PermaRisk - Die Simulation von Erosionsprozessen in Permafrostlandschaften in einem wärmer werdenden Klima – eine Risikobewertung für Ökosysteme und Infrastruktur in der Arktis

Fast ein Viertel der Landfläche auf der Nordhalbkugel ist durch dauerhaft gefrorenen Boden geprägt. Dieser sogenannte Permafrost ist besonders stark von der Klimaerwärmung betroffen und taut zunehmend auf. Diese Degradation des Permafrosts beeinträchtigt einerseits den Wärme- und Wasserkreislauf der arktischen Ökosysteme. Andererseits wird durch das Auftauen bisher gespeicherter Kohlenstoff freigesetzt und kann nun von Mikroorganismen zersetzt werden. Hierdurch werden Treibhausgase in den Böden produziert, die, wenn sie in die Atmosphäre gelangen, wiederum die Klimaerwärmung verstärken. Das Auftauen des Permafrosts führt außerdem zu einer Destabilisierung des Bodens, wodurch große Mengen an Bodenmaterial umgelagert werden – ganze Landschaften erhalten eine neue Gestalt.
Diese Veränderungen bedrohen sowohl das Gleichgewicht der arktischen Ökosysteme als auch die Infrastruktur, die für das Leben und Wirtschaften in der Arktis wichtig ist. Versorgungsstraßen, Flughäfen, Pipelines, oder Kraftstoffspeicher sind in der Arktis oftmals direkt auf dem dauergefrorenen, und damit temperaturempfindlichen Untergrund errichtet. Auch Offshore-Aktivitäten und die Schifffahrt in arktischen Gebieten sind von Infrastrukturanlagen in Permafrostregionen wie Häfen abhängig. Die Sicherheit dieser Anlagen ist unmittelbar vom Auftauen des Permafrosts bedroht. Eine zuverlässige und zeitnahe Risikobeurteilung der Folgen der Klimaerwärmung ist daher sowohl für die arktischen Ökosysteme als auch für die lokale Bevölkerung von entscheidender Bedeutung.

Projektziele
Ziel des Forschungsprojekts ist die Entwicklung eines neuen Modells zur Simulation von Erosions- und Massenbewegungsprozessen in Permafrostlandschaften. Landoberflächenmodelle, mit denen Prozesse in diesen Gebieten bisher simuliert werden, sind noch nicht in der Lage, Erosions- und Massenbewegungsprozesse darzustellen. Aktuelle Modellrechnungen zur zukünftigen Entwicklung des Permafrosts sind daher mit erheblichen Unsicherheiten belegt. Folgende Forschungsfragen sind bislang unbeantwortet und stehen im Mittelpunkt des Projekts:

• Wie verändert sich die Intensität von Erosion und Massenbewegungen in der Arktis durch die Klimaerwärmung?
• Welche Auswirkungen werden Erosion und Massenbewegungen zukünftig auf die Infrastruktur und die Ökosystemfunktionen haben, insbesondere auf die Bereitstellung von Energie, Wasser und Nährstoffen?
• Welche Wechselwirkungen sind zwischen Landschaftsveränderungen durch Erosion und dem Klima zu erwarten?

Um diese Fragen zu beantworten, werden wir das vom Alfred-Wegener-Institut in Kooperation mit der Universität Oslo entwickelte Permafrostmodell CryoGrid3 erweitern und verbessern. Dabei berücksichtigen wir sowohl Feldmessungen als auch Satellitendaten von drei Untersuchungsstandorten in Alaska, Kanada und Sibirien.


Projektleitung
Dr. Moritz Langer
Alfred Wegener Institute Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung (AWI)
Telegrafenberg A45, 14473 Potsdam
E-Mail: moritz.langer@awi.de
Tel.: +49 (0)331 288 2154


Link zur Homepage

Zuletzt geändert am