Dynamische Muster und Resilienz von Höhlenluft-CO₂ bei touristischen Eingriffen im Lushan National Geopark, Nordchina

Verborgene Welten unter unseren Füßen

Höhlen sind mehr als beeindruckende Touristenziele; sie sind lebendige Teile des Klimasystems der Erde. Die Luft in ihnen speichert und bewegt Kohlendioxid (CO₂), dasselbe Gas, das den globalen Klimawandel vorantreibt. Diese Studie der Jiutian-Höhle im Norden Chinas stellt eine aktuelle Frage: Wenn mehr Menschen Schauhöhlen besuchen, was geschieht mit dem empfindlichen CO₂-Gleichgewicht unter Tage, und wie schnell kann sich die Höhle erholen, sobald die Besucher wieder weg sind?

Eine besondere Höhle unter wissenschaftlicher Beobachtung

Die Jiutian-Höhle liegt im Lushan National Geopark im gemäßigten Klima Nordchinas. Es handelt sich um einen einzigen langen Korridor von mehr als 600 Metern Länge mit einem Haupteingang und hohen Hallen, die mit Stalaktiten, Stalagmiten und anderen Mineralkonkretionen geschmückt sind. Die Höhle hält das ganze Jahr über nahe 15 °C, während die Außenluft von eisigen Wintern bis zu heißen Sommern schwankt. Über der Höhle liegt eine dünne Bodenschicht, reich an Pflanzenwurzeln und biologischer Aktivität, die CO₂ produziert, das durch Risse im Gestein nach unten sickert und die unterirdische Luft langsam speist. Da Jiutian ein beliebtes, ganzjährig geöffnetes Touristenziel ist, bietet es ein natürliches Labor, um zu beobachten, wie menschliche Besuche dieses unterirdische Kohlenstoffreservoir stören.

Wie die Wissenschaftler den Atem der Höhle verfolgten

Von März 2023 bis Januar 2025 installierten die Forschenden Messgeräte an vier Punkten entlang der Touristenroute, vom Eingang bis zur tiefsten Kammer. Alle 10 Minuten zeichneten sie CO₂, Temperatur und Luftfeuchtigkeit in der Höhle auf. Draußen maß eine Wetterstation Luftbedingungen, Niederschlag und Bodeneigenschaften, und im Boden vergrabene Sensoren überwachten das Boden-CO₂. Das Team nutzte außerdem elektronische Ticketdaten für 2024, um täglich zu wissen, wie viele Menschen die Höhle betreten, insbesondere während großer chinesischer Feiertage wie des Frühlingsfests, des Maifeiertags und des Nationalfeiertags, wenn die Besucherzahlen stark ansteigen. Mit diesen hochfrequenten Messungen konnten sie sowohl langsame saisonale Veränderungen als auch schnelle CO₂-Sprünge durch den Tourismus beobachten.

Natürliche Schwankungen und tourismusbedingte Spitzen

Im Jahresverlauf verhält sich die Jiutian-Höhle wie eine Lunge, die mit der Landschaft darüber verbunden ist. Das Boden-CO₂ ist in warmen, feuchten Monaten höher, und dieses Muster spiegelt sich in der Höhlenluft wider, wenn auch mit einer Verzögerung von etwa zwei bis drei Wochen, während das Gas durch das Gestein nach unten wandert. Weiter innen in der Höhle sind die CO₂-Werte in der Regel höher und stärker an das Boden-CO₂ gekoppelt, während in Eingangsnähe Außenwinde und Temperaturschwankungen das Signal stören. Zusätzlich zu diesem natürlichen Rhythmus beobachtete das Team jedoch dramatische, kurzzeitige CO₂-Spitzen, die mit Feiertagsmengen übereinstimmten. Wenn Touristen in engen Räumen atmen, geben sie zusätzliches CO₂ ab, das die Höhlenwerte von einigen tausend Teilen pro Million auf über 20.000 treiben kann — weit höher als die Außenluft.

Wie lange die Höhle zur Erholung braucht

Sobald die Feiertage endeten und die Drehkreuze ruhiger wurden, begann sich die Höhle zu erholen, aber nicht alle Bereiche reagierten gleich. Temperatur und Luftfeuchtigkeit normalisierten sich schnell, oft innerhalb eines Tages, da Höhlenwände Wärme aufnahmen und eindringendes Tropfwasser Feuchtigkeit wiederherstellte. CO₂ jedoch blieb deutlich länger erhöht. Nahe dem Eingang konnten die Konzentrationen innerhalb etwa einer Woche wieder in die Nähe der Normalwerte fallen. In den tieferen Kammern, wo die Luftzirkulation schwach und kühl ist, kann dichte Luft stagnieren, erhöhte CO₂-Werte können zwei bis drei Wochen oder länger anhalten und kehrten manchmal vor der nächsten Störung nie vollständig auf Vorfeiertagsniveaus zurück. Die Studie zeigte, dass zwei Faktoren am wichtigsten sind: wie viele Touristen nacheinander kommen (mehr als 100 Personen pro Tag an mindestens vier aufeinanderfolgenden Tagen löst eine starke CO₂-Anhäufung aus) und ob die Saison natürliche Belüftung begünstigt. Im Winter und in kühlen Monaten schaffen Dichteunterschiede zwischen Innen- und Außenluft stärkere Strömungen durch den Eingang, die helfen, CO₂ auszuspülen; im Sommer schwächt die Belüftung und die Erholung verzögert sich.

Höhlen für Wissenschaft und Besucher gesund erhalten

Für Nichtfachleute ist die Kernbotschaft klar: Höhlenluft reagiert überraschend empfindlich auf unsere Anwesenheit. Das CO₂ in der Jiutian-Höhle stammt größtenteils aus dem lebenden Boden darüber, aber intensive Touristenspitzen fügen große Impulse hinzu, die die Höhle nur langsam abbauen kann. Durch Begrenzung der täglichen Besucherzahlen, Verteilung der Besuche über die Zeit, Verkürzung der Aufenthalte in den tiefsten Kammern und gezielte Förderung von Spitzenbesuchen in hochbelüfteten Jahreszeiten wie dem Winter können Betreiber diese empfindlichen unterirdischen Umgebungen schützen. So bewahren sie nicht nur die von Besuchern geschätzte Schönheit, sondern auch die Rolle der Höhle als natürliches Klimaarchiv und als kleinen, aber realen Teil des Kohlenstoffkreislaufs der Erde.

Zitation: Peng, S., Liu, W., Zhang, T. et al. Dynamic patterns and resilience of cave-air CO₂ under tourism interferences in the Lushan National Geopark, north China. npj Herit. Sci. 14, 31 (2026). https://doi.org/10.1038/s40494-026-02306-z

Schlüsselwörter: Höhlentourismus, Kohlendioxid, Karsthöhlen, Höhlenbelüftung, Umweltresilienz