Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Tauende Permafrostböden speichern weniger Kohlenstoff

07.07.2015

Permafrostböden des hohen Nordens verlieren durch steigende Erderwärmung einen Teil ihrer Schutzfunktion gegenüber dem Abbau der organischen Substanz

Er ist so etwas wie der Eisschrank der Erde: Im Permafrostboden, einem dauernd gefrorenen Boden, der im Sommer nur oberflächlich auftaut, ist ein Großteil der Erdvergangenheit tiefgefroren und somit konserviert. Jahrtausende alte Überreste von Pflanzen und Tieren sind dort genauso zu finden wie vereinzelte historische Zeugnisse, aber auch große Mengen des auf der Erde befindlichen Kohlenstoffs.

So ist in den Permafrostböden genauso viel Kohlenstoff gespeichert wie in der Atmosphäre (als Kohlendioxid) und der Vegetation zusammen. Aufgrund des Klimawandels haben diese Permafrostböden zu tauen begonnen.

Dies führt zum Risiko einer verstärkten Freisetzung klimarelevanter Treibhausgase wie Kohlendioxid und Methan. Jetzt haben Wissenschaftler der Leibniz Universität Hannover in einem internationalen Forschungsprojekt herausgefunden, dass die organische Substanz besonders in den permanent gefrorenen Bodenzonen sehr gut mikrobiell abbaubar ist und damit die Klimaerwärmung beschleunigen kann.

In drei Gelände-Expeditionen in die Tundra-Landschaften Nordsibiriens haben Prof. Dr. Georg Guggenberger, Dr. Robert Mikutta, Dr. Olga Shibistova und Norman Gentsch vom Institut für Bodenkunde Bodenproben entnommen und diese untersucht. Der Boden in Permafrostgebieten, bei denen die obere Schicht in den kurzen nördlichen Sommern zwischen ca. 30 und 150 Zentimeter tief auftauen kann, ist immer in Bewegung.

„Durch Frier- und Auftauprozesse der nassen Böden kommt es über Volumenänderungen und hieraus wirkender vertikaler und horizontaler Kräfte zur Einarbeitung des Oberbodens in den Unterboden“, erklärt Professor Guggenberger. Dort sind die Bedingungen für einen Abbau der organischen Substanz durch die Boden-Mikroorganismen aufgrund tiefer Temperaturen und Sauerstoffarmut stark eingeschränkt. Wassersättigung und Sauerstoffarmut ist neben der Dauergefrornis im Permafrost selbst ein wichtiger Grund, weshalb Permafrostböden so viel Kohlenstoff enthalten.

Die Hoffnung der Wissenschaftler war, dass die organische Substanz über Bindung an Bodenminerale auch bei Tauen des Permafrosts gegenüber mikrobiellen Abbau geschützt ist. In wärmeren Regionen binden organische Substanzen sich verstärkt an reaktive Minerale wie etwa Eisen- und Aluminiumoxide, was zu derer Stabilisierung führt. Es zeigte sich jedoch, dass dies im Gegensatz zu tropischen und temperierten Böden nur zum Teil der Fall ist.

Zwar binden insbesondere Tonminerale die organische Substanz in Permafrostböden, jedoch haben reaktive Eisenverbindungen nur einen verminderten Einfluss. Die Wissenschaftler konnten durch Analyse der Zusammensetzung und der Abbaubarkeit der organischen Substanz zeigen, dass ein Teil hiervon bei veränderten Umweltbedingungen rasch als Kohlendioxid in die Atmosphäre gelangen kann.

Allerdings begründen sich diese Ergebnisse zunächst auf Kurzzeiteffekte im Boden. Weitere Studien am Institut für Bodenkunde sollen zeigen, ob es in den sich erwärmenden Böden längerfristig nicht doch zur Stabilisierung der organischen Substanz durch Bildung von Komplexen zwischen Eisenoxiden und organischer Substanz bzw. durch eine zunehmende Aggregierung der Bodenbestandteile kommt.

Ihre Ergebnisse gleichen die Bodenkundler auch mit dem Institut für Erdmessung (Prof. Jürgen Müller, Dr. Akbar Shabanloui) der Leibniz Universität ab; die Forscherinnen und Forscher beobachten die Zu- und Abnahme des Wassers in flüssigem und gefrorenem Zustand via Satellit. Die Satellitenmission Gravity Recovery and Climate Experiment (GRACE) ist seit dem Jahr 2002 im Orbit.

Die lange Zeitspanne der GRACE-Beobachtungen erlaubt nun auch die Bestimmung von kleinen langperiodischen und mehrjährigen Signalen. Anhand der GRACE-Monatslösungen wurden daher die Massenvariationen in der Region des sibirischen Permafrosts bestimmt und untersucht. Dabei konnte im Einzugsgebiet der Lena, das nordöstlich des Baikalsees gelegen ist, bis zum Jahr 2008 eine starke Massenzunahme detektiert werden; seitdem nimmt die Masse wieder leicht ab.

Dies ist ein Anzeichen für langfristige hydrologische Veränderungen im Sibirischen Permafrostregime. In den vergangenen Jahren wurde außerdem eine überdurchschnittliche Erwärmung, verbunden mit einer Zunahme im Niederschlag, in diesem Gebiet beobachtet.

Die Analyse von multispektralen Satellitenbildern zeigte, dass sich Bodensenken, die durch Thermokarst entstanden sind, mit Wasser füllten. Damit nahm die Oberfläche der Seen signifikant zu. Die Seezunahme kann jedoch nur einen Teil der Massenzunahme erklären.

