Ressource oder Risiko? Permafrostböden im Wandel

Seit Jahrtausenden ziehen die Nenzen mit ihren Rentierherden durch die Tundra im arktischen Sibirien. Doch in der beeindruckenden Dokumentation von Henry M. Mix und Boas Schwarz (2020), die den ersten Teil der Science Movie Night bildete, sieht man ihren immer härteren Kampf ums buchstäbliche Überleben. Die Permafrostböden tauen, die Lärchenwälder brennen, die Winter werden wärmer, die Flüsse frieren später zu – die Welt der Nomaden Sibiriens ist aus den Fugen geraten. 

Prof. Dr. Georg Guggenberger vom Institut für Erdsystemwissenschaften der Leibniz Universität Hannover forscht zu den Zusammenhängen zwischen Klimawandel, Landnutzung und Kohlenstoff im Boden. Die Permafrostböden seien dabei "ein ganz heißes Eisen". "Das Auftauen der Böden muss uns große Sorgen machen", sagte der Forscher bei der Podiumsdiskussion nach der Filmvorführung. Permafrostböden, also Böden, die mindestens zwei Jahre lang gefroren bleiben, kommen vor allem in Russland und Kanada vor. Wissenschaftlich sind sie äußerst interessant. In ihnen sind Mikroorganismen und Viren aus der Vorzeit genauso zu finden wie oft außergewöhnlich gut erhaltene Tierüberreste und Artefakte. Dazu liefern eingeschlossene Gase und Eisstrukturen Informationen, die helfen können, klimatische Veränderungen aus der Vergangenheit zu verstehen und Klimamodelle für die Zukunft genauer zu machen. 

Seit mehr als 30 Jahren forscht Prof. Dr. Julia Boike zum Permafrost, aktuell am Alfred-Wegener-Institut in Potsdam und an der Humboldt-Universität in Berlin. Sie war 1990 das erste Mal in der Arktis. Seitdem misst sie Klimaveränderungen durch Daten von Wetterstationen und Bohrungen im Permafrostboden. 

Boike wies darauf hin, dass die steigenden Temperaturen nicht nur Folgen für das Klima, sondern auch ganz konkrete Auswirkungen vor Ort haben. Die Waldbrände haben in den vergangenen Jahren massiv zugenommen, 2024 wüteten besonders starke Feuer etwa in Jakutien. "Dieses Ökosystem mit seinen Lärchenwäldern in Sibirien ist einmalig auf der Welt, nicht zu vergleichen mit Regionen in Nordamerika – der Verlust dieser einmaligen Biodiversität wäre eine Katastrophe", sagte Boike. 

Klimamodelle besser machen, Kipppunkte finden

Olaf Ippisch, Professor für wissenschaftliches Rechnen vom Institut für Mathematik an der TU Clausthal, übernahm kurzfristig nach krankheitsbedingter Absage einen Platz auf dem Podium. Ippisch hat Geoökologie studiert und war mit Boike in den 1990er-Jahren bei Expeditionen in Spitzbergen, hat später in Umweltphysik seine Promotion über die Modellierung von Permafrostböden geschrieben und danach in Informatik habilitiert.

Mit diesem Hintergrund konnte er auf dem Podium erklären, wie Forschende mit Klimamodellen arbeiten. Etwa, wie man aus Bohrkernen gewonnenen Klimadaten aus der Vergangenheit auch Klimamodelle für die Zukunft besser machen kann. "Es geht uns ja immer darum, Kipppunkte zu finden und nachzuforschen, wann aus linearen Entwicklungen exponentielle werden", sagte Ippisch. Er wies auch darauf hin, dass auftauende Permafrostböden nicht nur in der Tundra Sibiriens oder in Kanada ein Problem darstellen, sondern etwa auch in den Schweizer Alpen. "Die Stabilität geht verloren, ganze Berge geraten ins Rutschen, Orte müssen evakuiert werden", sagte Ippisch.

Folgen vor Ort – und für das Klima der Erde

Guggenberger erklärte auch, warum gerade die Veränderung beim Permafrost so bedeutsam ist: "In diesen Böden, die etwa 15 Prozent der Landmasse der Erde ausmachen, ist doppelt so viel Kohlenstoff gespeichert als in der Erdatmosphäre. Tauen die Böden, entweicht der Kohlenstoff – entweder als CO₂ oder, noch schlimmer, als Methan." Die Folge: Die Erderwärmung nimmt zu, was das Tauen des Permafrosts beschleunigt. 

