Schattenblick → INFOPOOL → UMWELT → REPORT


INTERVIEW/247: Gitterrost und Permafrost - normale Werte, Stolpersteine und Geduld ...    Prof. Torsten Sachs im Gespräch (SB)


11. Internationale Permafrostkonferenz (ICOP) vom 20. bis 24. Juni 2016 in Potsdam

Prof. Torsten Sachs über unspektakuläre Meßergebnisse, die Frage, wie man zwischen industriellen und natürlichen Methanemissionen unterscheiden kann, und eine Kamera, die er zwar ein-, aber nicht wieder ausführen darf


Obgleich die Permafrostforschung in den letzten Jahren einen enormen Aufschwung erfahren hat, sieht das Forscherauge noch viele weiße Flecken auf der Landkarte. Diese wurden bislang nicht oder nur ungenügend unter der Fragestellung erkundet, welche Veränderungen stattfinden, ob sie relevant für Infrastruktureinrichtungen sind, ob die Veränderungen eventuell die globale Erwärmung betreffen, etc.

Prof. Torsten Sachs vom Deutschen GeoForschungsZentrum GFZ in Potsdam hat sich auf die Fernerkundung spezialisiert. Er führt vorzugsweise Messungen per Hubschrauber oder Flugzeug durch, um beispielsweise herauszufinden, in welchen Mengen Gase aus der sogenannten aktiven, sommerlich aufgetauten Schicht der Permafrostregionen freigesetzt werden, in welcher räumlichen Verteilung das geschieht und welche natürlichen Bedingungen dabei eine Rolle spielen. Diese Arbeit hat ihn sowohl nach Rußland als auch nach Nordamerika geführt. Seit 2016 ist Sachs auch Junior-Professor für Atmosphärenphysik an der Technischen Universität Braunschweig.


Foto: © 2016 by Schattenblick

Prof. Torsten Sachs vor seinem Poster
Foto: © 2016 by Schattenblick

Auf der ICOP 2016, der 11. Internationalen Permafrostkonferenz, die das Alfred-Wegener-Institut Helmholtz Zentrum für Polar- und Meeresforschung (AWI) vom 20. bis 24. Juni 2016 in Potsdam veranstaltet hat, hat er unter anderem eine Session zum Kohlenstofffluß vom Permafrost der Arktis in die Atmosphäre geleitet. Bei einer weiteren Veranstaltung, einer sogenannten Poster-Session, bei der Forscherinnen und Forscher ihre Arbeit in Form eines wissenschaftlichen Posters präsentieren, stellte sich Prof. Sachs dem Schattenblick für einige Fragen zur Verfügung.

Schattenblick (SB): Seit unserem letzten Interview vor vier Jahren auf der Reklim-Tagung [1] sind Sie Professor geworden. Hat sich damit der Druck für Sie, publizieren zu müssen, erhöht?

Prof. Torsten Sachs (TS): Der Druck war schon vorher da. Hinzugekommen ist allerdings, daß man nun auch in die Lehre geht, und das macht man nicht mal so nebenbei. Vor allem dann nicht, wenn man das vorher noch nie gemacht hat. Gerade bei den gemeinsamen Berufungen, wo eigentlich der Hauptarbeitsplatz immer noch am GFZ ist, und dann kommen plötzlich noch von einer anderen Institution Anforderungen, obwohl man sich ja vorher schon nicht gelangweilt hat. (lacht) Es ist nicht so einfach, das alles innerhalb eines normalen Tages zu bewältigen.

SB: Hier auf der Konferenz haben wir unterschiedliche Zahlen zur Fläche des Permafrosts auf der nördlichen Hemisphäre gehört. Antoni Lewkowicz sprach von 24 Prozent, an anderer Stelle wurde die Angabe 25 Prozent gemacht. Wir fragten uns, ob sich in der Größenordnung von einem Prozent bereits der Rückzug des Permafrostes niederschlägt oder ob die Abweichung noch im Bereich der Meßungenauigkeiten liegt?

TS: Ich weiß natürlich nicht, worauf sich Prof. Lewkowicz bezogen hat. Es kann durchaus sein, daß der eine von 25 Prozent der Nordhalbkugel und der andere von 24 Prozent der Gesamtlandmasse ausgeht. Es ist klar, daß sich der Permafrost an der Südgrenze seiner Ausbreitung zurückzieht, aber ob das bereits so deutlich ist, daß das ein Prozent ausmacht, kann ich Ihnen nicht sagen. Ich forsche hauptsächlich in den stabilen Permafrostgebieten. Man müßte die Kartierer fragen, was sie an neuen Daten haben und ob diese einen solchen Rückzug zeigen.

