Die globale Erwärmung erhitzt nicht nur Meere und Luftmassen, sondern auch die Kontinente und tieferen Bodenschichten. Eine aktuelle Studie unter Leitung von Forschenden des Helmholtz Zentrums für Umweltforschung (UFZ) in Leipzig zeigt nun, dass die stärkste Erwärmung des Landes im Boden in etwa 300 Metern Tiefe stattgefunden hat. Diese Schichten speichern heute etwa 20 Mal so viel Wärme wie noch in den 1960er Jahren. Das kann viele Folgen haben etwa für die permanent gefrorenen Böden (sogenannte Permafrostböden) in der Arktis oder auch für viele Kleinstlebewesen in den Böden selbst.

Zur globalen Erwärmung kommt es, weil die Menschheit seit Beginn der Industrialisierung immer größere Mengen von Treibhausgasen in die Atmosphäre entlässt. Sie wirken wie eine Art Spiegel für die vom Erdboden aufsteigende Wärmestrahlung, die durch das auf die Erde fallende Sonnenlicht entsteht. Normalerweise würde diese Wärmestrahlung in den Weltraum abgegeben werden. Weil Gase wie das CO2 aber relativ große Moleküle sind, reflektieren sie die in der Form von infrarotem Licht aufsteigende Wärme zurück auf den Boden.

Diese zusätzliche Energie wird vorm Erdsystem gespeichert. Bereits bekannt war, dass etwa 89 Prozent dieser Wärme von den Ozeanen aufgenommen wurden. Die Atmosphäre hat ein bis zwei Prozent gespeichert, die Eisflächen (die sogenannte Kryosphäre) rund vier Prozent und die Kontinente zwischen fünf und sechs Prozent. Unklar war aber, wie genau sich die Wärme innerhalb der letztgenannten Landmassen verteilt.

Um diese Frage besser beantworten zu können, wertete das Team um Francisco José Cuesta-Valero vom UFZ mehr als 1000 überall auf der Welt erhobene Temperaturprofile aus, die die Verteilung von Wärme im Boden zeigen. Zum anderen führten die Forscher mehrere Modellsimulationen durch, um unter anderem die Energiespeicherung durch Binnengewässer wie Seen und Flüsse besser abschätzen zu können.

Laut den Berechnungen nahmen die Landmassen zwischen 1960 und 2020 insgesamt 23,8 mal 10*21 Joule auf, berichten die Autoren im Magazin Earth Systems Dynamics. Das entspreche etwa dem 1.800-fachen dessen, was Deutschland im gleichen Zeitraum an elektrischer Energie verbraucht habe. Neun Prozent dieser Wärme sei in die Permafrostböden gegangen und lasse sie nun auftauen, 0,7 Prozent sei von Binnengewässern absorbiert worden, hieß es. Rund 90 Prozent dagegen habe die Böden in einer Tiefe von rund 300 Metern erwärmt, schreiben die Forscher.

"Obwohl die Binnengewässer und Permafrostböden weniger Wärme speichern als die Böden, müssen sie dauerhaft beobachtet werden, denn die zusätzliche Energie sorgt für bedeutsame Veränderungen der Ökosysteme", sagt Cuesta-Valero, der Erstautor der Studie ist. Das gelte auch für die arktischen Böden. "In Permafrostböden mag die Wärmemenge zwar nur neun Prozent der kontinentalen Wärmespeicherung ausmachen, der Anstieg in den letzten Jahren verstärkt aber durch das Auftauen des Permafrostes die Freisetzung von Treibhausgasen wie Kohlendioxid und Methan", so der UFZ-Forschende.

Aber auch die in tieferen Schichten absorbierte Wärme könne langfristig Einflüsse auf Pflanzen und Tiere und damit auch die menschliche Landwirtschaft ausüben. Eine bessere Erfassung dieser von den Böden aufgenommenen Wärme sei daher notwendig, so die Forscher.

(ens)