Die Folgen für die Infrastruktur und das Leben in der Tundra sind schon heute immens. Riesige Krater, wie der sogenannte Kessel von Batagai, öffnen sich. Weil sich der Boden nicht gleichmäßig absenkt, wenn das Eis in ihm schmilzt, entstehen Risse in Gebäuden und Straßen. Boike erklärte, dass entlang der Öl- und Gaspipelines große Wärmetauscher installiert wurden, die Kälte in den Boden bringen, damit die Pipelines nicht zusammenbrechen. 

Guggenberger berichtete, dass die Forschenden zunehmend auch mit der lokalen Bevölkerung zusammenarbeiten. In Kanada etwa forsche man dazu, welche Konsequenzen es hat, wenn Schadstoffe aus den Böden freigesetzt werden, in die Nahrung gelangen und dadurch besonders den indigenen Gruppen schaden. 

Werden die Bodenschätze leichter erreichbar?

Ein großes Problem für Forscher Guggenberger: "In Russland wird der Klimawandel teils positiv gesehen." Was global verrückt klingt, lässt sich lokal nachvollziehen, sagte er. Denn die Folgen der Erderwärmung machen Wälder teilweise besser nutzbar und lassen neue Schiffsrouten in der Arktis entstehen. Bei einem aktuell hochpolitischen Thema war sich das Podium einig. Die einfache Rechnung "Das Eis schmilzt, wir kommen leichter an Bodenschätze", etwa in Grönland, sei so zu einfach. "Es ist enorm schwierig, die Bodenschätze auszubeuten. Es ist teuer und riskant, und ich bin sicher, dass die Unternehmen da in der Regel die Finger von lassen", sagte Guggenberger. 

Die Modelle brauchen Daten – seit dem Krieg in der Ukraine noch schwieriger

Boike wies auch auf die Grenzen der Forschung hin: "Wir wissen noch nicht einmal, ob es in Zukunft in Regionen mit Permafrostböden trockener oder feuchter wird – selbst so einfache Fragen können wir mit unseren Daten nicht beantworten." Es gebe rund zehn gut ausgestattete Forschungsstellen in der Arktis. Schon in den Zeiten des guten, internationalen Austauschs unter Forschenden waren die blinden Flecken der Forschung groß. 

Der russische Angriffskrieg auf die Ukraine sei eine "Katastrophe auch für die Permafrostforschung", sagte Guggenberger. Denn: "Für Modelle braucht man Daten – und die fehlen uns, weil es keine Forschungszusammenarbeit mehr mit Russland gibt." Ein Riesenproblem, schließlich liegen mehr als 50 Prozent der weltweiten Permafrostböden in Russland. Zwar könne man mit Satelliten bestimmte Daten wie die CO2 Konzentration erfassen, die Bodenmessungen können sie aber nicht ersetzen. 

Auf zu neuen Expeditionen

Was hilft also? Weiterforschen! Boike startet im März 2026 für einen ganzen Monat mit einem Team zu einer Expedition nach Spitzbergen. Ein bis zu 40 Meter tiefes Loch wollen sie in den Permafrostboden bohren, um dort Messgeräte anzubringen. Boike und Guggenberger berichteten dabei auch viel von der Arbeit neben der Forschung. Von den ersten Expeditionen in den 1990er-Jahren, wo sie in Zelten campierten, weil eine feste Forschungsstation fehlte. Aber auch von Anträgen, der wachsenden Bürokratie, der Vorbereitung mit Erste-Hilfe-Kurs und Übungen, wie man sich in Notsituationen verhält. "Wenn du da vom Schneemobil fällst, kannst du nicht 112 anrufen", sagte Boike.

Boike wurde zum Ende der Podiumsdiskussion grundsätzlich: "Ich frage mich schon manchmal: Was haben wir als Forschende falsch gemacht, dass man uns nicht mehr zuhört", sagte sie. Auch ihren Kollegen Guggenberger bewegt der Spagat in diesem Feld: "Ich spüre, die Verantwortung, auf die Probleme hinzuweisen – ohne in Alarmismus zu verfallen." Ippisch befand, dass der Klimawandel immer noch nicht angemessen in der Gesellschaft besprochen wird, dass man über hässliche Windräder spreche, statt über die Chance, das Verbrennen von fossilen Stoffen zu beenden. Ippisch: "Alles, was wir hier besprechen, ist eine Herausforderung insbesondere für den Menschen – nicht für die Erde, die hat das schon ein paarmal mitgemacht."