SB: Haben sich Ihre Forschungsergebnisse von vor vier Jahren, nach denen es von einer Vielzahl von Faktoren abhängig ist, in welcher Menge Kohlenstoff aus dem Permafrost mobilisiert und in die Atmosphäre freigesetzt wird, durch Ihre weitere Arbeit zu dem Thema bestätigt?

TS: Ja, es ist nach wie vor klar, daß man es mit vielen verschiedenen Einflußfaktoren auf den Permafrost zu tun hat. Ich glaube auch nicht, daß sich das jemals dahingehend ändert und man plötzlich zu dem Ergebnis kommt: "Ach, eigentlich ist es nur ein Einflußfaktor." Das wird immer ein Geflecht aus den Wechselwirkungen von Temperatur, Feuchtigkeit und Vegetation bleiben und von Fragen abhängen wie, ob die Vegetation isolierend wirkt oder nicht, ob der Bewuchs aus Moosen oder Büschen besteht, ob man es mit einer graduellen Veränderung zu tun hat oder ob irgendein Extremereignis eingetreten ist, das dann einen Prozeß in Gang gesetzt hat, und viele verschiedene Dinge mehr.

SB: Ist die Forschung inzwischen zu neuen Erkenntnissen gelangt und hat andere Gewichtungen vorgenommen, weil sie zum Beispiel bemerkt hat, daß aufgrund des auftauenden Permafrostes mehr Methan entsteht, weil die Mikroben mehr organische Materie umsetzen - oder eben genau umgekehrt?

TS: Bei dem Methan zeichnet sich immer deutlicher ab, daß da noch gar nicht viel passiert. Aktuell ist eine Publikation von einem US-Kollegen als Hauptautor, Colm Sweeney, erschienen. [2] Er hat sich die Aufzeichnungen des Methangehalts der Atmosphäre über einen Zeitraum von 30 Jahren an einem Meßturm in Barrow, Alaska, angeschaut. Der Wind bläst zwar meistens vom Meer herüber, aber in den Zeiten, in denen er von der Landseite weht, haben sie eigentlich in 30 Jahren überhaupt keine Veränderungen in der Methankonzentration festgestellt.


Mehrere einfache, auf Pfeilern aufgestellte Gebäude sowie Stahlgittertürme, die zu den Seiten mit Stahlseilen abgesichert sind, in einer eisigen, teils von Schnee bedeckten Landschaft - Foto: Brian Vasel, NOAA, Boulder, Colorado, USA

Forschungsstation Barrow mit zahlreichen Meßtürmen.
Foto: Brian Vasel, NOAA, Boulder, Colorado, USA

Das gilt zumindest für diese Region, und es betrifft nicht nur wenige Hektar, sondern tatsächlich eine große Fläche. Es scheint so zu sein, daß da noch gar nichts passiert ist. Auch wir sehen bei unseren luftgestützten Messungen, daß die Emissionen örtlich geringer sind, als man es oft liest. Vielleicht hat das ein bißchen damit zu tun, daß, wenn ich als Forscher an einzelne Punkte gehe und da Messungen vornehme, ich natürlich auch etwas messen möchte. Es wäre frustrierend, wenn die Werte um Null schwankten. Deshalb könnte man annehmen, daß in der Auswahl der Untersuchungsorte, an denen kleinräumige Messungen durchgeführt werden, womöglich schon ein Bias [Anm. d. SB-Red: Voreingenommenheit, Neigung] enthalten ist. Inzwischen kommen zunehmend Flugzeugmessungen ins Spiel, die dann mit Blick auf das Gesamte zeigen, daß die Methanemissionen gering sind.

SB: Die Freisetzung von Kohlenstoff hängt von bestimmten Mikroorganismen ab. Müssen Sie zunehmend mit Mikrobiologen zusammenarbeiten?

TS: Ja, die werden auf jeden Fall gebraucht, wenn man tiefer in die Prozesse einsteigen und wissen will, welche mikrobiellen Gemeinschaften in einem Permafrostgebiet leben, wie sich diese an Änderungen ihrer Umwelt anpassen und so weiter.

