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ZOMBIEFEUER AUF DEM VORMARSCH


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Spektrum der Wissenschaft - epaper ⋅ Ausgabe 3/2022 vom 19.02.2022

Artikelbild für den Artikel "ZOMBIEFEUER AUF DEM VORMARSCH" aus der Ausgabe 3/2022 von Spektrum der Wissenschaft. Dieses epaper sofort kaufen oder online lesen mit der Zeitschriften-Flatrate United Kiosk NEWS.

Bildquelle: Spektrum der Wissenschaft, Ausgabe 3/2022

Randi Jandt (links) arbeitet als Feuerökologin und Biologin am International Arctic Research Center sowie am Alaska Fire Science Consortium der University of Alaska Fairbanks. Die Feuerökologin Alison York forscht ebenfalls am International Arctic Research Center und koordiniert das Alaska Fire Science Consortium.

spektrum.de/ artikel/1974547

AUF EINEN BLICK FLAMMEN AUS DER TIEFE

1 Der Boden in der Arktis ist von einer dicken Torfschicht bedeckt. Weil die Sommer in den hohen Breiten heute länger und heißer ausfallen, trocknet diese Schicht immer weiter aus.

2 Je trockener der Torf ist, desto tiefer können sich die Flammen bei einem Brand in den Boden fressen.

3 Mitunter kann das Feuer dort monatelange weiterschwelen und sich unterirdisch ausbreiten. Als »Zombiefeuer« bricht es in der nächsten Feuersaison wieder an die Oberfläche.

ALAMY / DESIGN PICS INC. / DARYL PEDERSON

Am 5. Juni 2019 entfachte ...

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... ein Blitz während eines ungewöhnlich frühen Frühlingsgewitters ein Feuer mitten im Kenai National Wildlife Refuge auf der Kenai- Halbinsel im Süden des zentralen Alaska. Ende Mai hatten hohe Temperaturen dem nassen Frühling ein Ende gesetzt und den Waldboden rasch ausgetrocknet. Damit begann rund acht Kilometer nördlich der Stadt Sterling das Swan Lake Fire zu brennen und breitete sich bei anhaltend warmem Wetter über einen Monat lang unnachgiebig aus. Bereits am 9. Juli waren gut 400 Quadratkilometer Land verbrannt, 400 Menschen bekämpften jetzt die Flammen. Knapp sechs Wochen später, am 17. August, drehte der Wind, das Feuer änderte seine Richtung, und zahlreiche Bewohner wurden evakuiert. Weil der Wind Strommasten umstürzte, entzündeten sich durch Funken neue Brände, die sich eigenständig ausbreiteten und daher ihre eigenen Namen erhielten: das Deshka Landing Fire und das McKinley Fire. Allein ihnen fielen mehr als 130 Häuser und Gebäude zum Opfer, glücklicherweise starb niemand dabei.

Das Swan Lake Fire brannte bis Oktober, als der überfällige Regen einsetzte und die Feuerwehr den Flächenbrand endlich unter Kontrolle bekam. 676 Quadratkilometer Land waren verkohlt. Mehrmals war während der fünf Monate dauernden Feuersbrunst der Sterling Highway geschlossen worden, die einzige größere Straße in der Gegend. Im Juni, Juli und August warnten die Gesundheitsbehörden an einem Drittel aller Tage vor der feinstaubgeschwängerten Luft – betroffen davon waren etwa 60 Prozent der Bevölkerung Alaskas. Unternehmen, die vom Tourismus abhängen, machten ein Fünftel weniger Umsatz.

