Von Sebastian Wieczorek, Eoin O’Sullivan und Kieran Mulchrone, University College Cork
Sogenannte „Zombie-Feuer“ in den Torfgebieten Alaskas, Kanadas und Sibiriens verschwinden von der Erdoberfläche und schwelen während des Winters unter der Erde, bevor sie im folgenden Frühjahr wieder zum Leben erwachen. Diese Brände geben den Wissenschaftlern Rätsel auf, denn sie treten Anfang Mai auf, weit vor der üblichen Feuersaison im hohen Norden, und können mehrere Jahre lang wieder aufflammen.
Die meisten Wissenschaftler glauben, dass Zombiebrände die Überreste von Bränden an der Oberfläche sind, aber wir haben eine alternative Ursache gefunden. Unsere Forschungen deuten darauf hin, dass eine rasche Erwärmung der Atmosphäre über der Erde dazu führen kann, dass sich Torfböden unter der Erde plötzlich auf schwelende Temperaturen aufheizen, und zwar ohne jeden Funken oder eine andere Entzündung. Diese Zombie-Feuer könnten ein Fall von durch den Klimawandel verursachter Selbstentzündung sein.
Berichte über solche Brände reichen bis in die 1940er Jahre zurück, als sie noch selten waren. Die Häufigkeit und Intensität dieser Brände hat jedoch in den letzten zwei Jahrzehnten deutlich zugenommen. Dies geht Hand in Hand mit der beschleunigten Erwärmung in der Arktis, der sich am schnellsten erwärmenden Region der Erde.
Zu Beginn des Jahres 2024 waren allein in der kanadischen Provinz British Columbia mehr als 100 Zombiefeuer aktiv. Zombiebrände wurden sogar in der Nähe des kältesten Dorfes der Erde, Oymyakon im Nordosten Sibiriens, verzeichnet, wo sie sich über mehrere Winter hinzogen und jedes Jahr etwa 3,5 % der verbrannten Fläche in der gesamten Region ausmachen.
In den temperaturempfindlichen arktischen Torfböden ist mehr Kohlenstoff gebunden als in der gesamten Atmosphäre, und diese Brände setzen Gigatonnen davon in die Atmosphäre frei. Wir wollten wissen, ob die plötzliche Erwärmung direkt dafür verantwortlich sein könnte.
Zwei bemerkenswerte Ergebnisse
Wir haben ein mathematisches Modell entwickelt, um verschiedene Was-wäre-wenn-Szenarien zu erforschen, einschließlich der Frage, wie die Temperatur und der Kohlenstoffgehalt von Torfböden auf Veränderungen von Wetter und Klima reagieren. Entscheidend ist, dass unser Modell erfasst, wie bestimmte Mikroben Wärme erzeugen, während sie den Boden abbauen und dessen Kohlenstoff in die Atmosphäre freisetzen.
Wir haben zwei bemerkenswerte Ergebnisse erzielt:
Das erste ist, dass diese Mikroben so viel Wärme erzeugen können, dass der unterirdische Torf über den Winter bei etwa 80°C schwelt und sich im Frühjahr entzünden kann. Und dies kann geschehen, ohne dass an dieser Stelle jemals ein Feuer ausgebrochen ist und ohne dass das Wetter über dem Boden die Temperaturen erreicht, die normalerweise für das Verbrennen des Bodens erforderlich wären.
Wir nennen diesen neuen Zustand den heißen metastabilen Zustand von Torfböden. In diesem Zusammenhang bedeutet „metastabil“ ein langes Brennen – der heiße Zustand hält für eine lange, aber endliche Zeit an, bis zu zehn Jahren, bis der Torf ausgebrannt ist.
Unsere andere wichtige Erkenntnis ist, dass ein plötzlicher Übergang vom regulären kalten Zustand in den heißen metastabilen Zustand allein durch realistische Klimamuster ausgelöst werden kann, einschließlich sommerlicher Hitzewellen und globaler Erwärmungsszenarien. Interessant ist, dass der Anstieg der atmosphärischen Temperatur schneller als eine kritische Rate sein muss, um den Übergang auszulösen. Wenn die atmosphärische Temperatur um den gleichen Betrag, aber langsamer, ansteigt, bleibt der bioaktive Torfboden im regulären kalten Zustand und geht nie in den heißen metastabilen Zustand über.
Wir haben immer noch keinen Beweis dafür, dass dies in der realen Welt geschieht, und es wurde auch noch nicht im Labor nachgewiesen – bis jetzt ist dies ein Phänomen, das nur in unseren Modellen zu sehen ist. Aber wir wissen, dass Kompost (der dem Torf sehr ähnlich ist) auf die gleiche Weise Feuer fangen kann. So wurde zum Beispiel ein großes Feuer am Stadtrand von London während einer Hitzewelle im Jahr 2022 wahrscheinlich durch einen Komposthaufen verursacht, der sich spontan entzündete.
All dies deutet darauf hin, dass die atmosphärische Temperatur nicht wirklich der entscheidende Faktor für Zombiebrände ist. Vielmehr ist es die Geschwindigkeit der atmosphärischen Erwärmung, die das lange Abbrennen von unterirdischem Torf auslöst. Einfach ausgedrückt: Es ist nicht die Hitze, es ist die Geschwindigkeit.
Wie man die Zombies bekämpft
Mit der Erwärmung des Klimas wird das Wetter immer extremer, und genau das sind die Bedingungen, die zu immer mehr Zombiebränden führen können. Das ist besorgniserregend, denn es könnte einen Teufelskreis in Gang setzen: Die Gigatonnen Kohlenstoff, die aus den alten Torfböden in die Atmosphäre gelangen, werden die klimatischen Veränderungen wahrscheinlich noch verschlimmern, was zu mehr Bränden und damit zu extremeren Wetterlagen führt und so weiter.
Zombiebrände sind in der Tat ein Beispiel für einen rateninduzierten Kipppunkt, bei dem sich ein System nicht an zu schnelle Veränderungen der äußeren Bedingungen anpassen kann und von seinem regulären Zustand in einen anderen, oft unerwünschten Zustand übergeht. Es ist möglich, dass sich das heutige Klima gefährlichen Veränderungsraten für bestimmte natürliche Systeme wie bioaktive Torfböden nähert – oder diese bereits überschritten hat – was die jüngste Zunahme von Zombiebränden erklären könnte.
Es scheint, dass die einzige Lösung zur Verhinderung weiterer Zombiebrände darin besteht, die Klimaschwankungen zu begrenzen. Während sich die politischen Entscheidungsträger auf die gefährlichen Werte der atmosphärischen Temperatur (die Hitze) konzentrieren, könnte die Klimavariabilität (die Geschwindigkeit der Veränderung) für unsere kurzfristige Widerstandsfähigkeit ebenso oder sogar noch mehr relevant sein.
Sebastian Wieczorek, Professor (Vorsitz) und Leiter der Abteilung für angewandte Mathematik, University College Cork
Eoin O’Sullivan, Doktorand in angewandter Mathematik, University College Cork
Kieran Mulchrone, Senior Lecturer, Fakultät für mathematische Wissenschaften, University College Cork
Dieser Artikel wurde von The Conversation unter einer Creative-Commons-Lizenz neu veröffentlicht. Lesen Sie hier den Originalartikel.
Mehr zu diesem Thema
