eine eigene Forschungsgruppe in Europa aufzubauen“, sagt Grosse. Jetzt ist er zum Nachfolger von Hans-Wolfgang Hubberten berufen worden.