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Bereits im letzten Jahr hatten Hitzewellen und Trockenheit rund um den Polarkreis Brände entfacht und ließen die Permafrostböden tauen. In diesem Jahr setzte sich der verheerendere Trend fort. Forscher sind ratlos, warum die anomale Hitze so lange anhält. 

Sibirien brennt. In diesem Jahr fiel den Wald- und Buschbränden im Nordosten Russlands bereits eine Fläche von der Größe Griechenlands zum Opfer. Das hatte unlängst Greenpeace Russland anhand von Satellitenaufnahmen ermittelt. Die Umweltorganisation forderte die Behörden auf, die Feuer, die viele Ortschaften in dichte Rauchwolken hüllten, intensiver zu bekämpfen. Tatsächlich werden sie in menschenleeren Gebieten aus Kapazitätsgründen oft nicht gelöscht.

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Durchschnittstemperaturen um 5 Grad über Mittelwerten

Ursache der Brände – laut Greenpeace waren es bislang rund 9000 – sind zwar in der Regel Blitzschläge, Lagerfeuer oder das Abfackeln von Abfällen durch Holzfirmen, das außer Kontrolle gerät. Doch eine Hitzewelle im hohen Norden, die bereits seit Januar dieses Jahres anhält, dörrte Böden und die Vegetation aus, sodass die Flammen sich rasch ausbreiten können.

Dabei purzelte in der Region ein Temperaturrekord nach dem anderen. Vorläufiger Höhepunkt waren tropische 38 Grad Celsius im Städtchen Werchojansk. Es liegt jenseits des Polarkreises und galt bislang als Kältepol der bewohnten Gebiete der Erde. Im Winter 1892 war das Thermometer dort auf minus 67,8 Grad gesunken.

Bereits im letzten Jahr hatten Hitzewellen und Trockenheit rund um den Polarkreis Brände entfacht und ließen die Permafrostböden tauen. In diesem Jahr setzte sich der verheerendere Trend fort. Zwischen Januar und Juni lagen die Durchschnittstemperaturen dort um fünf Grad über den Mittelwerten, regional sogar um knapp acht Grad.

Wir verstehen nicht, was in Sibirien gerade passiert. Das ist ein neues Klimaphänomen, das jetzt erforscht werden muss.

Zwar wissen die Klimaforscher schon länger, dass sich durch den Klimawandel die Arktis etwa doppelt so schnell erwärmt wie der Rest des Globus – seit 1850 um rund zwei Grad. Doch die jetzige Wetteranomalie stellt sie vor ein Rätsel. „Wir verstehen nicht, was in Sibirien gerade passiert", erklärte der Klimatologe Anders Levermann vom Potsdam Institut für Klimafolgenforschung (PIK) gegenüber der „Deutschen Welle“. „Das ist ein neues Klimaphänomen, das jetzt erforscht werden muss“. Die Frage sei, warum diese anomale Hitze so lange anhält. 

Polarfront-Jetstream spielt eine Rolle

Offenbar spielt dabei der sogenannte Polarfront-Strahlstrom eine Rolle. Strahlströme (englisch „Jetstreams“) sind starke Höhenwinde, die in acht bis zwölf Kilometern Höhe in engen Bändern um den Globus wehen. Sie entstehen durch den starken Temperaturgegensatz zwischen den Tropen und den Polargebieten. Der Polarfront-Strahlstrom schlingt sich in mittleren Breiten, etwa auf der Höhe von Moskau und Berlin, um die Erde.

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Allerdings strömen die Winde nicht geradlinig von West nach Ost. Überqueren sie große Gebirge wie auf der Nordhalbkugel die Rocky Mountains oder den Himalaja, werden sie abgelenkt und beginnen zu mäandern. Das heißt, sie bilden Wellen, die sich teilweise weit nach Norden oder Süden erstrecken.

Je höher die Erdtemperatur aufgrund der vom Menschen bewirkten Treibhausgas-Emissionen steigt, desto mehr verringert sich der Temperaturunterschied zwischen der Arktis und den Tropen, weil sich die Nordpolarregion überproportional erwärmt. Als Folge verlagert sich der Strahlstrom nach Norden, und er verlangsamt sich. Seine Mäander werden größer und schwingen weiter nach Norden und Süden.

Gleichzeitig Dürren und Überschwemmungen

Oft schließen sie dann Hoch- oder Tiefdruckgebiete ein, die sich nicht weiterbewegen können, so dass sich das dort gerade herrschende Wetter wochenlang nicht ändert. Solche Blockaden verursachen weltweit heftige Wetterextreme. Dabei können sowohl Dürren als auch Überschwemmungen gleichzeitig auftreten.

PIK-Forscher Levermann nennt die starke Hitzewelle von 2010 in Russland, als der Rauch brennender Torfmoore Moskau einhüllte, als Beispiel. „Damals war der Jetstream einfach stehengeblieben, und über großen Teilen Russlands hielt sich sehr lange ein stabiles Hochdrucksystem, es gab keinen Regen, es kam zu Bränden“, so Levermann. „Zur selben Zeit setzte sich über Pakistan ein Tiefdrucksystem fest, und dies führte wiederum zu so starken Regenfällen und Überschwemmungen, dass auf pakistanischem Boden kurzzeitig der größte Süßwassersee der Erde entstand.“

Tatsächlich hielt der Polarfront-Jetstream in diesem Jahr von Januar bis April über Sibirien ein Tiefdruckgebiet fest. Es führte Wolken mit sich, die verhinderten, dass langwellige Infrarotstrahlung von der Erde ins All entwich, wodurch die Temperatur über den sonstigen Normalwert anstieg. Zugleich konnte wärmere Luft aus niedrigeren Breiten in die Region strömen. Im Mai kehrte sich die Situation um: Nun blockierte der Strahlstrom ein Hochdruckgebiet, das mit klarem Himmel und folglich mehr Sonnenschein (im Sommer gleichsam rund um die Uhr) einherging. Dieser ließ den Schnee rascher schmelzen. Die dunklem Böden absorbierten mehr Sonnenenergie und heizten sich entsprechend auf.