Andere mögliche Ursachen sind eine zusätzliche Speicherung von Wasser im aufgetauten Untergrund. Die Auftautiefe hat in den letzten Jahren um etwa zehn Zentimeter pro Jahr zugenommen. Daher sind die Untersuchungen zur Wasserspeicherung im Untergrund Gegenstand weiterer Forschung. GRACE kann dabei helfen, indem er Randwerte für hydro-logische Modelle liefert.

Hinweis an die Redaktion:
Für weitere Informationen stehen Ihnen Prof. Dr. Georg Guggenberger, Institut für Bodenkunde, Telefon +49 511 762 2623, E-Mail guggenberger@ifbk.uni-hannover.de, und Prof. Dr.-Ing. Jürgen Müller, Institut für Erdmessung, Telefon +49 511 762 3362, E-Mail mueller@ife.uni-hannover.de gern zur Verfügung.

Mechtild Freiin v. Münchhausen | Leibniz Universität Hannover
Weitere Informationen:
http://www.uni-hannover.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Geowissenschaften:

nachricht Weltweit einzigartiger Windkanal im Leipziger Wolkenlabor hat Betrieb aufgenommen
26.04.2017 | Leibniz-Institut für Troposphärenforschung e. V.

nachricht Flechten aus dem Bernsteinwald
25.04.2017 | Georg-August-Universität Göttingen

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Geowissenschaften >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: TU Chemnitz präsentiert weltweit einzigartige Pilotanlage für nachhaltigen Leichtbau

Wickelprinzip umgekehrt: Orbitalwickeltechnologie soll neue Maßstäbe in der großserientauglichen Fertigung komplexer Strukturbauteile setzen

Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter des Bundesexzellenzclusters „Technologiefusion für multifunktionale Leichtbaustrukturen" (MERGE) und des Instituts für...

Im Focus: Smart Wireless Solutions: EU-Großprojekt „DEWI“ liefert Innovationen für eine drahtlose Zukunft

58 europäische Industrie- und Forschungspartner aus 11 Ländern forschten unter der Leitung des VIRTUAL VEHICLE drei Jahre lang, um Europas führende Position im Bereich Embedded Systems und dem Internet of Things zu stärken. Die Ergebnisse von DEWI (Dependable Embedded Wireless Infrastructure) wurden heute in Graz präsentiert. Zu sehen war eine Fülle verschiedenster Anwendungen drahtloser Sensornetzwerke und drahtloser Kommunikation – von einer Forschungsrakete über Demonstratoren zur Gebäude-, Fahrzeug- oder Eisenbahntechnik bis hin zu einem voll vernetzten LKW.

Was vor wenigen Jahren noch nach Science-Fiction geklungen hätte, ist in seinem Ansatz bereits Wirklichkeit und wird in Zukunft selbstverständlicher Teil...

Im Focus: Weltweit einzigartiger Windkanal im Leipziger Wolkenlabor hat Betrieb aufgenommen

Am Leibniz-Institut für Troposphärenforschung (TROPOS) ist am Dienstag eine weltweit einzigartige Anlage in Betrieb genommen worden, mit der die Einflüsse von Turbulenzen auf Wolkenprozesse unter präzise einstellbaren Versuchsbedingungen untersucht werden können. Der neue Windkanal ist Teil des Leipziger Wolkenlabors, in dem seit 2006 verschiedenste Wolkenprozesse simuliert werden. Unter Laborbedingungen wurden z.B. das Entstehen und Gefrieren von Wolken nachgestellt. Wie stark Luftverwirbelungen diese Prozesse beeinflussen, konnte bisher noch nicht untersucht werden. Deshalb entstand in den letzten Jahren eine ergänzende Anlage für rund eine Million Euro.

Die von dieser Anlage zu erwarteten neuen Erkenntnisse sind wichtig für das Verständnis von Wetter und Klima, wie etwa die Bildung von Niederschlag und die...

Im Focus: Nanoskopie auf dem Chip: Mikroskopie in HD-Qualität

Neue Erfindung der Universitäten Bielefeld und Tromsø (Norwegen)

Physiker der Universität Bielefeld und der norwegischen Universität Tromsø haben einen Chip entwickelt, der super-auflösende Lichtmikroskopie, auch...

Im Focus: Löschbare Tinte für den 3-D-Druck

Im 3-D-Druckverfahren durch Direktes Laserschreiben können Mikrometer-große Strukturen mit genau definierten Eigenschaften geschrieben werden. Forscher des Karlsruher Institus für Technologie (KIT) haben ein Verfahren entwickelt, durch das sich die 3-D-Tinte für die Drucker wieder ‚wegwischen‘ lässt. Die bis zu hundert Nanometer kleinen Strukturen lassen sich dadurch wiederholt auflösen und neu schreiben - ein Nanometer entspricht einem millionstel Millimeter. Die Entwicklung eröffnet der 3-D-Fertigungstechnik vielfältige neue Anwendungen, zum Beispiel in der Biologie oder Materialentwicklung.

Beim Direkten Laserschreiben erzeugt ein computergesteuerter, fokussierter Laserstrahl in einem Fotolack wie ein Stift die Struktur. „Eine Tinte zu entwickeln,...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Internationaler Tag der Immunologie - 29. April 2017

28.04.2017 | Veranstaltungen

Kampf gegen multiresistente Tuberkulose – InfectoGnostics trifft MYCO-NET²-Partner in Peru

28.04.2017 | Veranstaltungen

123. Internistenkongress: Traumata, Sprachbarrieren, Infektionen und Bürokratie – Herausforderungen

27.04.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Über zwei Millionen für bessere Bordnetze

28.04.2017 | Förderungen Preise

Symbiose-Bakterien: Vom blinden Passagier zum Leibwächter des Wollkäfers

28.04.2017 | Biowissenschaften Chemie

Wie Pflanzen ihre Zucker leitenden Gewebe bilden

28.04.2017 | Biowissenschaften Chemie