Das Auftauen des Permafrosts setzt CO2 frei, doch Gesteine können einen Teil aufnehmen

Die Erderwärmung lässt den Permafrost schmelzen und setzt dabei riesige Mengen organischen Kohlenstoffs frei, der seit Jahrtausenden eingeschlossen war. Dieser Kohlenstoff wird, sobald er mineralisiert ist, in Form von Kohlendioxid über Flüsse in die Atmosphäre abgegeben und verstärkt so den Treibhauseffekt. Doch diese Dynamik ist nicht die einzige, die hier eine Rolle spielt. Das Auftauen legt auch bisher geschützte Mineralien frei und beschleunigt deren chemische Verwitterung. Dieser als Gesteinsverwitterung bekannte Prozess kann Kohlendioxid binden, indem er Ionen produziert, die Säure neutralisieren oder Karbonate bilden.

Eine Studie auf dem tibetischen Plateau, wo der Permafrost besonders anfällig ist, zeigt eine komplexe Wechselwirkung zwischen diesen beiden Mechanismen. Die Forscher beobachteten, dass in Gebieten mit durchgehendem Permafrost die CO2-Emissionen durch die Flüsse überwiegen. In Gebieten jedoch, in denen der Permafrost diskontinuierlich oder isoliert ist, dominiert die Gesteinsverwitterung. In diesen Fällen kann das durch die Mineralverwitterung aufgenommene CO2 die Emissionen der Flüsse übersteigen und diese manchmal sogar vollständig ausgleichen.

Das tibetische Plateau mit seinen 780.000 Quadratkilometern an Einzugsgebieten bietet ein ideales Studienfeld für diese Phänomene. Die Flüsse transportieren dort alten organischen Kohlenstoff aus dem auftauenden Permafrost, aber auch anorganischen Kohlenstoff aus der Gesteinsverwitterung. Analysen zeigen, dass der gelöste organische Kohlenstoff in diesen Flüssen zu einem Drittel aus alten Quellen wie Permafrost oder Gestein stammt, während der Rest jüngeren Ursprungs ist. Der anorganische Kohlenstoff stammt teilweise aus der Verwitterung von Karbonaten und Silikaten – Mineralien, die beim Auflösen CO2 binden.

Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass in bestimmten Gebieten die Gesteinsverwitterung bis zu 35 % der CO2-Emissionen der Flüsse aufnimmt. In Regionen, in denen der Permafrost weniger verbreitet ist, kann dieser Prozentsatz sogar 100 % übersteigen, was bedeutet, dass die Aufnahme die Emissionen übertrifft. Dieses Phänomen könnte sich mit der weiteren Erwärmung verstärken, da das Auftauen mehr reaktive Mineraloberflächen freilegt.

Die Gesteinsverwitterung wirkt als natürliches Gegengewicht zu den Kohlenstoffemissionen. Wenn sich Sulfide wie Pyrit oxidieren, setzen sie CO2 frei, doch die Verwitterung von Karbonaten und Silikaten nimmt es auf. Auf dem tibetischen Plateau, wo Karbonate dominieren, mildert dieser Prozess einen Teil der durch das Auftauen verursachten Emissionen. In Gebieten mit hohem Sulfidgehalt könnte die Oxidation dieser Mineralien jedoch die CO2-Emissionen verschlimmern.

Die Flüsse des tibetischen Plateaus setzen derzeit etwa 2,3 Millionen Tonnen Kohlenstoff pro Jahr in Form von CO2 frei. Gleichzeitig nimmt die Gesteinsverwitterung dort etwa 0,8 Millionen Tonnen auf – das entspricht 35 % der fluvialen Emissionen. Diese Zahlen zeigen, dass die geochemischen Reaktionen, auch wenn das Auftauen des Permafrosts alten Kohlenstoff freisetzt, einen bedeutenden Teil davon neutralisieren können.

Diese Entdeckung unterstreicht die Bedeutung, sowohl biologische als auch geologische Prozesse zu berücksichtigen, um die Auswirkungen des Auftauens auf den Kohlenstoffkreislauf zu verstehen. Klimamodelle sollten diese Mechanismen einbeziehen, um die Rolle der Permafrostregionen bei der globalen Erwärmung präzise zu bewerten.

À propos de nos sources

Étude citée

DOI : https://doi.org/10.1038/s41586-026-10664-8

Titre : Rock weathering can counteract river CO2 emissions induced by permafrost thaw

Revue : Nature

Éditeur : Springer Science and Business Media LLC

Auteurs : Liwei Zhang; Aaron Bufe; Joshua F. Dean; Gerard Rocher-Ros; Ryan A. Sponseller; Emily H. Stanley; Jan Karlsson; David E. Butman; Ran Liu; Lijun Hou; Jinzhi Ding; Shilong Piao; Xinghui Xia; Tom J. Battin