In fast ganz Alaska, der Hälfte Kanadas und weiten Teilen Sibiriens ist der Boden dauerhaft gefroren. Der so genannte Permafrost reicht entweder nur wenige oder aber hunderte von Metern tief unter die Erdoberfläche. Doch wie genau entsteht dieser Extremboden und wie haben sich die Menschen an ein Leben auf dem frostigen Untergrund angepasst?
Der Permafrost entsteht, wenn ein Boden über mindestens zwei Jahre hinweg eine Temperatur von null Grad Celsius oder weniger aufweist. Verbreitung und Mächtigkeit des Dauerfrostbodens sind somit vor allem von den klimatischen Langzeitbedingungen abhängig. Dabei hat ein dauerhaft gefrorener Boden nicht zwangsläufig etwas mit Eis und Schnee zu tun. So kann er bis zu 30 Prozent Eis enthalten oder aber auch gar keines, von einer Schneedecke überzogen sein oder auch nicht.
Väterchen Frost
Die vom Permafrost beeinflussten Böden sind streng genommen keine kompakten, von der Oberfläche bis in die Tiefe gefrorenen Blöcke. Vielmehr setzen sie sich aus drei sehr verschiedenen Schichten zusammen: An der Oberfläche befindet sich eine Auftauschicht, die im Sommer zu schmelzen beginnt und im Winter wieder zufriert. Darunter schließt sich der eigentliche Permafrost an, der unabhängig von jahreszeitlichen Temperaturschwankungen stets gefroren bleibt. Nach unten bildet die Grenze der nicht gefrorene Boden, der durch die geothermische Energie aus dem Erdinneren über 0° Celsius gehalten wird.
Die größten Verbreitungsgebiete des Permafrost befinden sich neben der Antarktis vor allem auf der Nordhalbkugel jenseits des 50. Breitengrades. Dort liegt schätzungsweise ein Viertel der kontinentalen Festlandsmasse im Bereich der Dauerfrostböden – mit Spitzenwerten von rund 80 Prozent Bedeckung der Staatsfläche in Alaska und 60 Prozent in Kanada. Doch Dauerfrostboden gibt es nicht nur in den dauerkalten Polargebieten sondern auch in den Hochgebirgen unserer Erde. Ab einer Höhe von über 2.000 Metern treten beispielsweise in den Alpen die ersten sporadischen Frostböden auf.
Klimaanlage für den Boden
Für den Menschen ist vor allem die oberflächennahe Auftauschicht von großer Bedeutung. Denn bei steigenden Temperaturen im Sommer schmilzt das dort gefrorene Wasser und verwandelt den oberen Bereich der Böden in einen riesigen Schlammbrei. Bereits bei kleinen Geländeunebenheiten gerät der wassergetränkte Boden ins Rutschen und Fließen: Straßen bekommen Risse, Gebäude sacken ab oder Strommasten knicken um. Zum Schutz vor diesen Schäden werden daher Eisenbahnlinien auf künstlich aufgeschüttete Dämmen verlegt oder aber die Häuser statt auf ein Fundament auf Stelzen gebaut. Wer es sich leisten kann, kühlt im Sommer mancherorts sogar den Untergrund mit einer Art Klimaanlage, um ein Auftauen des Bodens zu verhindern.
Im Extremfall reicht der Permafrost wie in Sibirien auch schon mal bis zu 1.500 Meter in die Tiefe. Allerdings sind diese mächtigen Frostböden nicht unter den heutigen klimatischen Bedingungen entstanden, sondern es handelt sich bei ihnen vielmehr um Relikte aus der letzten Eiszeit. Auch weite Teile Mitteleuropas waren bis vor 10.000 Jahren noch mehrere dutzend Meter tief gefroren. Die eiszeitlichen Prozesse beeinflussen sogar bis heute die Grundwasserführung, die Baugrundbeschaffenheit oder die Art der landwirtschaftlichen Nutzung.
Klimafaktor Permafrost
So weit die Permafrostgebiete Sibiriens oder Nordamerikas auch entfernt sein mögen: Sollten diese auftauen, so hätte dies auch Auswirkungen auf Europa und das gesamte globale Klimagefüge. Denn in den Bodenschichten sind nicht nur Kälte sondern auch riesige Mengen an Kohlenstoff, Treibhausgasen und Süßwasser gespeichert. Sollten durch steigende Temperaturen infolge des Klimawandels zukünftig ein Großteil des Dauerfrostbodens schmelzen, so hätte die Freisetzung der hierin gespeicherten Gase vermutlich einen erheblichen Einfluss auf die globalen Wasser- und Kohlenstoffkreisläufe. Wissenschaftler, unter anderem des Alfred-Wegener-Instituts für Polar- und Meeresforschung in Bremerhaven, erforschen daher die komplexen Wechselwirkungen zwischen Permafrost, Klimawandel und Mensch.
(GeoUnion, 30.12.2005 – AHE)