Der Winter brachte mit Schnee und Kälte eine Atempause, doch im Januar 2020 entdeckte eine Mannschaft beim Präparieren von Schneepisten Rauch an der Stelle, an der wenige Monate vorher noch das Deshka Landing Fire gewütet hatte. Wie die Feuerwehrleute bei ihrer Ankunft feststellten, war der Brand niemals vollständig gelöscht worden: Er hatte vier Monate lang unterirdisch weitergeschwelt und fraß sich nun wieder durch die Schneedecke an die Oberfläche. Im Juni dann, als es in dem Staat langsam wärmer und trockener wurde, sichtete die Feuerwehr dort, wo das Swan Lake Fire gebrannt hatte, ebenfalls Rauch. Ganze acht Monate lang hatte es unbemerkt unter der Erde weitergeglimmt, sich dort ausgebreitet und loderte jetzt wieder auf.

Zombiefeuer nennt man diese Art von Feuern, die scheinbar gelöscht sind, aber tatsächlich unbemerkt im Untergrund weiter vor sich hin glühen und dann plötzlich wieder zum Leben erwachen. Das ist möglich, weil Alaskas Feuersaison durch den Klimawandel heißer und länger wird. Seit 2005 hat die Feuerwehr von 48 Zombiefeuern in dem Staat berichtet, die den langen Winter überstanden haben. Rebecca Scholten, eine Fernerkundungsspezialistin der Freien Universität Amsterdam, die mit der Feuerwehr Alaska zusammenarbeitet, hat in Satellitendaten elf weitere nicht dokumentierte Feuer entdeckt. Das ungewöhnliche Phänomen findet man überall im hohen Norden – auch die extrem frühen Brände jeweils im März 2020 und 2021 in Nordsibirien gingen darauf zurück.

Zombiefeuer können sich deshalb wieder entfachen, weil in den nördlichen Ökosystemen Bäume nicht der einzige, ja nicht einmal der wichtigste Brennstoff sind. In der baumlosen Tundra und den Nadelwäldern südlich davon bedeckt eine dicke Lage aus lebendem und totem Pflanzenmaterial den Boden: der Torf. Er ist eine Ansammlung von abgestorbenem Moos und Laub, das jeden Sommer anfällt und das sich in der Kälte nur sehr langsam zersetzt. Der Torf wird zwischen 8 und 50 Zentimeter dick. Die Schicht wächst mitunter über Jahrhunderte an und wird dabei immer kompakter und dichter, weil jedes Jahr neues Material von oben dazukommt.

Die grüne Oberfläche der Torfschicht besteht hauptsächlich aus Moosen, die weder Wurzeln noch Gefäße für den Wassertransport besitzen, sondern Feuchtigkeit direkt aus der Luft aufnehmen. Daher ändert sich ihr Wassergehalt fast direkt mit der relativen Luftfeuchtigkeit – selbst nach einem Regenguss trocknet das Moos mitunter innerhalb von Stunden so weit aus, dass es brennbar wird. Weil die Sommer in den hohen Breiten immer länger, heißer und trockener ausfallen, verwandeln sich weite Bereiche des Waldbodens dadurch in Pulverfässer, die ein Blitz oder eine unachtsame Person leicht entzünden kann. 1000 Quadratmeter Waldboden liefern dann zwischen 10 und 25 Tonnen Brennstoff für ein Feuer. Die Bäume steuern auf der selben Fläche höchstens 7 Tonnen bei – meist sind es noch deutlich weniger, denn die Flammen verzehren oft hauptsächlich Nadeln und Zweige und lassen die dichteren Stämme stehen.

Bei einem großen Brand gelangt eine gigantische Menge Kohlenstoffdioxid in die Luft, die zum guten Teil aus dem Torf stammt. Die dicken Torfschichten in den hohen Breiten speichern schätzungsweise 30 bis 40 Prozent des weltweit im Boden gebundenen Kohlenstoffs. Als 2015 rund 2,1 Millionen Hektar Land in Alaska verbrannten, gelangten knapp 9 Millionen Tonnen Kohlenstoff aus der stehenden Vegetation in die Luft – und 154 Millionen Tonnen aus dem Torf, errechnete Christopher Potter von der Earth Sciences Division der NASA im Jahr 2018. Hierbei hat er auch berücksichtigt, wie viel Kohlenstoff in den zwei darauf folgenden Jahren durch Zersetzung und Erosion freigesetzt wird. Insgesamt wurde durch das Feuer so viel CO₂ frei, wie Autos und Lkws in Kalifornien im Jahr 2017 in Summe ausgestoßen haben.