Was die direkte Zusammenarbeit im Sinne von "Wir schreiben jetzt zusammen eine Publikation" angeht, so gestaltet sich das etwas schwieriger, weil die Skalen sehr unterschiedlich sind. Wir haben in der Arktis unseren Fokus auf Flugzeugmessungen und schauen uns Tausende Quadratkilometer an - die Mikrobiologen hingegen holen sich eine Probe ins Labor oder schauen sich allenfalls kleine Flächen direkt am oder im Boden an. Hierzu einen Zusammenhang zu erkennen, der sich bis ins atmosphärische Signal niederschlägt, das wir erfassen, ist schwierig. Wir sagen zwar immer, daß wir enger zusammenarbeiten müssen, aber eine richtig gute Idee, wie man das dann praktisch umsetzt und wie man da auf dieselben Größen kommt, haben wir auf beiden Seiten noch nicht entwickelt. Die Größenordnung, mit denen jede Seite arbeitet, ist zu unterschiedlich.

SB: Können zum Nachweis von Methanemissionen aus dem tauenden Permafrost auch Satellitenbeobachtungen und somit flächendeckende Analysen herangezogen werden?

TS: Satelliten wären ideal, weil sie ein Gebiet regelmäßig überfliegen und eine große Fläche abdecken. Unsere Flugzeugmessungen sind teuer und kurz. Wir haben vielleicht zwei Wochen im Jahr die Gelegenheit zu fliegen, was natürlich wieder nur einen kurzen Ausschnitt in der Zeit ergibt.

Das Problem bei den bisherigen Satelliten war, daß sie alle mit passiven Fernerkundungssensoren ausgestattet waren. Das bedeutet, daß sie reflektiertes Sonnenlicht benötigten und dafür sind die Winkelverhältnisse in den Hohen Breiten ungünstig. Außerdem gibt es ein halbes Jahr keine Sonne und dazu noch sehr viele Wolken, so daß die Produkte aus den Hohen Breiten nicht besonders gut waren. Der Sensor Sciamachy [3] des Umweltsatelliten Envisat ist dafür ein Beispiel. Seit einigen Jahren gibt es den nicht mehr. Es war immer sehr schwierig, für unseren Forschungsbereich an gute Daten zu kommen.

Es ist jetzt die Planung für eine deutsch-französische Mission angelaufen, bei der ein aktiver Sensor eingesetzt werden soll. Irgendwann ab 2020 soll der Satellit fliegen. Mit dem könnte man durch die Wolken hindurchschauen und auch nachts Messungen vornehmen. Das wäre ein großer Schritt vorwärts.

SB: Wie läßt sich dabei ausschalten, daß industrielle Emissionen das Bild verfälschen, wenn man sich die Erde von so weit oben anschaut?

TS: Inwiefern die Satellitensensoren da etwas unterscheiden können, weiß ich nicht. Bei unseren eigenen Flugzeugmessungen ist das leider noch nicht möglich, aber Kollegen, die eben in einer unserer Sessions waren, berichteten, daß sie die Methanemissionen differenzieren können. Entweder indem sie gleichzeitig die Isotopenverhältnisse bestimmen oder indem sie zusätzlich andere Schadstoffe, wie zum Beispiel Kohlenmonoxid, messen. Von Kohlenmonoxid weiß man, das es aus Verbrennungsprozessen und nicht aus der Vegetation stammt. Wenn dann in den Daten Kohlenmonoxid und Methan in einer bestimmten Region stark korrelieren, dann ist klar, daß das eher ein anthropogenes Verschmutzungssignal sein muß.

Auch die Verteilung in der Höhe spielt eine Rolle. In der Nähe zum Boden hat man natürlich eher die Dinge, die auch direkt aus dem Boden freigesetzt werden, während sich größere Verschmutzungswolken in der Regel in anderen Höhen wiederfinden. Wenn man über Alaska fliegt, kann man auch solche Fahnen sehen, die von sibirischen Waldbränden oder aus chinesischen Industriegebieten stammen. So etwas wird relativ schnell sehr weit transportiert.

SB: Lassen sich auf diese Weise auch Gas-Pipelines detektieren?

TS: Ja, das sieht man schon allein an der Menge des Methans. Wenn man zum Beispiel in der Prudhoe Bay das Öl- und Gasfördergebiet überfliegt und dann plötzlich die doppelten oder dreifachen Methanemissionswerte registriert, kann man sich an zwei Fingern abzählen, daß das aus den Industrieanlagen stammt. Den Nachweis dafür könnte man beispielsweise durch Untersuchungen der Isotopie oder durch andere Begleitstoffe im Erdgas erbringen.


Die Pipeline kreuzt eine typische Permafrostlandschaft mit Thermokarstseen, gitterrostartigen Böden und vereinzelten Eisflächen - Foto: TravelingOtter, freigegeben als CC BY-SA 2.0 [https://creativecommons.org/licenses/by-sa/2.0/] via Flickr

Trans-Alaska-Pipeline in der Nähe der Prudhoe Bay, 12. Juni 2010
Foto: TravelingOtter, freigegeben als CC BY-SA 2.0 [https://creativecommons.org/licenses/by-sa/2.0/] via Flickr

SB: Untersuchungen vom Flugzeug aus erfordern einen großen Aufwand. Werden bei der Gelegenheit auch andere Messungen vorgenommen?

