Permafrost- und Waldbrand-Kohlenstoffemissionen zeigen die Notwendigkeit zusätzlicher Maßnahmen, um die Temperaturziele des Pariser Abkommens in Reichweite zu halten

Verborgener Kohlenstoff unter der Arktis

Die Böden der nördlichen Permafrostregion enthalten ungefähr so viel Kohlenstoff wie die gesamte derzeit in der Atmosphäre vorhandene Menge, ein Großteil davon in den oberen wenigen Metern gefrorenen Bodens. Wenn die Arktis wärmer wird — in manchen Regionen derzeit bis zu etwa 1 °C pro Jahrzehnt — taut dieses gefrorene organische Material auf. Mikroben erwachen und beginnen, es zu zersetzen, wobei Kohlendioxid und Methan freigesetzt werden. Frühere globale Klimamodelle stellten dies meist als langsames, von oben nach unten fortschreitendes Vertiefen der saisonal aufgetauten Schicht dar, einen Prozess, den die Autoren „allmähliches Auftauen“ nennen. Diese Modelle sagen bereits beträchtliche Treibhausgasemissionen aus dem Permafrost im 21. Jahrhundert voraus, sie lassen jedoch einige der dramatischsten Mechanismen des Bodenzusammenbruchs außer Acht.

Plötzlicher Kollaps und ausbreitende Feuer

Zwei starke Prozesse fehlen in globalen Bewertungen weitgehend. Der erste ist das „abrupte Auftauen“, bei dem eisreiche Böden ungleichmäßig kollabieren und Rutschungen, Senken sowie neue Seen und Feuchtgebiete bilden, die große Mengen zuvor gefrorenen Kohlenstoffs rasch exponieren und zersetzen können — oft unter wassergetränkten Bedingungen, die die Methanbildung begünstigen. Der zweite ist der Waldbrand. In den letzten Jahrzehnten haben boreale Wälder und die Tundra häufiger und tiefer brennende Feuer erlebt, angetrieben durch längere Feuersaisons, mehr Blitzeinschläge sowie wärmere und trockenere Bedingungen. Diese Brände verbrennen nicht nur Bäume; in nördlichen Regionen können sie dicke Schichten organischer Böden und Wurzeln verbrauchen, direkt unterirdischen Kohlenstoff freisetzen und den Boden für schnelleres und tieferes Auftauen anfälliger machen, einschließlich der Entstehung neuer Thermokarst-Formen.

Aufbau eines umfassenderen Klimarechners

Um zu verstehen, was diese bislang vernachlässigten Prozesse für das globale Klimabudget bedeuten, erweiterten die Forscher ein kompaktes Erdsystemmodell namens OSCAR. Das ursprüngliche Modell bildete bereits das allmähliche Permafrostauftauen auf Basis von vier detaillierten Landoberflächenmodellen nach. Das Team fügte drei neue Komponenten hinzu: ein Modul für abruptes Auftauen, basierend auf früherer Arbeit, die verfolgt, wie sich Thermokarst-Formen mit steigender Temperatur ausbreiten; ein Modul für unterirdische Verbrennung, das Daten über Brandflächen und Boden-Kohlenstoffverluste durch nördliche Brände nutzt; und ein Nachbrand-Auftaumodul, das erfasst, wie Brände die saisonal aufgetaute Schicht vertiefen und sowohl kurzlebiges als auch dauerhaftes zusätzliches Auftauen auslösen können. Anschließend trieben sie dieses erweiterte Modell mit einer Palette zukünftiger sozioökonomischer und Emissionsszenarien, um zu untersuchen, wie sich Permafrost- und Feueremissionen bis ins 21. Jahrhundert entwickeln.