Der brennende Torf birgt aber noch ein weiteres Problem: Die dicken, kompakten Lagen organischen Materials bilden normalerweise eine zuverlässige Isolierschicht über dem gefrorenen Boden darunter. Taut dieser mindestens zwei Jahre in Folge nicht auf, nennt man ihn Permafrost – im größten Teil Alaskas ist er seit dem Pleistozän vor zehntausenden Jahren durchgängig gefroren. Je dicker die Isolierschicht, desto kälter bleibt er: Pro 1,3 Zentimeter Torfdicke gewinnt der frostige Boden 0,6 Grad Celsius an Kälte. Verbrennt der isolierende Torf jedoch, taut der Permafrost, und ganze Teile Alaskas verwandeln sich in eine weiche, instabile Masse. Schon allein durch die globale Erwärmung wird Alaska Voraussagen zufolge bis 2100 ein Viertel seines Permafrosts verloren haben. Die zunehmenden Feuer beschleunigen den Prozess stark, denn sobald die isolierende Schicht weniger als 5 Zoll (12,7 Zentimeter) dick ist, beginnt der gefrorene Boden darunter zu tauen und zerfällt. In den mittleren Breiten Alaskas könnte durch Waldbrände so viel Permafrost auftauen, dass er für immer verschwindet.

Taut mehr Boden auf, schmilzt außerdem das Eis in den unteren Torfschichten und fließt ab, so dass noch tiefer liegende Schichten austrocknen. Bei einem Brand kann sich das Feuer dadurch wiederum weiter nach unten fressen.

Durch diese Rückkopplungsschleife wird höchstwahrscheinlich jedes Jahr mehr Fläche verbrennen – für Millionen von Menschen steigt die Gesundheitsgefährdung, den Klimawandel dürfte es beschleunigen. Möglicherweise wird die gesamte Region sogar von einer Kohlenstoffsenke zu einer Kohlenstoffquelle.

Die schöne Vorstellung vom schneebedeckten Alaska

Viele stellen sich Alaska als schneebedeckte Fläche vor, die nur schwerlich brennen kann. In Wirklichkeit jedoch herrscht in weiten Teilen des nördlichsten US-Staats, vor allem im Landesinnern, ein kontinentales Klima mit langen, kalten Wintern und warmen, relativ trockenen Sommern. Fliegt man im Sommer über Alaska, blickt man auf eine ausgedehnte grüne Landschaft mit Wäldern, Wiesen und Seen. Das satte Erscheinungsbild trügt allerdings, denn in der Region fällt sehr wenig Niederschlag. Das Wasser, das die Pflanzen zum Wachsen benötigen, erhalten sie, wenn der Schnee im Frühling langsam und beständig schmilzt und durch das Auftauen der »aktiven Schicht« direkt unter dem Torf. In dieser oberen Bodenlage schwanken die Temperaturen so weit, dass sie jeden Winter einfriert und im Frühjahr wieder auftaut. Doch bei warmem Wetter kann die Torfschicht innerhalb von ein oder zwei Wochen staubtrocken werden.

Nadelwälder stellen das größte Waldbiom der Erde dar, sie bilden 30 Prozent der weltweiten Waldfläche. Gleichzeitig sind sie dasjenige nördliche Ökosystem, das am anfälligsten für Feuer ist. In den Nadelwäldern im zentralen Alaska kommt hauptsächlich die Schwarzfichte vor. Diese Bäume sind klein, wachsen langsam und stehen dicht zusammen. Ihre Äste können bis hinunter zur Torfschicht reichen und bieten dem Feuer damit eine willkommene Leiter, an der es hochklettern kann. Als das vorherrschende Nadelholz in Alaska in den letzten 7000 Jahren haben sich die Schwarzfichten dem Feuer angepasst: Ihre Zapfen sitzen ganz oben auf den Wipfeln der Bäume und öffnen sich nach einem Brand. Dank der ausgestreuten Samen erholt sich das Ökosystem wieder.

