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Tauender Permafrost könnte 261 Milliarden Dollar Schäden verursachen
Tauender Permafrost könnte arktische Gebäude bis zur Mitte des Jahrhunderts deutlich höhere Schäden verursachen als bisher angenommen. Eine neue Modellstudie berücksichtigt Gebäudehöhe und Nutzung auf zirkumpolarer Skala und kommt im hohen Emissionsszenario auf einen Median von rund 261 Milliarden US‑Dollar, allerdings bei großer Unsicherheit.
Storrs (U.S.A.). Permafrost ist Boden, der mindestens zwei Jahre in Folge eine Temperatur von höchstens null Grad Celsius hat. In der Arktis trägt dieser gefrorene Untergrund vielerorts Gebäude und andere Infrastruktur. Wenn er sich erwärmt und taut, kann die Tragfähigkeit von Pfahlgründungen sinken und der Boden sich absenken, wodurch Schäden an Gebäuden drohen.
Bisherige zirkumpolare Schadensmodelle waren jedoch durch unvollständige Gebäudedaten begrenzt. Sie erfassten Gebäude vor allem als zweidimensionale Grundflächen und konnten deshalb mehrgeschossige Bauten sowie Unterschiede zwischen Wohn- und Nichtwohngebäuden nur unzureichend abbilden.
Forscher der University of Connecticut (UConn) um Elias Manos haben nun den Gebäudebestand in 986 arktischen Gemeinden mit hochauflösenden Satellitenbildern, künstlicher Intelligenz und vorhandenen OpenStreetMap-Daten neu erfasst. Ein Deep-Learning-Modell erkannte Gebäude, ein weiteres Modell ordnete ihre Nutzung ein. Aus dem digitalen Höhenmodell ArcticDEM leitete das Team anschließend Gebäudehöhen und für Wohngebäude die Zahl der Stockwerke ab.
„Wir können das wahre Ausmaß der Schäden an der bebauten Umwelt nur kennen, wenn wir eine vollständige Darstellung der gefährdeten Werte haben. Wir haben die Abbildung der Exposition verbessert, indem wir Gebäude dreidimensional kartiert haben“, erklärt Elias Manos.
Durch die automatische Kartierung ergänzte HABITAT 52 Millionen Quadratmeter Gebäudefläche, die in OpenStreetMap fehlten. Damit wuchs die erfasste Grundfläche um 31 Prozent. Für Wohngebäude ergab die Höhenauswertung außerdem eine gesamte Geschossfläche von rund 190 Millionen Quadratmetern, gut 75 Prozent mehr als ihre zweidimensionale Grundfläche.
Die Forscher kombinierten den verfeinerten Gebäudebestand mit einem geotechnischen Modell der abnehmenden Tragfähigkeit von Pfahlgründungen. Für die Mitte des Jahrhunderts, definiert als Zeitraum 2055 bis 2064 gegenüber 2015 bis 2024, ergibt die Monte-Carlo-Simulation unter SSP2-4.5 einen Median von 75,67 Milliarden US-Dollar. Im hohen Emissionsszenario SSP5-8.5 steigt der Median auf 260,65 Milliarden US-Dollar.
Der neue Median im hohen Emissionsszenario liegt damit mehr als doppelt so hoch wie die frühere zirkumpolare Schätzung von 110 Milliarden US-Dollar. Besonders stark beeinflusst die dreidimensionale Gebäudedarstellung die Ergebnisse in Alaska und Russland. Unter SSP5-8.5 erhöht die Verfeinerung die medianen Schäden gegenüber der zweidimensionalen OpenStreetMap-Basis um den Faktor 2,67 in Alaska und 2,10 in Russland, in Kanada um den Faktor 1,65.
Russland trägt in diesem Szenario mit einem Median von rund 205 Milliarden US-Dollar den größten Anteil. Für Alaska ergeben sich rund 22 Milliarden, für Kanada rund 17 Milliarden US-Dollar. Die Zahlen sind kaufkraftbereinigte US-Dollar des Jahres 2024 und beziehen sich auf modellierte künftige Schäden, nicht auf bereits eingetretene Verluste.
Die Modellspanne ist allerdings breit. Für SSP5-8.5 reicht das 5. bis 95. Perzentil von 17,01 bis 379,11 Milliarden US-Dollar. Zu den wichtigsten Unsicherheitsquellen gehören Unterschiede zwischen Klimamodellen, Annahmen zur Bauweise und Tragreserve von Fundamenten sowie Fehler der Deep-Learning-Modelle bei Gebäudeerkennung und Nutzungsklassifikation.