Warum sich die Arktis so schnell erwärmt und warum das so alarmierend ist

Am Samstag feierten die Einwohner von Verkhoyansk, Russland, den ersten Sommertag mit Temperaturen von 100 Grad Fahrenheit. Nicht, dass sie das wirklich genießen konnten, denn Werchojansk liegt in Sibirien, Hunderte von Meilen vom nächsten Strand entfernt. Das ist viel, viel heißer, als es in Städten innerhalb des Polarkreises normalerweise ist. Diese 100 Grad scheinen ein Rekord zu sein und liegen weit über der durchschnittlichen Juni-Höchsttemperatur von 68 Grad. Es ist jedoch wahrscheinlich, dass die Einwohner von Werchojansk diesen Rekord zu ihren Lebzeiten noch einmal brechen werden: Die Arktis erwärmt sich doppelt so schnell wie der Rest des Planeten – wenn nicht noch schneller – und verursacht ein ökologisches Chaos für die Pflanzen und Tiere, die den Norden bevölkern.

„Die Ereignisse des Wochenendes – eigentlich der letzten Wochen – mit der Hitzewelle in Sibirien sind beispiellos in Bezug auf das Ausmaß der Temperaturextreme“, sagt Sophie Wilkinson, eine Wissenschaftlerin für Waldbrände an der McMaster University, die Torfbrände im Norden untersucht, die in den letzten Jahren aufgrund der steigenden Temperaturen ungewöhnlich häufig aufgetreten sind.

Die extreme Erwärmung der Arktis, die als arktische Verstärkung oder polare Verstärkung bekannt ist, könnte auf drei Faktoren zurückzuführen sein. Erstens verändert sich das Reflexionsvermögen oder die Albedo der Region – also die Menge des Lichts, die in den Weltraum zurückgeworfen wird – mit der Erwärmung der Welt. „Was wir in den letzten 30 Jahren beobachten konnten, ist ein relativ dramatischer Rückgang des Meereises im Sommer“, sagt Isla Myers-Smith, Ökologin für globale Veränderungen an der Universität Edinburgh, die die Arktis erforscht.

Da Eis weiß ist, reflektiert es die Sonnenenergie, etwas, das Sie wahrscheinlich schon kennen, wenn es darum geht, im Sommer kühl zu bleiben. Wenn Sie sich für ein T-Shirt entscheiden müssten, das Sie an einem heißen Tag beim Wandern tragen, würden die meisten von uns ein weißes T-Shirt wählen, weil es die Sonnenwärme von unserem Rücken reflektiert“, sagt sie. In ähnlicher Weise sagt Myers-Smith: „Wenn das Meereis in der Arktis schmilzt, wird die weiße Oberfläche des Ozeans verschwinden und eine dunklere Meeresoberfläche freigelegt, die mehr Sonnenwärme absorbiert.“

Dadurch erwärmt sich das Wasser in der Region und die Temperaturen an Land könnten ebenfalls steigen. Das Meereis kehrt auch später im Herbst zurück, weil es länger dauert, bis die Temperaturen sinken, zum Teil weil die im vereisten Ozean eingeschlossene Wärme länger braucht, um sich zu verflüchtigen. „Auch wenn der Ozean im Winter wieder auftaut“, sagt Myers-Smith, „ist es eine dünnere Schicht, die möglicherweise im nächsten Sommer abschmilzt, und nicht, wie in der Vergangenheit, eine viel größere Meereisschicht, die den ganzen Sommer über bestehen bleibt.“

Dies steht in Zusammenhang mit dem zweiten Faktor: den sich ändernden Strömungen. Normalerweise führen die Meeresströmungen wärmeres Wasser aus dem Pazifik heran, während kälteres Wasser aus der Arktis in den Atlantik strömt. Diese Strömungen können sich jedoch ändern, weil mehr schmelzendes Eis dem Arktischen Ozean Süßwasser zuführt, das eine geringere Dichte als Salzwasser hat und daher über ihm schwimmt. Durch das fehlende Eis ist das Oberflächenwasser auch mehr Wind ausgesetzt, was den Beaufortwirbel in der Arktis beschleunigt, der das Wasser, das er normalerweise in den Atlantik ausstoßen würde, auffängt. Diese Beschleunigung führt zu einer Vermischung von kälterem Süßwasser an der Oberfläche und wärmerem Salzwasser darunter, wodurch die Oberflächentemperaturen steigen und das Eis weiter schmilzt.

Ein dritter Faktor sind die Meeresströmungen, die das Wetter beeinflussen. Genauer gesagt treiben sie den mächtigen polaren Jetstream an, der heiße und kalte Luftmassen um die nördliche Hemisphäre bewegt. Dies ist ein Produkt der Temperaturunterschiede zwischen der Arktis und den Tropen. Da sich die Arktis jedoch erwärmt, schwankt der Jetstream nun wild zwischen Nord und Süd. Dadurch wird die Arktis im Sommer mit warmer Luft und die USA im Winter mit extrem kalter Luft versorgt, wie etwa während des „Polarwirbels“ im Januar 2019.

