Der Erdboden ist die Lebensgrundlage für alles pflanzliche Wachstum. Und er speichert sogar weit mehr CO2, als die Pflanzen selbst – zumindest, solange er gefroren bleibt.
Die Pedosphäre, abgeleitet vom griechischen Pédon, der Boden, umfasst die Gesamtheit aller Böden der Erdoberfläche. Als Lebensgrundlage der terrestrischen Pflanzen sind die Böden für den Kohlenstoffkreislauf von großer Bedeutung: Von den borealen Waldgebieten der Nordhalbkugel bis zu den Regenwäldern der Südhalbkugel. Obwohl Pflanzen in direkter Wechselwirkung mit der Atmosphäre stehen, speichern Böden mehr als doppelt so viel Kohlenstoff als die oberirdischen Pflanzen selbst. Ändern sich die Bodeneigenschaften, wie es beim tiefreichenden Auftauen von Permafrostböden der Fall ist, kommt es durch die Freisetzung von CO2 und Methan in relativ kurzer Zeit zu erheblichen Änderungen im Gasaustausch mit der Atmosphäre.
Kern- und regionales Kippelement zugleich
Das Kippelement der Pedosphäre sind die borealen Permafrostböden in den kaltgemäßigten Zonen oberhalb des nördlichen Polarkreises. Yedoma-Böden werden diese dauerhaft gefrorenen Boden- oder Sedimentschichten auch genannt: Organisch reich und mit einem Eisanteil von 50 bis 90 Prozent ihres Volumens. Sie bilden die wichtigste Kohlenstoffsenke der Erde. Aufgrund ihrer Bedeutung definiert die internationale Klimaforschung boreale Permafrostböden sowohl als zentrales als auch als regionales Kippelement. Rund ein Sechstel der gesamten Böden der Erdoberfläche besteht aus Permafrost. Das bedeutet, dass der Boden dort mindestens zwei Jahre lang dauerhaft gefroren ist. Diese enorme Ausdehnung macht ein mögliches Auftauen so folgenreich für das gesamte Erd-Klimasystem.
Kernkippelement
Das Kernkippelement der borealen Permafrostböden erstreckt sich über weite Teile Sibiriens bis in den Nordwesten Chinas und bildet eine über zehn Millionen Quadratkilometer große, zusammenhängende Fläche, die bis zu mehreren hundert Metern dick ist. Der Kipppunkt wird bei einer anhaltenden Erderwärmung von 3,7 bis 6 Grad Celsius angenommen und würde die gesamte Permafrostregion Eurasiens betreffen.
Auf dem nordamerikanischen Kontinent liegt das regionale Kippelement der borealen Permafrostböden in den nördlichen Territorien Kanadas sowie in Alaska. Hier steht der Kipppunkt kurz bevor oder ist möglicherweise schon überschritten. Das regionale Kippelement grenzt an den klimatisch besonders sensiblen arktischen Raum. Die Permafrostböden hier sind in weiten Teilen diskontinuierlich, das heißt nicht zusammenhängend, und reichen stellenweise nur wenige Meter tief. Hier kommt es schon bei einer Erwärmung von 1,5 bis 2 Grad Celsius zu abrupten Auftauprozessen mit Auswirkungen auf die lokalen Klimabedingungen. Diese Permafrostböden sind somit ein regionales Kippelement. Ihr Auftauen beeinflusst dennoch das gesamte Erd-Klimasystem, da alle Klimasubsysteme in vielfältiger Weise miteinander verknüpft sind.