TS: Ja, für unsere sogenannten Gasflußmessungen ist das standardmäßig die Wärmeflüsseverdunstung, CO2 und Methan, und natürlich die ganze Basismeteorologie, die man sowieso für vieles braucht. Zudem gibt es einige Standardgeräte, die zum Beispiel an verschiedene Kameras angebaut sind. Wir nehmen auch immer LiDAR [4] zum Scannen der Oberflächentopographie mit. Diese per Laser gewonnenen Daten erheben wir sozusagen nebenbei und geben sie an Gruppen wie die von Hugues Lantuit [5] weiter, die das für ihre Küstenerosionsstudien brauchen.

Für Hugues Lantuit haben wir viele Daten erhoben, um beispielsweise die Raten des Küstenrückzugs oder auch das Volumen an Material, das dabei verlorengegangen ist, bestimmen zu können. Da erzielt man mit dem LiDAR gute Ergebnisse. Wir nehmen auch Hyperspektralkameras mit, wenn wir dürfen. Mit deren Hilfe kann man auch noch viele Informationen über die Vegetation und Vegetationsstruktur gewinnen, die dann entweder anderen Forschergruppen oder gegebenenfalls auch uns selbst helfen, unsere Daten zu interpretieren.

SB: Ist die Rohstoffindustrie an Ihren Forschungen interessiert?

TS: Wahrscheinlich wissen die viel früher als wir, wo welche Vorkommen zu erwarten sind, und behalten die Daten dann ganz gern für sich. Vor zwei, drei Jahren wurde allerdings ein Kollege von mir auf einer Konferenz in Rußland, an der ich selber nicht teilgenommen hatte, angesprochen. Wir hatten damals Messungen mit einer von einem Hubschrauber getragenen Sonde im Lena-Delta in Sibirien durchgeführt. Da wurde mein Kollege von einem Gasprom-Vertreter angesprochen, ob er das nicht auch mal auf der Jamal-Halbinsel machen wolle.

SB: Bei den luftgestützten Untersuchungen in Rußland setzen Sie wahrscheinlich verschiedenste Arten von Meßgeräten ein. Treten da manchmal Probleme mit den Behörden auf?

TS: In Rußland waren wir zuletzt 2014. Das hat problemlos und sehr gut funktioniert. Entweder lag das daran, daß die Behörden keine Probleme mit dieser Art von Messungen hatten, oder es zahlt sich die langjährige Beziehung insbesondere des AWI mit russischen Kollegen aus; selbstverständlich hat auch der Logistiker eine gute Arbeit geleistet.

Zur Zeit wird es eher in den USA ein bißchen schwierig. Wir haben eine Hyperspektralkamera, von der noch unklar ist, ob wir sie dorthin mitnehmen können. Das Gerät enthält ein exportbeschränktes Bauteil, das anscheinend auch für militärische Zwecke genutzt werden kann. Um nun unsere eigene Kamera wieder mit nach Hause nehmen zu dürfen, muß eine Exportgenehmigung vorliegen. Den Antrag dafür darf wiederum nur ein US-Staatsbürger stellen. Jetzt müßten wir im Grunde jemanden finden, der nett genug ist, das für uns zu machen. Mir fällt kein guter Grund ein, warum das jemand tun sollte, der nämlich dann auch haftet, wenn er etwas falsch macht. Das ist das erste Mal, daß ich mit Genehmigungsproblemen konfrontiert bin.

SB: Das Auftauen des Permafrosts ist irreversibel, heißt es. Wie kalt müßte es denn werden, um das Auftauen zu verlangsamen oder aufzuhalten?

TS: Wir wissen von unseren Kollegen vom PIK [6] und anderen, daß die globale Durchschnittstemperatur nicht um mehr als 1,5 Grad gegenüber der vorindustriellen Zeit steigen sollte. Das betrifft nicht nur den Permafrost allein, sondern alle möglichen, weltweiten Vorgänge. Speziell in den Permafrostgebieten sollte es nicht wärmer als null Grad im Jahresmittel werden. Daß dann die obere Schicht im Sommer auftaut, ist normal, aber sie sollte im kommenden Winter auch wieder vollständig gefrieren. Sobald sie das nicht mehr tut und ein Teil der Auftauschicht nicht wieder durchfriert, setzt man etwas in Gang, weil da dann Wärme gespeichert ist.

