Entlang der US-Küste von Texas bis Maine werden durch die Erosion von Feuchtgebieten und Salzmarschen jährlich mehr als 1,45 Milliarden Pfund beziehungsweise 660.000 Tonnen Kohlenstoff in den Ozean verfrachtet. Grundlage dieser Schätzung waren beobachtete Landschaftsveränderungen im Zeitraum von 1985 bis 2022.

NASA Blogs berichtete am Montag, 24. August, über die von der US-Raumfahrtbehörde unterstützte Studie. Für die Analyse verband das Forschungsteam Landsat-Satellitenbilder mit hochauflösenden Lidar-Höhendaten des US Geological Survey.

Küstenmarschen sind nicht nur Lebensräume an der Grenze zwischen Land und Wasser. In ihrer Vegetation und ihren Böden speichern sie erhebliche Mengen Kohlenstoff und erfüllen damit eine Funktion, die grundsätzlich auch von Wäldern und Tundren bekannt ist.

Wie stabil dieser Speicher bleibt, hängt jedoch von einer besonders dynamischen Umgebung ab. Stürme können Pflanzen herausreißen, steigende Meeresspiegel tiefliegende Flächen überfluten und menschliche Bebauung natürliche Küstenprozesse verändern. Wind, Gezeiten und Meeresorganismen formen die Ufer zusätzlich fortlaufend um.

Die Landsat-Aufnahmen boten den Autoren eine über Jahrzehnte hinweg vergleichbare Sicht auf die Marschflächen an der Golfküste und der östlichen Küste. Dadurch ließ sich erkennen, wo Land verloren ging, aber auch, wo neue Marschen entstanden.

Die Lidar-Messungen ergänzten diese Flächenbeobachtung um präzise Geländehöhen. Gerade in flachen Küstenregionen können geringe Höhenunterschiede darüber entscheiden, wie häufig ein Standort überflutet wird und wie anfällig er für Abtragung ist.

Bei der Bilanz unterschieden die Forscher zwischen der gesamten durch Erosion bewegten Menge und dem Nettoverlust. Neu entstehendes Marschland glich einen Teil des Kohlenstoffs aus, der an anderen Stellen zusammen mit Boden und Pflanzenmaterial abgetragen wurde.

Nach Berücksichtigung dieses Zuwachses blieb den Berechnungen zufolge ein jährlicher Nettoverlust von rund 800 Millionen Pfund oder 380.000 Tonnen Kohlenstoff. Dass dieser Wert deutlich unter der insgesamt verlagerten Menge liegt, verdeutlicht die gleichzeitige Rückbildung und Neubildung der Marschlandschaft.

Regional verlief die Entwicklung sehr unterschiedlich. Besonders im Mississippi-Delta stellten die Autoren nach Hurrikan Katrina im Jahr 2005 und Hurrikan Ida im Jahr 2021 eine verstärkte Küstenerosion fest. Beide Wirbelstürme entwurzelten und überfluteten die Vegetation über viele Meilen.

Das Mississippi-Delta besitzt flächenmäßig die größten Marschgebiete der Vereinigten Staaten. Deshalb hatte die dortige Veränderung erhebliches Gewicht: In der Region wurde laut Studie mehr küstennaher Kohlenstoff bewegt als an der gesamten untersuchten Ostküste.

Der Vergleich macht deutlich, dass sich die Kohlenstoffverlagerung nicht gleichmäßig nach Küstenlänge verteilt. Große Vorräte in ausgedehnten Böden können zusammen mit starker Erosion dazu führen, dass einzelne Landschaften die Gesamtbilanz prägen.

Die ermittelten Mengen sind allerdings nicht mit direkten Emissionen in die Atmosphäre gleichzusetzen. Der größte Teil des aus den Marschen gelösten Kohlenstoffs gelangt zunächst in den Ozean, statt unmittelbar als Gas in die Luft freigesetzt zu werden.

Die Untersuchung quantifizierte somit vor allem einen Transportweg zwischen Land und Meer. Welches weitere Schicksal sämtlicher eingetragener Kohlenstoff im Wasser oder in Sedimenten nahm, wurde in den veröffentlichten Ergebnissen nicht abschließend bestimmt.

Für globale Modelle ist gerade dieser Übergangsbereich eine Herausforderung. Küsten sind keine festen Grenzlinien, sondern werden von Meeresspiegel, Wind, Gezeiten, biologischer Aktivität und einzelnen Extremereignissen immer wieder neu geformt.

Am Goddard Institute for Space Studies der NASA wurden neue Modelle entwickelt, um diesen Austausch besser nachzubilden. Langjährige Satellitenbeobachtungen und Höhendaten können dafür realitätsnahe Anhaltspunkte liefern, wie viel Material die Marschsysteme tatsächlich verlässt.

Der Zeitraum von 37 Jahren half zudem, die Folgen großer Hurrikane in einen längerfristigen Zusammenhang einzuordnen. Kurzfristige Verwüstungen ließen sich so neben schrittweisen Veränderungen und dem Wachstum neuer Feuchtgebiete betrachten.

Die Studie beschreibt die Marschen daher zugleich als Speicher und als Durchgangsraum im Kohlenstoffkreislauf. Geht ihre Fläche durch Erosion verloren, wird gespeichertes Material mobilisiert, ohne dass daraus automatisch eine gleich große sofortige Belastung der Atmosphäre folgt.

Eine genauere Erfassung dieses Land-Meer-Transfers kann das Gesamtbild des irdischen Kohlenstoffkreislaufs verbessern. Die Ergebnisse lenken den Blick auf einen Bereich, der wegen seiner räumlichen und zeitlichen Veränderlichkeit bislang nur schwer in umfassende Berechnungen einzubeziehen war.