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Sind Erdbeben in der Vergangenheit die Ursache für die Erwärmung der Arktis?

Ein Forscher des Moskauer Instituts für Physik und Technologie hat eine neue Erklärung für die außergewöhnlich schnelle Erwärmung der Arktis vorgeschlagen. In seiner aktuellen Studie erklärt er, dass diese durch eine Reihe großer Erdbeben ausgelöst worden sein könnte.
Sind Erdbeben in der Vergangenheit die Ursache für die Erwärmung der Arktis?Quelle: www.globallookpress.com © imago stock&people

Die Arktis gilt als die am stärksten von der globalen Erwärmung betroffenen Regionen der Welt. Erst im Mai hat das Arctic Monitoring and Assessment Programme (AMAP) einen Bericht vorgestellt, demzufolge sich die Polarregion seit dem Jahr 1971 dreimal schneller als der Rest der Welt erwärmt hatte. Zwischen den Jahren 1971 und 2019 stieg die Jahrestemperatur in der Arktis demnach um 3,1 Grad Celsius, während der globale Temperaturanstieg nur etwa ein Grad Celsius betrug.

Die unter Klimaforschern plausibelste Erklärung für die globale Erwärmung ist, dass diese durch menschliche Aktivitäten wie beispielsweise durch die industrielle Entwicklung verursacht wird, die die Konzentration von Treibhausgasen in der Atmosphäre erhöhen. Doch mit diesem Modell lassen sich nicht alle Effekte erklären, zum Beispiel, warum die Temperaturen zu bestimmten Zeiten ziemlich abrupt steigen. Durch diesen schnellen Anstieg der Temperaturen können sogenannte "Kipppunkte" des Klimasystems, ab dem die Änderungen irreversibel sind, erreicht werden.

Einer der Prozesse, die als Erklärung für die Erwärmung der Arktis diskutiert werden, ist die Freisetzung von Methan aus dem Permafrost und aus metastabilen Gashydraten in der Schelfzone. Seit Beginn der Temperaturaufzeichnungen in der Arktis hat die Region zwei Perioden abrupter Erwärmung erlebt: einmal in den 1920er- und 30er-Jahren und einmal von 1980 und bis heute.

Leopold Lobkowski, der Autor der im Fachjournal Geosciences erschienenen Studie, ist Mitglied der Russischen Akademie der Wissenschaften und Leiter des Labors für geophysikalische Forschung der Arktis und der Kontinentalränder des Weltozeans am Moskauer Institut für Physik und Technologie. In seiner Arbeit stellt Lobkowski die Hypothese auf, dass die unerklärlichen abrupten Temperaturänderungen durch geodynamische Prozesse ausgelöst worden sein könnten: Sein konkreter Verdacht bezieht sich auf eine Serie von großen Erdbeben im Aleutenbogen, dem der Arktis am nächsten gelegenen seismisch aktiven Gebiet. Für die Bestätigung seiner Hypothese musste Lobkowski drei Fragen beantworten:

  1. Fallen die Daten der großen Erdbeben mit Temperatursprüngen zusammen?
  2. Was ist der Mechanismus, der es den lithosphärischen Störungen ermöglicht, sich über mehr als 2.000 Kilometer von den Aleuten bis zur arktischen Schelfregion auszubreiten?
  3. Wie verstärken diese Störungen die Methanemissionen?

Tatsächlich stellte sich heraus, dass der Aleutenbogen im 20. Jahrhundert Schauplatz von zwei Serien großer Erdbeben war, die mit einem Temperaturanstieg in den nächsten 15 bis 20 Jahren verknüpft waren.

Um die zweite Frage zu beantworten, nutzte Lobkowski ein Modell, das die Geodynamik der Lithosphäre die Ausbreitung sogenannter tektonischer Wellen beschreibt. Diese sollen sich mit etwa 100 Kilometern pro Jahr ausbreiten. Tatsächlich stimmt dies mit der Zeitspanne überein, die zwischen jeder der großen Erdbebenserien und der anschließenden Temperaturerhöhung lag, denn die Störungen brauchten 15 bis 20 Jahre, um sich über eine Distanz von 2.000 Kilometern auszubreiten.

Als Erklärung des dritten Punkts hält der Wissenschaftler es für plausibel, dass die in der Schelfzone ankommenden Deformationswellen geringe mechanische Spannungen verursachen. Diese sind jedoch ausreichend, um die innere Struktur des Permafrosts, in denen das eingeschlossene Methan gespeichert ist, und der vorhandenen metastabilen Gashydrate zu stören. Dadurch wird das Treibhausgas Methan in das Wasser der Schelfzone und in die Atmosphäre freigesetzt, was aufgrund des Treibhauseffekts zu einer Klimaerwärmung in der Region führt.

"Jede der drei Komponenten in diesem Schema ist logisch und lässt sich mathematisch und physikalisch erklären. Wichtig ist, dass es eine bekannte Tatsache erklärt – den abrupten Anstieg der Temperaturanomalien in der Arktis –, die von den bisherigen Modellen nicht erklärt werden konnte", so Lobkowski.

Der Forscher stellte jedoch auch klar, dass die Veränderung des Klimas nicht ausschließlich auf natürliche Effekte wie Erdbeben zurückzuführen ist:

"Der Autor ist weit davon entfernt zu glauben, dass die beobachteten Klimaveränderungen in der Arktis und mehr noch die globale Erwärmung ausschließlich durch den hier beschriebenen seismogenen Auslösemechanismus bestimmt wird. Das Klimasystem der Erde ist komplex, und für seine Beschreibung ist es ganz natürlich, gekoppelte Modelle zu verwenden, die geochemische, geophysikalische und meteorologische Faktoren beinhalten, die miteinander interagieren."

Es sind jedoch noch weitere Arbeiten notwendig, um den vorgeschlagenen Mechanismus, der für den außergewöhnlich schnellen Temperaturanstieg in der Arktis verantwortlich ist, zu bestätigen oder auszuschließen.

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