Wie viel zusätzliches Erwärmungsbrennstoff freigesetzt wird

Wenn das Modell nur das allmähliche Auftauen berücksichtigte, lagen die prognostizierten Permafrostemissionen für den Zeitraum 2025 bis 2100 je nach Ambition der Emissionsminderungen bei etwa 108 bis 235 Milliarden Tonnen CO₂‑Äquivalent. Mit Einbeziehung von abruptem Auftauen und feuerbedingten Prozessen stiegen die Gesamtemissionen auf etwa 387 bis 624 Milliarden Tonnen — ein Anstieg um 166 bis 258 Prozent gegenüber dem allmählichen Auftauen allein. Auf kürzeren Zeitskalen bis zur Mitte des Jahrhunderts trugen diese bislang unterrepräsentierten Prozesse ebenfalls den Großteil der Emissionen bei. Das abrupte Auftauen war besonders wichtig für Methan, während sowohl abruptes Auftauen als auch Feuer ähnliche Beiträge zur langfristigen Kohlenstofffreisetzung leisteten. In Bezug auf die Klimarückkopplung vervielfachten die kombinierten Permafrost- und Waldbrandprozesse etwa die Menge an freigesetztem Kohlenstoff pro Grad globaler Erwärmung im Vergleich zum allmählichen Auftauen allein.

Was das für Klimaziele bedeutet

Das für die Politik relevanteste Ergebnis betrifft das verbleibende Kohlenstoffbudget der Welt — die Gesamtkohlendioxidmenge aus fossilen Brennstoffen und Landnutzung, die die Menschheit noch ausstoßen kann, während sie eine vernünftige Chance behält, die Erwärmung unter einem gewählten Ziel zu halten. Wenn alle Auftau- und Feuerprozesse berücksichtigt wurden, schrumpfte das verbleibende Budget ab 2025 um etwa 124 ± 62 Milliarden Tonnen CO₂ für das 1,5‑°C‑Limit und um 258 ± 96 Milliarden Tonnen für 2 °C. Das entspricht Reduktionen von etwa einem Viertel bzw. einem Sechstel im Vergleich zu einem Modell, das Permafrost vollständig ignoriert. Selbst wenn nur die derzeit unterrepräsentierten Prozesse (abrupte Auftauung und Feuer) zusätzlich zum allmählichen Auftauen betrachtet werden, verringern sie die aktuellen Schätzungen des IPCC und des Global Carbon Budget immer noch um zweistellige Prozentsätze. Praktisch bedeutet das weniger „Spielraum“ für menschliche Emissionen, als viele Planungsrechnungen annehmen.

Leben mit einer schrumpfenden Sicherheitsmarge

Für Nichtfachleute ist die zentrale Erkenntnis, dass der gefrorene Boden der Arktis und nördliche Waldbrände als Verstärker des Klimawandels wirken, den die aktuellen politischen Debatten nur teilweise berücksichtigen. Selbst in Szenarien, in denen die menschlichen Emissionen schnell sinken, setzen Permafrost- und feuerbedingte Emissionen über viele Jahrzehnte fort und nehmen nach der Mitte des Jahrhunderts zu, wodurch langfristige Erwärmung und lokale Auswirkungen wie Bodenabsenkungen und Landschaftskollaps verankert werden, die auf menschlichen Zeitskalen effektiv irreversibel sind. Die Studie behauptet nicht, dass die Ziele des Pariser Abkommens unerreichbar wären, zeigt jedoch, dass sie schwerer zu erreichen sind als Kohlenstoffbudgets nahelegen, die diese Prozesse vernachlässigen. Die Berücksichtigung von Permafrost- und Waldbrandrückkopplungen stärkt daher das Argument für schnellere und tiefere Einschnitte bei den Treibhausgasemissionen heute und unterstreicht zugleich die Notwendigkeit, sich auf deren unvermeidliche, langanhaltende Folgen einzustellen.

Zitation: Schädel, C., Gasser, T., Rogers, B.M. et al. Permafrost and wildfire carbon emissions indicate need for additional action to keep Paris Agreement temperature goals within reach. Commun Earth Environ 7, 306 (2026). https://doi.org/10.1038/s43247-026-03189-5

Schlüsselwörter: Permafrostauftau, arktische Erwärmung, Waldbrandemissionen, Kohlenstoffbudget, Pariser Abkommen