Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

So schnell erwärmen sich die Dauerfrostböden der Welt

16.01.2019

Neue globale Vergleichsstudie zeigt weltweiten Anstieg der Bodentemperatur in den Permafrostregionen

Die Erderwärmung hinterlässt immer deutlichere Spuren in den Permafrostregionen der Welt.


AWI-Permafrostforscher untersuchen die erodierende Permafrost-Küste auf der sibirischen Bykovsky-Halbinsel.

Foto: Alfred-Wegener-Institut / Guido Grosse

Wie die neue globale Vergleichsstudie des internationalen Permafrost-Netzwerkes GTN-P jetzt zeigt, ist in allen Gebieten mit Dauerfrostboden die Temperatur des gefrorenen Untergrundes in mehr als 10 Metern Tiefe im Zeitraum von 2007 bis 2016 um durchschnittlich 0,3 Grad Celsius gestiegen – in der Arktis ebenso wie in der Antarktis und in den Hochgebirgen Europas und Zentralasiens.

Besonders hoch fiel die Erwärmung in Sibirien aus. Dort erwärmte sich der gefrorene Boden um nahezu 1 Grad Celsius. Die wegweisende Studie erscheint jetzt im Online-Fachmagazin Nature Communications.

Rund ein Sechstel der Landflächen unseres Planeten gelten als Permafrostgebiete. Das heißt, ihr Boden ist mindestens zwei Jahre lang dauerhaft gefroren. In den meisten Regionen aber steckt die Kälte seit vielen Jahrtausenden im Erdreich, sodass der Permafrost im Extremfall bis in eine Tiefe von 1,6 Kilometer reicht.

Vor allem in der Arktis nutzen Menschen den Dauerfrostboden als tragfähigen Untergrund für Häuser, Straßen, Pipelines und Flughäfen. Im Zuge der Erderwärmung aber nimmt die Standfestigkeit dieser Bauten nun ab, was enorme Schäden verursacht.

Die Permafrostböden enthalten außerdem jede Menge konservierter Pflanzen- und Tierreste. Sollte dieses organische Material gemeinsam mit dem Permafrost auftauen, würden Mikroorganismen die Überreste zersetzen. Ein Prozess, bei dem so viel Kohlendioxid und Methan emittiert werden könnte, dass die globale Temperatur bis zum Jahr 2100 um weitere 0,13 bis 0,27 Grad Celsius ansteigen würde.

Eine neue Vergleichsstudie des internationalen Permafrost-Netzwerkes (GTN-P – Global Terrestrial Network for Permafrost) zeigt nun erstmals, in welchem Ausmaß sich die Permafrostböden der Welt bereits erwärmt haben.

Dafür haben die Forscher zehn Jahre lang die Bodentemperatur in Bohrlöchern in der Arktis, der Antarktis und in verschiedenen Hochgebirgen der Welt gemessen und ausgewertet. Die Daten wurden in mehr als 10 Metern Tiefe erhoben, sodass der Einfluss saisonaler Temperaturschwankungen ausgeschlossen werden konnte.

Der komplette Datensatz umfasst 154 Bohrlöcher, von denen 123 Aussagen über ein Jahrzehnt zulassen, während der Rest die Berechnung zu den jährlichen Abweichungen verfeinert.

Die Ergebnisse legen offen, dass sich in den zehn Jahren von 2007 bis 2016 der Permafrostboden an 71 der 123 betrachteten Messstellen erwärmt hat. In 5 dieser Bohrlöcher taute der Permafrost in der Tiefe sogar auf. An 12 Bohrlöchern sank die Bodentemperatur dagegen, u.a. vereinzelt in Ost-Kanada, im südlichen Eurasien und der antarktischen Halbinsel, an 40 Bohrlöchern blieb sie nahezu unverändert.

Im Einzelfall Temperatursprünge von bis zu 1 Grad Celsius

Die deutlichste Erwärmung beobachteten die Wissenschaftler in der Arktis: „Dort ist in Gebieten mit einem Permafrostanteil von mehr als 90 Prozent die Bodentemperatur innerhalb von zehn Jahren um durchschnittlich 0,39 Grad Celsius gestiegen“, berichtet Erstautor Dr. Boris Biskaborn, Mitglied der Forschungsgruppe Polare Terrestrische Umweltsysteme von der Potsdamer Forschungsstelle des Alfred-Wegener-Instituts, Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung.

