In vielen weit nördlich gelegenen Gebieten liegt das Wasser im Boden als Eis vor. Im Sommer tauen teilweise die oberen ein bis zwei Meter auf und gefrieren im Winter wieder. Die Erderwärmung führt dazu, dass weite Teile des Permafrost-Bodens immer tiefer auftauen. Weil das Eis dem Boden zusätzlichen Halt gibt, werden die tauenden Böden – je nach Bodenart und enthaltener Eismenge – zunehmend instabiler, es treten Absenkungen und Erdrutsche auf.
In etwa 65 Prozent des russischen Staatsgebiets gibt es derzeit Permafrost-Böden; Russland ist deshalb besonders vom Tauen des Bodeneises betroffen. „Zu Beginn des 21. Jahrhunderts weisen viele Gebäude auf Permafrost Deformationen auf, von etwa zehn Prozent der Bauten in Jakutsk und Norilsk bis hin zu 80 Prozent der Bauten in Workuta“, schreiben die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler um Jan Hjort von der finnischen Universität Oulu im Fachjournal „Nature Reviews Earth & Environment“. Betroffen von Schäden sind auch viele Straßen, Eisenbahnstrecken, Landepisten und Pipelines. Dies gilt auch für Kanada, Alaska und Grönland sowie die Hochebene von Tibet.
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Allein für die Reparatur der Schäden, die in Russland durch tauenden Permafrost-Boden am bestehenden Straßennetz entstehen, müssten von 2020 bis 2050 etwa sieben Milliarden US-Dollar aufgebracht werden, heißt es in der Überblicksarbeit. Hinzu kämen jährlich 200 bis 500 Millionen US-Dollar für die Erreichung der Ziele der russischen Verkehrsstrategie. Für den Ersatz von Wohnhäusern würden weitere 500 bis 600 Millionen US-Dollar pro Jahr benötigt.
Mögliche Gegenmaßnahmen
Das Team um Hjort berichtet jedoch auch von verschiedenen technischen Maßnahmen, mit denen Schäden an Straßen verringert oder sogar vermieden werden können. Einige Verfahren zielen darauf ab, Wärme aus dem Untergrund abzuführen, etwa mit lockeren Gesteinsschüttungen, in denen ein natürlicher Luftkreislauf entsteht, der wärmere Luft nach oben fördert. Auch Thermosiphons, Wärmedrainagen und sehr flache Seitenstreifen haben einen ähnlichen Effekt. Andere Maßnahmen verringern die Wärmeaufnahme im Sommer, etwa ein höherer Fahrbahnuntergrund oder dessen Isolierung, ein Sonnenschutz für die Seitenbereiche oder eine stark reflektierende Asphaltdecke. All dies kostet aber mehr als die bisher üblichen Bauverfahren.
Der tauende Permafrost-Boden ist aus verschiedenen Gründen im Fokus der Klimaforschung. So speichert der gefrorene Boden viel Kohlenstoff, das teilweise in Form der Treibhausgase Kohlendioxid (CO2) und Methan (CH4) in die Atmosphäre gelangt. Auch zahlreiche Schadstoffe könnten in den kommenden Jahrzehnten freigesetzt werden, wie kürzlich einer Studie im Fachmagazin „Nature Climate Change“ zu entnehmen war. Denn giftige oder radioaktive Abfälle haben in manchen Regionen den Boden verseucht, was wegen des Dauerfrostes bisher unproblematisch war. Auch uralte Bakterien, die teilweise resistent gegen Antibiotika sind, können durch das Tauen wieder zum Leben erweckt werden, wie vereinzelt schon Vorfälle gezeigt haben.