Weil weite Teile des Staates nur dünn besiedelt sind, ist es gängige Praxis, auflodernde Feuer in entlegenen Gegenden lediglich zu beobachten und sie brennen zu lassen, so dass sich die Ökosysteme selbst regulieren. Deshalb hat Alaska auch kaum das Problem von anderen US-Bundesstaaten, wo die Wälder oft überwuchert sind und zu viel Totholz enthalten, weil Feuer stets bekämpft werden. Dank diesem wenig invasiven Ansatz können Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler in Alaska direkt beobachten, wie sich Waldbrände durch den Klimawandel verändern, wenn der Mensch nicht eingreift.

Bis vor Kurzem fielen den Feuern vor allem Bäume zum Opfer. In den Torf selbst drangen die Flammen nicht allzu tief vor, weil die unteren Schichten feucht genug waren. Unter heißen und trockenen Bedingungen kamen allerdings schon immer gelegentlich schwer wiegende Brände vor, die sich bis tief in den Boden gruben. Nach einem Brand entsteht dort, wo die Schwarzfichten standen, meist ein Flickenteppich aus Wiesen, Buschland und Laubwäldern, in denen vor allem Birke, Pappel und Espe wachsen. Jetzt werden diese extremen Ereignisse häufiger und heftiger: In den letzten Jahren haben Waldbrände in Alaska zunehmend viel Land verbrannt sowie länger und intensiver gewütet.

Die globale Erwärmung bringt mehr warme Tage, höhere Temperaturen und mehr Trockenheit. Dabei erwärmt sich die gesamte Arktis anderthalb bis viermal so schnell wie die gemäßigten Zonen. So hat sich Alaska in den letzten 50 Jahren um 2,2 Grad Celsius aufgeheizt – und seit 2014 hat sich der Temperaturanstieg laut David Swanson vom Nationalparkservice Alaska Region sogar noch beschleunigt. Einer der Gründe für diese Arktische Verstärkung ist das Verschwinden des Meer- und Landeises: An die Stelle der reflektierenden hellen Eisflächen treten dunkler Ozean und Boden, die ungleich mehr Sonnenlicht absorbieren als Eis und Schnee und dadurch die Erwärmung vorantreiben.

Dabei werden die Winter rascher wärmer als die Sommer. Weil sich die Effekte addieren, bildet sich die Schneedecke im Schnitt eine Woche später und schmilzt zwei Wochen früher als in den 1990er Jahren. Dadurch trocknet über das Jahr mehr Torf, und so dauert die Feuersaison heute bereits mindestens einen Monat länger als damals. Einen Rekord stellte Alaska diesbezüglich 2016 auf: Am 17. April verzeichneten die Feuerspringer, die sich mit dem Fallschirm zu Waldbränden in abgelegenen Orten herablassen, nahe der Stadt Palmer 70 Kilometer nordöstlich der größten Stadt Anchorage den frühesten Einsatz in ihrer 67-jährigen Geschichte. Noch im Oktober kämpfte die Alaska Divison of Forestry gegen die Flammen – der Wind war so kalt, dass die per Helikopter abgeworfenen Wassermassen gefroren.

Die Zahl extrem heißer Tage nimmt ebenfalls zu. 2019 meldete Anchorage neue Hitzerekorde und erlebte zum ersten Mal mehr als 32 Grad Celsius. Nach den aktuellsten Klimamodellierungen wird das zentrale Alaska bis Mitte des Jahrhunderts doppelt so viele Tage über 25 Grad Celsius im Jahr verzeichnen wie heute – die Temperatur gilt als Grenzwert, bei der brennbare Vegetation austrocknet.