Erderwärmung erhöhte Auftreten von Hitzewellen um das 600-fache

Als Ursache des Phänomens vermuten die Klimatologen das starke Tauen des arktischen Meereises, dessen Fläche insbesondere an der Polarküste Sibiriens stark schrumpfte. Fehlt es an Meereis, wird auch weniger Sonnenlicht reflektiert, wodurch sich das Meer und die angrenzenden Gebiete stärker aufheizen. „Wir haben Beobachtungen und physikalische Modellstudien, die das skandinavische Meereis betreffen“, erläutert Levermann. „Wenn dieses Eis im Winter aufbricht, entsteht dort häufig ein stabiles Hochdrucksystem. Etwas ähnliches scheint gerade in Sibirien der Fall zu sein.“

Dahinter wiederum steht die Erderwärmung, wie eine Studie des Forscherverbunds „World Weather Attribution“ (WWA) verdeutlicht. Demnach wäre es in Sibirien ohne Klimawandel derzeit um zwei Grad kühler. Die Erderwärmung erhöhte jedoch das Auftreten von Hitzewellen gegenüber dem frühen 20. Jahrhundert um das 600-fache. Die aktuelle Temperatur in Sibirien ist sogar so extrem, dass es selbst mit Klimawandel statistisch nur alle 130 Jahre dazu käme. „Ohne den vom Menschen verursachten Klimawandel wäre die Hitzewelle von 2020 nahezu unmöglich“, resümieren die Studienautoren.

Forscher warnen vor Teufelskreis

Besonders bedenklich ist indes, dass diese Prozesse einen Teufelskreis in Gang setzen, denn sie verstärken sich selbst. So lässt die Erderwärmung nicht nur das arktische Eis verschwinden, sondern auch die Permafrostböden tauen. Dabei wird neben Kohlendioxid (CO₂) auch das hochwirksame Klimagas Methan frei. „Das ist eine langfristige globale Bedrohung, denn steigende Methan-Emissionen in Sibirien würden die Erderwärmung und somit auch den weltweiten Klimawandel beschleunigen, was die Menschheit ja gerade verhindern will“, konstatiert PIK-Forscher Levermann.

Zudem entwichen laut der WWA-Studie durch die sibirischen Waldbrände allein im Juni 56 Millionen Tonnen CO₂ in die Atmosphäre. Das Absacken des zuvor gefrorenen Bodens führt zu Schäden an Öl- und Gasleitungen, Straßen und Gebäuden. Erst kürzlich liefen 21.000 Tonnen Diesel in einen Fluss.

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Nun fürchten Klimaforscher, dass hier bereits eine Spirale in Gang kam, die nicht mehr aufzuhalten ist. Denn möglicherweise hat die Arktis bereits einen Kipppunkt erreicht. So nennen Klimaforscher Punkte, bei denen Ökosysteme von kritischer Bedeutung in einen neuen Zustand übergehen, also „umkippen“. Dabei setzen positive Rückkopplungen ein, durch die sich die Erderwärmung selbst verstärkt. Bislang haben Wissenschaftler 15 solcher Kipppunkte identifiziert. „Sie sind die Achillesferse unseres Planeten“, sagt Hans Joachim Schellnhuber, der frühere Direktor des PIK. „Wir sollten diese Kippschalter tunlichst nicht aktivieren.“

Drei Arten von Kipppunkten entscheidend

Dabei spielen drei Arten von Kipppunkten eine Rolle: Ein beschleunigter Eisverlust an den Polen, was den Meeresspiegel zunehmend ansteigen lässt, Wälder, Moore und Permafrostgebiete werden zerstört und setzen das in ihnen gespeicherte Treibhausgas Kohlendioxid (CO₂) frei, wodurch sich die Erde weiter erwärmt, sowie Veränderungen im globalen System der Meeresströmungen (die so genannte globale Zirkulation).

Für die Arktis spielen laut dem Online-Portal „Arctic News“ zehn Klimafaktoren eine Rolle, die die Temperaturen dort weiter emportreiben. Neben dem tauenden Permafrost und dem veränderten Strahlstrom zählt das pazifische Klimaphänomen El Niño – es heizt das Meerwasser auf – ebenso dazu wie der Einstrom wärmeren Tiefenwassers, Veränderungen der Ozonschicht sowie die Freisetzung von Methan vom Meeresgrund.

Bislang galten diese Kipppunkte als voneinander unabhängig. Neuen Analysen zufolge werden sie jedoch nicht allmählich in einem linearen Prozess erreicht. Stattdessen können die Übergänge wie bei einer Kette fallender Dominosteine in einer Kaskade erfolgen, wobei sie sich wechselseitig beeinflussen und der Erde letztendlich eine unumkehrbare „Heisszeit“ bescheren. In Sibirien hat diese Entwicklung mit einiger Wahrscheinlichkeit bereits begonnen.