In Kürze:
- Tauender Permafrost setzt Kohlenstoffdioxid frei, das sich in der Atmosphäre anreichert.
- Eine neue Studie zeigt, dass die getaute Region durch Gesteinsverwitterung auch als Kohlenstoffsenke fungieren kann.
- Für das tibetische Hochland errechneten Forscher eine Reduzierung der CO₂-Emissionen von bis über 100 Prozent, wenn Silikat-Minerale vorhanden waren.
Hohe Temperaturen und warmes Klima führen dazu, dass Permafrostböden auftauen. Dies setzt bekanntlich große Mengen organischen Kohlenstoffs frei, der in Flüssen zu Kohlendioxid (CO₂) umgewandelt und an die Atmosphäre abgegeben wird. Nun hat ein Geologe der Ludwig-Maximilians-Universität München zusammen mit Kollegen einen Einflussfaktor entdeckt, der diesem Effekt teilweise entgegenwirkt.
Schlüsselpunkt sei die Freisetzung von Mineralen in und unter den tauenden Permafrostböden, was Gesteine verwittern lässt, die den Kohlenstoffkreislauf ihrerseits beeinflussen. Zwar war dieses Zusammenspiel von biologischen und geologischen Prozessen bereits bekannt, doch deren Tragweite bislang unterschätzt.
Permafrost unter der Lupe
Erforscht haben die Wissenschaftler aus Deutschland, China, Großbritannien, USA, Schweden und der Schweiz diesen Effekt, indem sie die CO₂-Bilanz von Fließgewässern gemessen haben. Als Untersuchungsgebiet wählten sie die größte zusammenhängende Permafrost-Landschaft außerhalb der Arktis und Antarktis: das Qinghai-Tibet-Plateau.
Das Forschungsteam kombinierte Messungen von CO₂-Emissionen mit chemischen Analysen in 50 Flüssen im Quellgebiet der größten Flusssysteme Asiens. Insgesamt umfasste das Untersuchungsgebiet eine Fläche von rund 780.000 Quadratkilometern – mehr als die doppelte Fläche Deutschlands – und erstreckt sich über Höhenlagen von 1.650 bis 4.820 Meter über dem Meeresspiegel.
Ein Teil des Untersuchungsgebiets war dabei von durchgängigem Permafrostboden geprägt, während in anderen Teilen der Permafrost nur noch sporadisch vorhanden oder ganz verschwunden ist.
Die Forscher werteten die räumliche Verteilung der gesammelten Daten statistisch aus, um Rückschlüsse darauf zu ziehen, wie sich das Auftauen des Permafrostbodens über Hunderte Jahre hinweg auf die Biogeochemie der Flüsse im tibetischen Hochland auswirkt.
Der Einfluss von chemischer Verwitterung ist signifikant
Die überraschende Erkenntnis: Kohlenstoffflüsse aus chemischer Verwitterung könnten mit fortschreitendem Auftauen des Permafrostbodens zunehmend an Bedeutung gewinnen und möglicherweise sogar die CO₂-Emissionen aus der Umwandlung von organischem Kohlenstoff in Flüssen übersteigen.
„Über die gesamte untersuchte Region werden 35 Prozent der CO₂-Emissionen aus Flüssen durch verwitterungsbedingte Bindung von Kohlenstoff kompensiert“, erklärt Studienleiter Dr. Liwei Zhang von der East China Normal University. „Interessant ist hierbei, dass dieses Verhältnis stark von der Beschaffenheit des Permafrosts abhängt.“
Demnach gleicht die Verwitterung in Gebieten mit durchgängigem Permafrost lediglich 15 Prozent der CO₂-Emissionen aus. Dort, wo Permafrost nur noch sporadisch vorkommt, kann dieser Wert auf mehr als 100 Prozent ansteigen. Das deutet darauf hin, dass mit zunehmendem Auftauen des Permafrosts die Gesteinsverwitterung eine immer wichtigere Rolle spielt.
„Der Einfluss der Gesteinsverwitterung auf den Kohlenstoffkreislauf hängt allerdings auch von der Natur der Minerale ab, die freigesetzt werden“, erklärt Aaron Bufe, Professor für Sedimentologie aus München.
So kann die Verwitterung von Silikaten, die über weite Teile des tibetischen Hochlandes passiert, der Freisetzung von Kohlenstoff aus Permafrostböden entgegenwirken. Die Verwitterung von Schwefelmineralen wie Pyrit hingegen verstärkt die CO₂-Emissionen.
Neuer Fokus für die Forschung
Die geochemischen Muster im Qinghai-Tibet-Plateau werfen laut den Forschern ein neues Licht auf die Rolle des tauenden Permafrosts für das Gleichgewicht zwischen Kohlenstoffquellen und -senken.
Liwei Zhang fasst zusammen: „Die Ergebnisse unseres multidisziplinären 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.“
Die Forscher plädieren dafür, in zukünftigen Klimaanalysen über den bisherigen Fokus auf biotisch-organische Kohlenstoffprozesse hinauszugehen und das Gleichgewicht aller Mechanismen ganzheitlich zu betrachten, um die Nettoauswirkung des Permafrost-Tauens auf den globalen Kohlenstoffkreislauf besser zu verstehen.
Die Studie erschien am 17. Juni 2026 in der Fachzeitschrift „Nature“.