Nicht nur in Alaska, überall in den hohen Breiten brennt es heute häufiger und heftiger als früher. Innerhalb des Polarkreises wurden 2020 so viele Waldbrände per Satellit beobachtet wie noch nie. Schätzungen zufolge verbrannten allein in jenem Jahr 18 000 Feuer etwa 14 Millionen Hektar Land in Sibirien. Die Temperaturanomalien in den umliegenden Gegenden waren Aufsehen erregend: Am 20. Juni meldete die russische Stadt Werchojansk, die sich auf ähnlichem Breitengrad befindet wie Nordalaska, einen Rekord von über 37,7 Grad Celsius. In der Region war nur wenig Niederschlag gefallen, und der Schnee hatte früher zu schmelzen begonnen als jemals seit Beginn der ersten Aufzeichnungen 1967. Und im Jahr 2021 wurde es noch schlimmer: Riesige Brände verwüsteten mehr als 17 Millionen Hektar Land in Sibirien. Die Feuersaison in der Republik Sacha im Nordosten Russlands dauern heute zwei Wochen länger als um 2010. Im Mai 2021 rief Island zum ersten Mal in seiner Geschichte Waldbrandalarm aus. Die Faktoren, die diese Feuer nähren, sind dieselben wie in Alaska. Und auch die Auswirkungen sind die gleichen: Verlust des Permafrosts mit all seinen beschriebenen Folgen.

JEN CHRISTIANSEN, NACH GRABINSKI, Z. & MCFARLAND, H.R.: ALASKA’S CHANGING WILDFIRE ENVIRONMENT. ALASKA FIRE SCIENCE CONSORTIUM, INTERNATIONAL ARCTIC RESEARCH CENTER, UNIVERSITY OF ALASKA FAIRBANKS, 2020; TEMPERATUREN: RICK THOMAN, BASIEREND AUF DATEN DER NOAA SOWIE DES NATIONAL WEATHER SERVICE; SCHNEESAISON: BRIAN BRETTSCHNEIDER, BASIEREND AUF DATEN DES NATIONAL SNOW AND ICE DATA CENTER; FEUERSAISON: ZAV GRABINSKI, BASIEREND AUF DATEN DES ALASKA INTERAGENCY COORDINATION CENTER; VERBRANNTE FLÄCHE: RICK THOMAN, BASIEREND AUF DATEN DES ALASKA INTERAGENCY COORDINATION CENTER / SCIENTIFIC AMERICAN OKTOBER 2021; BEARBEITUNG: SPEKTRUM DER WISSENSCHAFT

1000 Quadratkilometer Land verwüstet

Ein extremes Beispiel dafür war das Anaktuvuk River Fire (ARF) im Jahr 2007. Dabei verbrannte eine riesige Fläche Tundralandschaft in North Slope, der nördlichsten Region Alaskas auf 70 Grad Breite. Jenseits des Polarkreises auf 67 Grad nördlicher Breite brennt es selten – noch nie wurde solch ein schwerer Brand so weit nördlich aufgezeichnet.

Ein Blitz entzündete das Feuer im Juli. Im August schien es erloschen zu sein, doch es schwelte unbemerkt unter der baumlosen Oberfläche im Torf weiter und erwachte während des warmen Septembers spektakulär wieder zum Leben. Die Flammen schickten dicke Rauchschwaden über große Flächen, noch in entfernten Dörfern machten sie den Menschen das Atmen schwer. Indigene Jäger berichteten, dass der Rauch die Wanderungen der Karibu störte. Weil der Herbst derart trocken war, konnte sich das Feuer tief in den dürregeplagten Torf fressen, wo es bis in den Oktober hinein weiterschwelte, als die Seen zufroren und Schnee die Landschaft wieder bedeckte. Am Ende waren mehr als 1000 Quadratkilometer zusammenhängendes Permafrostgebiet zerstört.

