Vor der Nordküste Sibiriens erstreckt sich ein riesiges, relativ flaches Schelfmeer. Meist weit mehr als 1000 Kilometer reichen die seichten Gewässer nach Norden, bevor der Meeresboden zum arktischen Becken hin tiefer abfällt. (Siehe Karte am Ende des Artikels.) Über zwei Millionen Quadratkilometer umfasst der Schelf -  und unter den Sedimenten, die in den letzten Jahrtausenden seinen Boden bedeckt haben, schlummert eine Zeitbombe. Viele Millionen Tonnen an Treibhausgasen könnten aus dem Meeresboden entweichen. Noch ist der Boden gefroren und das Eis wirkt wie ein Korken auf der Flasche, die den Dschini gefangen hält, doch diesen Sommer fanden Wissenschaftler erste Anzeichen, dass der Korken sich langsam lösen könnte. 

Aber der Reihe nach: Dort, wo in den kurzen arktischen Sommern Wellen an den Strand schlagen, war bis zum Beginn der jetzigen Warmzeit vor 10.000 Jahren Land. Die gewaltigen Massen der skandinavischen und vor allem der nordamerikanischen Gletscher hatten viel Wasser gebunden, das den Ozeanen fehlte. Der Meeresspiegel war bis zu 140 Meter und mehr niedriger als heute. Die britischen Inseln waren ein Teil Westeuropas, die indonesische Inselwelt zum Teil mit Eurasien verbunden und der sibirische Schelf eine unendliche Kaltsteppe. 

Die Kälte hat allerdings weder Tiere noch Pflanzen abgeschreckt, wie man meinen könnte. Die Steppe am Rande des ewigen Eises, die bis nach Westeuropa reichte, war vielmehr biologisch wesentlich produktiver, als die heutigen Tundren Sibiriens und Nordamerikas. Große Herden von Wollmammuts, und -nashörnern beherrschten die kalten Ebenen und ernährten sich von einem widerstansdfähigem Gras, das tiefe Wurzeln in den Boden trieb. 

Die Kälte sorgte dafür, dass Bakterien in den etwas über hunderttausend Jahren, die die letzte Eiszeit dauerte, kaum eine Chance hatten, tote Gräser, Wurzeln und Tierkadaver abzubauen. Trockene Winde trugen feinen Staub herbei, der sich Schicht um Schicht auf die Steppe legte und alles tote Material im tiefgefrorenen Boden unter sich begrub. Entsprechend kommt es auch heute noch vor, dass dort, wo der Boden auftaut oder durch Erosion an Flüssen freigelegt wird, unverweste Mammutkadaver gefunden werden. 

Jedenfalls reicherten sich große Mengen von Kohlenstoff im Boden an. Sollte er irgendwann auftauen, dann werden Bakterien ihr Werk verrichten, und die toten Tiere und Pflanzen endlich zersetzen. Geschieht das an der Luft, so entsteht das allseits bekannte Kohlendioxid (CO₂), das wichtigste unter den Treibhausgasen, weil es das häufigste ist. Bleiben die Kadaver aber unter Luftabschluss, dann kommen andere Bakterien zum Zuge, die Methan (CH₄) produzieren. Und Methan ist, je nach dem wie lange es letztlich in der Atmosphäre bleibt, ein 20 bis 25mal so effektives Treibhausgas wie CO₂. 

Die Mengen, um die es geht, sind gewaltig. Russische Wissenschaftler schätzen, dass auf dem sibirischen Festland rund 900 Gigatonnen Kohlenstoff (Gt C, eine Gigatonne entspricht einer Milliarde Tonnen) im Permafrost, das heißt im dauerhaft gefrorenen Boden gespeichert sind. Zum Vergleich: Vor Beginn der Industrialisierung enthielt die  Atmosphäre (hauptsächlich in Form von CO₂) etwa 540 Gigatonnen Kohlenstoff, derzeit ist dieser Wert auf 730 Gigatonnen angestiegen. 