„Was jetzt gerade in Sibirien passiert, ist dieses Hochdrucksystem und diese warme Luftmasse wird von Süden her nach oben bewegt“, sagt Myers-Smith. „Und dann staut es sich da draußen und bleibt einfach liegen. Solche Wetterlagen haben wir in den letzten Jahren immer häufiger erlebt. Die warme Luft, die während des Sommers über der Arktis hängt, gefährdet das Meereis, das die Saison überdauern sollte, ebenso wie den gefrorenen Boden, der als Permafrost bekannt ist (mehr dazu in einer Sekunde).

Diese warmen Luftmassen können auch im Winter ankommen, was schwerwiegende Folgen für die arktischen Ökosysteme hat. Wenn der ganze Schnee auf dem Boden zu schmelzen beginnt und dann wieder gefriert, bildet er undurchdringliche Eisschichten. „Es gab an verschiedenen Orten ein ziemlich dramatisches Rentier- und Karibu-Sterben, weil sich diese dicken Eisschichten bilden und sie sich nicht mehr durchgraben können, um an die Pflanzen zu gelangen“, sagt Myers-Smith.

Und die ökologischen Auswirkungen hören damit nicht auf. Meereis führt zu Nebel, weil es das lokale Klima abkühlt und einen Temperaturunterschied zwischen der Luft und dem Meer erzeugt. Wenn es kühler ist, wachsen die Pflanzen langsamer. Der Nebel verändert auch die Lichtverhältnisse – er ist diffuser als direktes Sonnenlicht. Wenn der Nebel sehr dicht ist, bekommen die Pflanzen nicht so viel Licht. „Wenn der Nebel jedoch leichter ist, könnte er den Pflanzen sogar ein wenig helfen, denn Pflanzen können besser Photosynthese betreiben, wenn sie diffuseres Licht haben“, sagt Myers-Smith. Der Verlust des Meereises wird also auch Auswirkungen auf das Land haben, mit ökologischen Konsequenzen, die Myers-Smith und ihre Kollegen gerade erst zu erforschen beginnen.

Was sie herausgefunden haben, ist, dass die Arktis tatsächlich grüner wird, während sie sich erwärmt. Ein neuer grüner Norden hört sich schön an, könnte aber tatsächlich ein ernsthaftes Problem für den Planeten darstellen. Es geht nicht so sehr darum, dass invasive Pflanzenarten in die Arktis einwandern, sondern dass sich die Gemeinschaft der einheimischen Arten verändert. So wachsen zum Beispiel immer mehr höhere Sträucher, die im Winter mehr Schnee am Boden festhalten, damit er nicht über die Tundra geweht wird. Diese isolierende Schicht kann bedeuten, dass die Kälte nicht in den Boden eindringen kann, was möglicherweise das Auftauen des Permafrosts verschlimmert, der Treibhausgase freisetzt, die den Planeten weiter erwärmen.

Wenn dieser Permafrost auftaut, kann sich der Salzgehalt und die allgemeine Chemie des Wassers, das durch eine arktische Umgebung fließt, verändern. „Diese nördlichen Böden enthalten auch große Mengen an Quecksilber, das lange Zeit gefroren war“, sagt David Olefeldt von der University of Alberta, der sich mit Permafrost beschäftigt. „Wir wissen nicht genau, inwieweit Quecksilber mobilisiert wird und flussabwärts wandern kann, wo es natürlich in Nahrungsnetze und Fische gelangen kann, was wiederum die indigenen Gemeinschaften und die lokale Landnutzung beeinflussen würde.“

Olefeldt und seine Kollegen stellen fest, dass der Permafrost teilweise so schnell auftaut, dass er zusammenbricht und riesige Löcher in die Landschaft reißt, ein Phänomen, das als Thermokarst bekannt ist. „Er verwandelt sich eher in matschige Feuchtgebiete als in festen Boden, was die Mobilität von Menschen und Tieren beeinträchtigt“, sagt Olefeldt. „

Ein weiterer Aspekt: Mehr Pflanzenwachstum in der Arktis bedeutet, dass die Vegetation mehr CO2 durch Photosynthese bindet. Aber im Großen und Ganzen, so glauben die Wissenschaftler, gleicht dies die Auswirkungen der Treibhausgase, die beim Auftauen des Permafrostes freigesetzt werden, nicht aus. „Ja, es gibt mehr Kohlenstoff in diesen Pflanzen, da mehr Sträucher und mehr Wachstum und weniger kahler Boden entstehen“, sagt Myers-Smith. „Aber wir verlieren durch das Auftauen des Permafrosts und andere Faktoren auch Kohlenstoff aus den Böden. Eine weitere Frage, der Myers-Smith und ihre Kollegen nachgehen, ist, was diese Verschiebung der Vegetation für wild lebende Tierarten bedeuten könnte. Elche und Biber zum Beispiel sind auf holzige Sträucher als Nahrung – und im Fall des Bibers als Baumaterial – angewiesen. „Beide Arten wurden in den letzten Jahren immer häufiger in der Tundra gesichtet. Sie scheinen ihr Verbreitungsgebiet nach Norden zu verlagern“, sagt Myers-Smith. „Das hat auch Auswirkungen auf die Wildtierarten, die in Tundra-Ökosystemen leben. Hier sind also möglicherweise interessante Wechselwirkungen im Spiel. So könnten Biber beispielsweise mit einheimischen Arten um Nahrung konkurrieren und den Wasserfluss in diesen Lebensräumen durch den Bau von Dämmen verändern.