Dieses Feuer war so außergewöhnlich, dass eine von uns (Randi Jandt) eine zehn Jahre dauernde Studie zu den Folgen für die Vegetation und die aktive Schicht des Torfs in Angriff nahm. Anfang Juli 2008, zu Beginn des darauf folgenden arktischen Sommers, landete sie mit ihrem wissenschaftlichen Team per Helikopter in dem Gebiet, in dem die Feuersbrunst gewütet hatte. Normalerweise herrscht in North Slope zu der Jahreszeit kaltes, windiges und nieseliges Wetter. Doch der Helikopter landete auf einer riesigen Fläche aus verkohltem Boden unter einem klaren, blauen Himmel. Es herrschten unglaubliche 26,7 Grad Celsius – viel zu warm für die Wissenschaftler in ihren gefütterten Stiefeln.

Jenseits des Polarkreises hat sich Alaska am stärksten erwärmt: So ist die mittlere Jahrestemperatur in Utqiagvik am nördlichsten Zipfel der Küste von 1976 bis 2018 um 6,3 Grad Celsius gestiegen, die Herbsttemperaturen sind sogar um 10 Grad Celsius höher. Und noch etwas hat in den nördlichsten Regionen am stärksten zugenommen: die Zahl der Blitze, die jährlich niedergehen.

Das Team sah, wie sich durch die warmen, aufsteigenden Luftmassen Kumuluswolken bildeten. Aus dieser Art von Wolken können Gewitter entstehen. Die Bewohner des Inlands von Alaska sind es gewohnt, dass sich im Sommer heftige Gewitter zusammenbrauen – vor allem im Juni und Juli, wenn die Sonne fast 24 Stunden lang am Himmel steht. Durch Blitze entfachte Feuer sind für 90 Prozent der jährlich verbrannten Fläche in Alaska sowie in Kanadas Tundra und Nadelwäldern verantwortlich. Aber in North Slope waren Blitze selten. Eine Älteste der Iñupiat, die ihr gesamtes Leben in Utqiagvik verbracht hatte, sagte, sie habe vor 1992 noch nie ein Gewitter erlebt. Pro Grad Celsius Erderwärmung würden in den zusammenhängenden Bundesstaaten der USA 12 Prozent mehr Blitze niedergehen, sagte der Klimaphysiker David Romps von der University of California in Berkeley 2014 voraus. Auf Grund der Arktischen Verstärkung wird der Effekt weiter nördlich deutlicher zu Tage treten: Ein Team um den Klimawissenschaftler Peter Bieniek von der University of Alaska Fairbanks errechnete 2020, dass 2019 in Alaska 17 Prozent mehr Blitze zu sehen waren als in den 30 Jahren zuvor. In der Arktis insgesamt hat sich die Zahl der atmosphärischen Entladungen zwischen 2010 und 2020 verdreifacht, zeigte eine Studie des Atmosphärenphysikers Robert Holzworth von der University of Washington aus dem Jahr 2021.

Und laut Modellierungen von Sander Veraverbeke, Professor für Fernerkundung an der Freien Universität Amsterdam, könnte Alaska im Jahr 2050 sogar 59 Prozent mehr davon sehen als heute (als »heute« definierte er den Mittelwert von 1986 bis 2005), wenn man annimmt, dass die Treibhausgasemissionen weiterhin so steigen wie in den letzten Jahren. Dadurch könnte dem Forscher zufolge dann jährlich etwa eineinhalb mal so viel Fläche verbrennen wie heute.

