Zusammenfassung
Viele Flüsse münden nördlich des Polarkreises in den Arktischen Ozean – darunter etwa die Lena in Sibirien und der Mackenzie River in Kanada. Die Deltas dieser großen und kleinen Ströme speichern viel Kohlenstoff, der dort in gefrorenen Böden und Sedimenten gebunden ist. Doch der Klimawandel destabilisiert die Deltas von Ozean- und Landseite und auch aus der Luft. Wie bedeutsam diese lange nur wenig beachtete und hoch vulnerable Permafrostregion zwischen Land und Meer ist, hat nun ein internationales Team unter Leitung des Alfred-Wegener-Instituts, Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung (AWI) und unter Mitwirkung des GFZ Helmholtz-Zentrums für Geoforschung erstmals mit Zahlen belegt. Ihre Studie ist im Fachmagazin Nature Communications erschienen. Demnach sind in arktischen Flussdeltas mit 57,5 Gigatonnen auf nur einem Prozent der globalen Permafrostfläche rund 5 Prozent des dort gebundenen Kohlenstoffs gespeichert. Ein besseres Verständnis dieser für den arktischen Kohlenstoffkreislauf so wichtigen Region ist somit dringend geboten.
Hintergrund: Effekte des Klimawandels in den arktischen Permafrostregionen
Die Permafrostregion umfasst etwa ein Viertel der Landfläche auf der Nordhalbkugel und speichert Unmengen von organischem Kohlenstoff in Form von abgestorbenen Pflanzenresten. Über viele Jahrtausende war dieser arktische Eisschrank weitgehend stabil. Doch steigende globale Temperaturen lassen den Permafrost tauen. Großflächig werden dann Mikroorganismen aktiv, bauen das organische Material ab und setzen verstärkt Kohlenstoff als CO2 und Methan in die Atmosphäre frei.
„Der tauende Permafrost könnte den Klimawandel also potentiell verstärken. Deshalb arbeiten Forschende auf der ganzen Welt seit Jahren daran, das System Permafrost bis ins Detail zu verstehen, den enthaltenen Kohlenstoff und die relevanten Abbauprozesse genau zu quantifizieren, um letztlich mit numerischen Modellen verlässliche Zukunftsprognosen zu erstellen“, erklärt Guido Grosse, Leiter der Sektion Permafrostforschung am Alfred-Wegener-Institut.
Die Rolle von arktischen Flussdeltas für die Kohlenstoffspeicherung
„Ein Bereich wurde dabei allerdings bisher etwas vernachlässigt: die Deltas der kleinen und großen arktischen Flüsse. Genau diese Mündungsbereiche speichern eigentlich langfristig sehr viel von den Flüssen gelieferten Kohlenstoff in gefrorenen Böden und Sedimenten. Doch nun steht genau dieser Grenzbereich zwischen Ozean und Land gleich von mehreren Seiten massiv unter Druck. Das Meereis zieht sich zurück, der Meeresspiegel steigt, das Land senkt sich ab, der Permafrost taut, die Tausaison verlängert sich, das Flusswasser wird wärmer. Sämtliche destabilisierende Faktoren treffen in den ohnehin sehr dynamischen arktischen Deltas aufeinander“, ergänzt Grosse.
Neue Studie auf stark erweiterter Datenbasis
Das internationale Forschungsteam um Studienerstautor und AWI-Postdoc Matthias Fuchs, der mittlerweile an der University of Colorado Boulder, USA, weiterforscht, hat deshalb nun erstmals sämtliche verfügbaren Daten zum Kohlenstoffgehalt arktischer Deltas zusammengetragen und die Größe des Speichers berechnet. Die Anfänge dieses Projektes reichen bis in die Zeit von vor sieben Jahren zurück, als Fuchs noch Postdoc-Forscher in der Arbeitsgruppe von Zweit-Autor Torsten Sachs am GFZ war.
„Bislang war die Studienlage zu arktischen Deltas sehr dürftig“, berichtet Matthias Fuchs. „Die wenigen Publikationen konzentrierten sich vor allem auf die Mega-Deltas der großen Flüsse Lena in Sibirien und Mackenzie in Kanada. Wir haben nun zusätzlich viele neue publizierte und teilweise noch nicht publizierte Daten von mehr als 1.600 Bodenproben aus 17 arktischen Deltas zusammengetragen. Im Vergleich zu den zuvor veröffentlichten Studien hat sich die Anzahl der untersuchten Bohrkerne so fast verdreifacht.“
Ergebnisse zeigen die große Bedeutung der arktischen Flussdeltas
Im Ergebnis wird die große Bedeutung der arktischen Flussdeltas deutlich. So speichern diese nach den Berechnungen des Studienteams auf einer Fläche von knapp 100.000 km2 (Fläche von Südkorea, doppelte Fläche von Niedersachsen) 57,5 Gigatonnen Kohlenstoff. Zum Vergleich: Der jährliche Zuwachs von Kohlenstoff in der Atmosphäre durch menschliche Aktivitäten beträgt etwa 4,5 Gigatonnen. Damit sind in den Deltas rund 5 Prozent des globalen Permafrostkohlenstoffs auf „nur“ 1 Prozent seiner Fläche gebunden.
„Noch deutlicher wird die große Bedeutung, wenn man sämtliche Böden der Erde miteinbezieht“, erklärt Guido Grosse. „Dann binden die arktischen Deltas rund 2 Prozent allen Bodenkohlenstoffs auf nur 0,08 Prozent der globalen Bodenfläche. Damit ist klar, dass die arktischen Deltas aktuell ein besonders kritisches Element im globalen Kohlenstoffkreislauf sind. Sie speichern vergleichsweise viel Kohlenstoff auf kleiner Fläche und sind den Folgen des Klimawandels gleich in mehrfacher Hinsicht ausgesetzt. Für präzise Prognosen müssen wir also in der Forschung künftig verstärkt auch die Mündungen der großen und kleinen Arktisströme in den Blick nehmen.“
[Text: Leicht editierte Übernahme der PM vom AWI]
Originalpublikation:
Matthias Fuchs, Torsten Sachs, Loeka L. Jongejans, Jens Strauss, Gustaf Hugelius, Gerald V. Frost, Benjamin M. Jones, Steven V. Kokelj, Lars Kutzbach, Ingmar Nitze, Pier Paul Overduin, Juri Palmtag, Chien-Lu Ping, Oleg S. Pokrovsky, Elizaveta Rivkina, Alexandra Runge, Lutz Schirrmeister, Georg Schwamborn, Matthias B. Siewert, Claire Treat, Alexandra Veremeeva, Sebastian Zubrzycki, Guido Grosse: Large stocks of permafrost soil organic carbon and nitrogen in Arctic river deltas; Nature Communications (2026). DOI: 10.1038/s41467-026-73092-2