Die einheimischen Tierarten in der Arktis müssen sich nicht nur mit den Neuankömmlingen auseinandersetzen, sondern sind auch nicht auf eine solch lähmende Hitze vorbereitet. „Die Temperaturen, die in Sibirien derzeit herrschen, bis zu 100 Grad Fahrenheit, würden die meisten arktischen Tiere ziemlich stark stressen“, sagt Myers-Smith.

Gegenwärtig sind arktische Pflanzen vielleicht besser gerüstet, um die brütende Hitze zu überstehen. Das Klima in diesem Teil Sibiriens ist ähnlich wie in Teilen des Landesinneren von Alaska, wo die eisigen Temperaturen des Winters auf natürliche Weise in höhere Temperaturen im Sommer übergehen. „Es ist ziemlich extrem. Es bricht Rekorde, aber es ist nicht viel höher als die Höchsttemperaturen, die es in dieser Region wahrscheinlich irgendwann einmal gegeben hat“, sagt Myers-Smith. Das heißt, die Pflanzen sind wahrscheinlich schon an solche Schwankungen im Norden angepasst. Viele von ihnen sind recht kurz, so dass sie im Winter in der Schneedecke isoliert und in der wärmeren Jahreszeit vor dem brütenden Wind geschützt sind. Laubabwerfende Pflanzen in dieser Region lassen im Winter ihre Blätter fallen, um Schäden zu vermeiden, während immergrüne Pflanzen zähe, fleischige Blätter haben, die sowohl Kälte als auch Hitze widerstehen.

Aber gegen eine andere Folge der Erwärmung der Arktis haben die Pflanzen kaum eine Chance: Torfbrände. Torf ist ein klebriger Boden, der aus Schichten langsam zersetzender Pflanzenmasse besteht. Wenn Torf austrocknet, wie es im Norden zunehmend der Fall ist, verwandelt er sich in kohlenstoffreichen Brennstoff. Ein einziger Blitzschlag genügt, um einen Schwelbrand zu entfachen, der immer tiefer in die Torfschichten eindringt, sich langsam über eine Landschaft ausbreitet und die darüber liegende Vegetation entzündet. Für jeden Hektar brennenden Torfs können 200 Tonnen Kohlenstoff in die Atmosphäre entweichen. (Zum Vergleich: Ein typisches Auto stößt 5 Tonnen pro Jahr aus.) Da sich die Arktis so schnell erwärmt, wandern Gewitter – die sich bilden, wenn warme, feuchte Luft aufsteigt und auf kalte Luft trifft – immer weiter nach Norden. Das bedeutet, dass Blitze jetzt nur noch wenige hundert Kilometer vom Nordpol entfernt einschlagen.

Gegenwärtig können diese schwelenden Torfbrände überwintern und sich in „Zombie“-Feuer verwandeln. „Sie brennen im Bodenprofil über den Winter weiter, auch wenn Schnee liegt und andere Winterprozesse im Gange sind“, sagt Wilkinson, der Waldbrandforscher an der McMaster University. Und wenn die Bodenoberfläche wieder austrocknet, können sie im Grunde wieder auftauchen, daher die Definition von Zombies“. Und dann fängt man im Grunde genommen mit dem falschen Fuß an, weil man sich mit den Bränden des letzten Jahres befassen muss, bevor man überhaupt die neuen Brände dieses Jahres hat.“

Und so entsteht das beunruhigende Bild einer neuen Arktis. Ihr schützendes Eis geht zurück. Immer heftigere Hitzewellen trocknen die Vegetation aus, was zu immer größeren Waldbränden führt. Wenn Torfbrände im Sommer durch Blitzschlag entfacht werden, können sie unterirdisch überwintern und im nächsten Jahr wieder aufflammen. Tierarten sind auf dem Vormarsch. Die Arktis wird immer grüner, und das unterstreicht eine traurige Realität: Die nördlichen Gebiete der Erde sind massiven Veränderungen unterworfen.

„Es ist wirklich eine noch nie dagewesene Zeit“, sagt Wilkinson. „Jedes Mal, wenn wir denken, dass es ein großes Ereignis oder eine große Anomalie gegeben hat, folgt etwas, das es im nächsten Jahr überschattet.“

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