Was anschließend mit der verbrannten Landschaft passiert, hat das wissenschaftliche Team von Randi Jandt über die folgenden zehn Jahre verfolgt. Ihre jährlichen Datenmessungen zeigten zunächst Veränderungen, wie sie auch nach anderen schweren Feuern in Alaska und im Norden zu beobachten sind. Jedes Mal, wenn die Forscherinnen und Forscher in der verbrannten Region waren, erfassten sie die Pflanzenbedeckung und trieben an festgelegten Stellen Metallröhrchen in den Boden, um die Dicke der aktiven Schicht zu messen. Jedes Jahr reichte die aufgetaute Bodenschicht weiter hinunter: im ersten Jahr 10 Zentimeter tiefer als außerhalb der verbrannten Fläche, vier Jahre nach dem Brand waren es 19 Zentimeter. Nach zehn Jahren schien sich die aktive Schicht zu erholen – möglicherweise setzte sich der Tauvorgang nicht tiefer nach unten fort.

Dramatische Metamorphose

Aus diesen Messdaten lässt sich aber nicht annähernd erahnen, in welchen Dimensionen sich die Landschaft nach dem Feuer verändert hat. Die gesamte Haut der Erde rutschte ab und riss ein, als der gefrorene Boden auftaute und das vormalige Eis als Wasser abfloss. Riesige Stücke Erdreich begannen zu sinken oder abzusacken, weil das tragende Gerüst des Permafrosts auseinanderfiel. Vom Helikopter aus betrachtet sahen weitflächige Bereiche der baumlosen Landschaft aus wie ein Schachbrett aus Erdquadraten, zwischen denen sich dunkle, spaltenartige Kanäle auftaten und immer tiefer wurden. Wo die Hänge durch das Tauen instabil wurden, öffneten sich bis zu 60 Meter breite Krater. Eisschollen kamen nach 60 000 Jahren unter der Erde zum Vorschein.

Um das sich verändernde Land zu vermessen, stießen Ben Jones und Carson Baughman vom U.S. Geological Survey im Jahr 2017 zu den Exkursionen. Mittels Bordradar maß Jones, dass der Boden großflächig zwischen zehn Zentimeter und einen Meter weit abgesunken war. Die Oberflächenrauigkeit, ein Maß für die Absenkung des Bodens, war in der östlichen Hälfte des verbrannten Gebiets dreimal so hoch wie außerhalb. Das bedeutet: tiefere Risse, höhere Hügel, eine größere Oberfläche.

Jones und Baughman ließen Messsonden in verbrannten und nicht verbrannten Gebieten zurück, die weiterhin die Temperatur aufzeichneten. Wie ihre Messungen zeigten, war der Boden in 15 Zentimeter Tiefe in dem verbrannten Gebiet im jährlichen Mittel rund 1,5 Grad Celsius wärmer als außerhalb, im Sommer maßen die Wissenschaftler im Boden sogar 6 Grad Celsius mehr. Diese Erwärmung gefährdet nicht nur den Permafrost, sondern beeinflusst auch, welche Pflanzen in der Region vorherrschen. Zehn Jahre nach dem Brand hatten sich große Büsche, Gräser und andere Gefäßpflanzen gewaltig ausgebreitet. In wärmeren Böden können schnell wachsende Gräser und Weidenbüsche die langsamer wachsenden Moose, Farne und Zwergsträucher verdrängen, die dort vor der Feuersbrunst hauptsächlich anzutreffen waren. Solche Neuzugänge werfen jedes Jahr mehr trockenes Laub auf die ständig wachsende Brennstoffschicht als die Moose. Das könnte erklären, warum sich im Jahr 2017 gleich zwei neue Feuernarben von je rund 40 Hektar innerhalb der alten Brandfläche wiederfanden. Dass nach so kurzer Zeit ein Feuer an einer bereits verbrannten Stelle wiederkehrt, ist ungewöhnlich – normalerweise hätten dazwischen mehrere hundert Jahre vergehen müssen.