Noch einmal etwa 500 Gigatonnen werden unter dem arktischen Schelfmeer vermutet. Denn auch dort ist der Boden noch gefroren. Da er aber nach oben durch das Wasser isoliert ist und kaum Wärme verlieren kann, liegen die Temperaturen im Meeresboden nur knapp unter dem Gefrierpunkt, während an Land der Permafrostboden viel kälter ist. Einiges Methan tritt dort daher seit jeher aus, ein Teil davon wird gleich wieder in so genannte Gashydraten eingefangen. Dabei handelt es sich um Wassereis, das bei niedrigen Temperaturen hohem Druck am Meeresboden oder in den oberen Schichten des Sediments in seinen Kristallstrukturen Methanmoleküle einfängt. 

Die Grafik veranschaulicht den großen Unterschied zwischen Eis und offenem Meer. Solange das Wasser von Eis bedeckt ist, wird der überwiegende Teil des Sonnenlichts - und davon bekommt die Arktis im Sommer sehr viel ab, weil die Sonne lange Zeit überhaupt nicht untergeht - reflektiert. Teilweise schmilzt das Eis an der Oberfläche und es bilden sich Pfützen von Tauwasser auf dem Eis. Dadurch vermindert sich die Reflektivität, aber auch dann bleiben nur maximal 40 Prozent der Sonnenenergie im Klimasystem. Ist das Meer hingegen eisfrei, sind es 93 Prozent. Grafik: Don Perovich 

Die vergleichsweisen hohen Temperaturen des unterseeischen Permafrosts machen ihn, wie man sich leicht denken kann, besonders empfindlich gegenüber der Erwärmung, die seit einiger Zeit in der Region beobachtet wird. 2007 hatte sich im Sommer das Eis wesentlich weiter als je zuvor zurückgezogen. Um über 20 Prozent wurde das vorherige Rekordminimum unterboten. Im letzten Sommer wurde dieser neue Rekord nur knapp verfehlt. In der eisfreien Zeit konnte sich das Meer stärker als sonst von der Sonne erwärmen. 

Und offenbar lassen die Folgen nicht lange auf sich warten: "Wir haben Wolken von Methanblasen und Kamine gefunden, die durch das mit Methan gefüllte Sediment gingen", berichtet der russische Polarforscher Igor Semiletov, der im Sommer 2008 eine Messfahrt in den arktischen Gewässern vor Sibirien geleitet hat. An über 1000 von 5000 Messpunkten habe man eine deutlich erhöhte Methan-Konzentration im Wasser festgestellt, zitiert ihn das Internetportal Science Daily. 

Der Hinweis auf die Kamine im Sediment zeigt, dass offenbar nicht einmal die oberen Schichten des Sediments vollständig auftauen müssen. Es reicht, wenn der Eisdeckel löchrig wird, damit sich das Methan aus tieferen Schichten einen Weg nach oben bahnen kann. Das Problem der Messungen ist, dass Vergleichsdaten Mangelware sind. Es gab auch früher sporadische Messungen, aber keine auch nur annähernd lückenlosen Zeitreihen. 

Semelitov, der am International Arctic Research Center der Universität von Fairbanks, Alaska, arbeitet, ist dennoch sehr besorgt, denn er weiß, dass vor Sibirien genug Methan im Meeresboden schlummert, um das Klima gründlich aus dem Gleichgewicht zu bringen. Am Dienstag hat er in San Francisco auf einer Pressekonferenz am Rande der Jahrestagung der American Geophysical Union über seine Ergebnisse gesprochen. Kit Stolz berichtet für das US-amerikanische Umweltnachrichtenportal grist, dass Semelitov sich bei den Fragen nach den Konsequenzen zunächst etwas gewunden habe – wohl weil er weiß, dass diese Messungen noch durch andere bestätigt werden müssen, um wirklich tragfähige Aussagen machen zu können – aber dann doch sehr direkt wurde: "Ich denke wir müssen den Menschen sagen, dass etwas mit dem unterseeischen Permafrost passiert." 

Wolfgang Pomrehn 

Weitere Hintergrundinformationen und Links im Klimalexikon. 

Die Farben geben die Wassertiefe an.