SB: Bei der Reklim-Tagung haben Sie uns klargemacht, daß es wichtig ist, vom "Auftauen" des Permafrosts zu sprechen, daß aber Medienvertreter manchmal auch von "Schmelzen" sprechen. Haben die Medien inzwischen ihre Hausaufgaben gemacht?

TS: (lacht) Ich würde sagen, das ist schon deutlich besser geworden, auch wenn man manchmal noch etwas anderes liest. Es gab ja auch schon mal einen Artikel dazu von Kollegen, die erklärt haben, warum das "tauen" und nicht "schmelzen" heißt.

SB: Herr Sachs, vielen Dank für das Gespräch.


Abbruchkante der Permafrostküste mit großen, grasbewachsenen Stücken, die bereits auf halbe Strecke zum Meer abgerutscht sind - Foto: Mandy Lindeberg/ShoreZone, freigegeben als CC BY 2.0 [https://creativecommons.org/licenses/by/2.0/] via Flickr

Küstenerosion in Nordostalaska an der Tschuktschensee, 11. August 2012
Foto: Mandy Lindeberg/ShoreZone, freigegeben als CC BY 2.0 [https://creativecommons.org/licenses/by/2.0/] via Flickr


Fußnoten:


[1] Das Interview mit Dr. Torsten Sachs finden Sie unter INFOPOOL → UMWELT → REPORT
INTERVIEW/037: Klimawandel in Regionen - Permafrost und Datenmangel (SB)

[2] Colm Sweeney et al.: No significant increase in long-term CH4 emissions on North Slope of Alaska despite significant increase in air temperature, in: Geophysical Research Letters, 22. Juni 2016, DOI: 10.1002/2016GL069292

[3] SCIAMACHY steht für: SCanning Imaging Absorption SpectroMeter for Atmospheric CHartographY.

[4] LiDAR - Abkürzung für engl. Light Detection And Ranging

[5] Prof. Hugues Lantuit vom Alfred-Wegener-Institut Helmholtz Zentrum für Polar- und Meeresforschung (AWI) war Mitorganisator der ICOP 2016.

[6] PIK - Potsdam Institut für Klimafolgenforschung


Bisher im Schattenblick unter INFOPOOL → UMWELT → REPORT zur Permafrostkonferenz in Potsdam erschienen:

BERICHT/120: Gitterrost und Permafrost - Genaues weiß man eben nicht ... (SB)

INTERVIEW/227: Gitterrost und Permafrost - Zahlenspiele, Umweltziele ...    Prof. Hans-Wolfgang Hubberten im Gespräch (SB)
INTERVIEW/228: Gitterrost und Permafrost - Schrittmacher Menschenhand ...    Prof. Guido Grosse im Gespräch (SB)
INTERVIEW/229: Gitterrost und Permafrost - bedingt prognosesicher ...    Prof. Antoni Lewkowicz im Gespräch (SB)
INTERVIEW/230: Gitterrost und Permafrost - zivile Katastrophen ...    Dr. Tingjun Zhang im Gespräch (SB)
INTERVIEW/234: Gitterrost und Permafrost - Flirt mit Ideen, Karriere mit konservativen Methoden ...    Dr. Anne Morgenstern im Gespräch (SB)
INTERVIEW/235: Gitterrost und Permafrost - nicht hören, nicht sehen ...    Dr. Torre Jorgenson im Gespräch (SB)
INTERVIEW/238: Gitterrost und Permafrost - maßstabslos ...    Prof. Duane Froese im Gespräch (SB)
INTERVIEW/239: Gitterrost und Permafrost - Pragmatik trifft Unberechenbarkeit ...    Prof. emer. Wilfried Haeberli im Gespräch (SB)
INTERVIEW/241: Gitterrost und Permafrost - terrestrische Wandlungen ...    Dr. Merritt Turetsky im Gespräch (SB)
INTERVIEW/242: Gitterrost und Permafrost - Am Beispiel Mars ...    Dr. Andreas Johnsson im Gespräch (SB)
INTERVIEW/244: Gitterrost und Permafrost - den Elementen Zivilisation abgewinnen ...    Dr. Nikolay Shiklomanov im Gespräch (SB)
INTERVIEW/245: Gitterrost und Permafrost - CO2 und Wiederkehr ...    Dr. Peter Köhler im Gespräch (SB)
INTERVIEW/246: Gitterrost und Permafrost - Emissionsanstieg CO2 absehbar ...    Prof. Kevin Schaefer im Gespräch (SB)

15. August 2016


Zur Tagesausgabe / Zum Seitenanfang