Welche Folgen haben die massiven Brände in der Arktis nun im Ganzen? Treibhausgasausstoß, Luftverschmutzung und zerstörte Infrastruktur sind offensichtlich. Schwieriger sind die indirekten Konsequenzen vorherzusagen, wobei manche zu erwarten sind: etwa, dass sich der Boden im Sommer erwärmt, weil die verkohlte Oberfläche schwarz ist, dass die Landschaft zerklüftet und dass sich die Vegetation nach einiger Zeit erholt, wenn die verbrannten Pflanzen wieder austreiben oder neue Samen auskeimen. Tiefere Bereiche des Bodens werden vermutlich saisonal auftauen, der Permafrost verschwindet womöglich. Wenn das Eis taut, werden tiefer liegende Gebiete vielleicht vorübergehend feuchter, so dass dort Gräser, Büsche und Laubbäume wachsen.

Langfristig könnte sich der Boden allerdings sogar noch weiter erwärmen, wenn mehr Büsche in der Tundra sprießen. Denn zum einen findet auf ihnen mehr Schnee Platz, der den Boden gegen die kalte Luft isoliert. Abgebrannte Hänge und Kliffe werden vermutlich trockener, wenn das Tauen sich in die Tiefe fortsetzt, so dass noch mehr Wasser nach unten abfließt. Neue Sensoren haben bereits Reservoirs nicht gefrorenen Bodens entdeckt, die sich weit unter den verbrannten Flächen befinden und aus denen Kanäle mit Tauwasser in den Permafrost reichen. Wenn sich in den Nadelwäldern die natürliche Umgebung und das Baumkronendach verändern, beeinflusst das die Wanderungen der Tiere. Mikroben in warmem Wasser verdauen mehr des schon lange im Torf und bisherigen Permafrost gebundenen Kohlenstoffs zu den Treibhausgasen Kohlenstoffdioxid und Methan.

Die zunehmenden Feuer in den nördlichen Wäldern und der Tundra und die damit verbundene kaskadenartige Veränderung der Ökosysteme haben weltweite Auswirkungen, die sich nur mit Hilfe großer Computermodelle abschätzen lassen. Solche Simulationen sagen voraus, dass sich die Zahl der Brände in nördlichen Gegenden bis zum Ende des Jahrhunderts verdoppeln oder gar vervierfachen könnte. Der Torf würde dann enorme Mengen an Treibhausgasen freisetzen. Dadurch würden diese Regionen von einer Kohlenstoffsenke zur einer Kohlenstoffquelle, was den Klimawandel weiter verstärken würde.

Mehr Wissen auf Spektrum.de

Unser Online-Dossier zum Thema finden Sie unter  spektrum.de/t/feueroekologie

Vielleicht gibt es aber auch gute Nachrichten. Siedeln sich an Stelle von Nadelhölzern wie der Fichte schwerer brennbare Bäume wie Birke oder Espe an, dann werden die Waldbrände möglicherweise nicht in so starkem Maß zunehmen wie vorhergesagt. Denselben Effekt könnte es haben, wenn mehr Regen fällt, weil weniger Meereis vorhanden ist. Laubbäume reflektieren außerdem mehr Sonnenlicht als Nadelbäume – zumindest im Winter, wenn sie ihre Blätter abwerfen und das Licht durch den darunter liegenden Schnee zurückgeworfen wird. Auf den wärmeren Tundraböden wachsen bereits jetzt mehr Sträucher, und letztlich könnten sich dort auch Bäume ansiedeln. Sie würden einen Teil des verlorenen Kohlenstoffs wieder binden. Doch der Teufel liegt im Detail. Um zu wissen, wie die Faktoren sich gegenseitig beeinflussen, müssen wir jeden einzelnen von ihnen besser einschätzen können.

QUELLEN

Randt, R. R. et al.: Fire effects 10 years after the Anaktuvuk river tundra fires. Technical report, U.S. Department of the Interior Bureau of Land Management, 2021

Romps, D. M. et al.: Projected increase in lightning strikes in the United States due to global warming. Science 346, 2014

Scholten, R. C. et al.: Overwintering fires in boreal forests. Nature 591, 2021

WEBLINK

www.spektrum.de/news/1658352

Wie Torfbrände in der Arktis den Permafrost zerstören