Tauender Permafrost in einer sich erwärmenden Welt

Sektion für Permafrostforschung am Alfred-Wegener-Institut

Das Auftauen und der Zusammenbruch des Permafrosts ist eine der größten Bedrohungen für die Menschen innerhalb und außerhalb der Arktis in diesem Jahrhundert. Die Arktis erwärmt sich bis zu viermal so schnell wie der globale Durchschnitt. Dies gefährdet den dauerhaft gefrorenen Boden, auch Permafrost genannt, was 22 Prozent der Landoberfläche in der nördlichen Hemisphäre betrifft. Im arktischen Permafrost ist sehr viel Kohlenstoff gespeichert, beinahe die Hälfte des gesamten in den Böden der Welt gespeicherten organischen Kohlenstoffs. Das Auftauen des Permafrosts wird die Erderwärmung durch Freisetzung von Kohlendioxid und Methan weiter beschleunigen.
Seit Jahrzehnten steigen die Permafrosttemperaturen in der Arktis an. Längeres und tieferes Tauen lässt das im Boden enthaltene Eis schmelzen. Die daraus resultierenden Bodensenkungen beschädigen Infrastruktur und führen zu irreversiblen Veränderungen von Landschaften und Ökosystemen. Die arktischen Permafrostgebiete sind die Heimat von 4,9 Millionen Menschen. Indigene Völker in der Arktis sind durch das Auftauen des Permafrosts in ihrer traditionellen Lebensweise, Wirtschaft und Ernährungssicherheit besonders betroffen.

Sehen Sie sich dieses Video für eine kurze Einführung in das Thema Permafrost an: https://youtu.be/lxixy1u8GjY

Forschungsziele

  • Beobachtung und Quantifizierung des heutigen und früheren Zustands des terrestrischen und submarinen Permafrosts und Vorhersage seiner künftigen Veränderung in einem sich ändernden Klima.
  • Messung des langfristigen Hydroklimas und der Bodentemperaturen, Untersuchung des Wasser- und Energiehaushalts, Einsatz von Fernerkundung zur Quantifizierung des Auftauens und Modellierung der vergangenen, aktuellen und zukünftigen Permafrostzustände.
  • Einsatz von Geophysik, Quantifizierung von Stoffflüssen in Folge von tauendem Permafrost und Küstenerosion sowie Bestimmung von Treibhausgas- und biogeochemischen Flüssen in der Permafrostregion.
  • Rekonstruktion der periglazialen Landschaftsdynamik in den letzten 700.000 Jahren, Untersuchung der Ökosystemdynamik und der biogeochemischen Kreisläufe in der terrestrischen Arktis mit Hilfe von Multiproxy-Analysen von Permafrost- und Seesedimentablagerungen.

Methoden

  • Geologische und kryostratigraphische Untersuchungen von Permafrost- und Seesedimentkernen sowie von natürlichen Aufschlüssen an Meeresküsten, Flussufern und Seeufern
  • Sedimentologische, geochronologische, paläontologische, biogeochemische, mineralogische, hydrochemische und isotopengeochemische Analysen
  • Kontinuierliche Messungen von hydroklimatischen Daten und Permafrosttemperaturen
  • Untersuchung von Wasser- und Energiebilanzen typischer Permafrostlandschaften
  • Großflächige und hochauflösende Fernerkundung von Landschaftsveränderungen durch Permafrostdegradation
  • Numerische Modellierung der Eigenschaften von terrestrischem und subaquatischem Permafrost und der Landschaftsdynamik unter vergangenen, gegenwärtigen und zukünftigen Umweltbedingungen
  • Untersuchung von Permafrosteigenschaften mit geophysikalischen und weiteren feldanalytischen Methoden
  • Quantifizierung von Sediment- und geochemischem Stofftransport durch arktische Flüsse und Küstenerosion
  • Charakterisierung der Biogeochemie von Permafrostablagerungen, einschließlich der Vorräte und des Transports von Kohlenstoff und Stickstoff sowie der Dynamik anderer chemischer Elemente (z. B. Quecksilber)
  • Quantifizierung von Veränderungen der Mengen an organischer Substanz, ihrer Qualität und Stabilität sowie der Treibhausgasproduktion als Reaktion auf das Auftauen des Permafrosts anhand von Laborexperimenten

Verantwortliche

Sektion für Permafrostforschung am Alfred-Wegener-Institut, Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung (AWI, Potsdam)

Projekte mit unserer Beteiligung

Nunataryuk

EU Horizon2020 Projekt

PermaRisk

BMBF Nachwuchsgruppe

FluxWin

EU Horizon2020 ERC Nachwuchsgruppe

UndercoverEisAgenten

BMBF Bürgerwissenschaftliches Projekt

Arctic PASSION

EU Horizon2020 Projekt

CCI+ Permafrost

ESA Projekt zur Quantifizierung von Permafrostveränderungen mit Methoden der Erdbeobachtung

AMPAC-Net

ESA Projekt zur Koordinierung der Methanforschung für Permafrostregionen

EO4PAC

ESA Projekt zur Überwachung der arktischen Küstenerosion

ML4Earth

BMBF Projekt zur Anwendung von Methoden des maschinellen Lernens in der Erdbeobachtung

HIT

Helmholtz Imaging Platform: The Hidden Image of Thawing Permafrost

MISO

EU Horizon2020 Projekt zur Entwicklung eines autonomen Methanbeobachtungssystems für den Einsatz in der Arktis (noch kein Internetauftritt)