Im Nordosten und Nordwesten Sibiriens betrug der Temperatursprung an einzelnen Bohrlöchern sogar 0,90 Grad Celsius und mehr. Zum Vergleich: Die Lufttemperatur in den entsprechenden Regionen war im selben Zeitraum um durchschnittlich 0,61 Grad Celsius gestiegen.

Weiter südlich, in arktischen Gebieten mit einem Permafrostanteil von weniger als 90 Prozent, erwärmte sich der gefrorene Untergrund im Mittel nur um 0,2 Grad Celsius. „In diesen Regionen fällt immer mehr Schnee, der den Permafrost nach dem Iglu-Prinzip im doppelten Sinne isoliert:

Im Winter bewahrt der Schnee den Boden vor extremer Kälte, was im Durchschnitt zur Erwärmung führt. Im Frühjahr reflektiert er das Sonnenlicht und schützt ihn zumindest bis zur vollständigen Schneeschmelze vor zu großer Wärme“, erklärt Boris Biskaborn.

Eine deutliche Erwärmung zeichnet sich auch in den Permafrostgebieten der Hochgebirge sowie in der Antarktis ab. Die Temperatur der dauerhaft gefrorenen Böden in den Alpen, im Himalaya sowie in den Gebirgen der nordischen Länder stieg im Mittel um 0,19 Grad Celsius. In den wenigen tiefen Bohrlöchern der Antarktis verzeichneten die Forscher einen Anstieg um 0,37 Grad Celsius.

„All diese Daten zeigen uns, dass sich der Permafrost nicht nur lokal und regional erwärmt, sondern weltweit und nahezu im Takt mit der Klimaerwärmung, die vor allem in der Arktis zu einer starken Erwärmung der Luft und zu größeren Schneedicken führt. Beide Veränderungen bedingen nun die Erwärmung des bisher dauergefrorenen Untergrundes“, sagt Prof. Guido Grosse, Leiter der Sektion Permafrostforschung am Alfred-Wegener-Institut in Potsdam.

Das Permafrost-Monitoring braucht einen institutionellen Rahmen

Diese umfassende Erkenntnis ist der Lohn für eine jahrzehntelange internationale Zusammenarbeit von Wissenschaftlern aus 26 Ländern. Die meisten der in der Studie genutzten Bohrlöcher hatten Forscher im Internationalen Polarjahr 2007/08 gebohrt und mit Messinstrumenten ausgestattet. Damals war eine erste Momentaufnahme der Permafrost-Temperaturen gelungen. Seitdem hatten mehr als 50 verschiedene Forschergruppen die unterirdischen Messstationen gewartet und die Daten einmal pro Jahr vor Ort ausgelesen. Im virtuellen Netzwerk GTN-P wurden die Ergebnisse gebündelt, standardisiert und somit vergleichbar gemacht.

„Die Permafrost-Temperaturen weltweit zu messen und die Daten in der frei zugänglichen GTN-P-Datenbank zu bündeln, ist von enormer Bedeutung – nicht nur für Wissenschaftler, Lehrer und Kommunikatoren, sondern auch für viele andere Nutzer“, sagt Prof. Hanne H. Christiansen, Co-Autorin der Studie und Vorsitzende der International Permafrost Association (IPA).

„Die Permafrost-Temperatur gehört zu den anerkannten Klimavariablen. Sie verrät uns auf direktem Wege, wie der gefrorene Untergrund auf den Klimawandel reagiert“, so die Forscherin. Diese Informationen würden vor allem in jenen Permafrostregionen benötigt, in denen sich der Boden bereits erwärmt oder zu tauen begonnen hat und große Schäden entstehen, weil der Untergrund wegsackt und Gebäude oder Straßen den Halt verlieren. Aus diesem Grund wollen die Forscher die Bohrlöcher auch künftig betreiben.

Im Gegensatz zur Wetterbeobachtung aber gibt es in der Permafrostforschung bislang keine internationale Institution, die nach dem Vorbild der Weltorganisation für Meteorologie (WMO) die nationalen Interessen erfolgreich bündelt. Sie würde gebraucht, um diese wichtigen wissenschaftlichen Messungen zu koordinieren und das Betreiben solcher Beobachtungsstellen langfristig zu gewährleisten.

Die Permafrost-Bohrlöcher und installierten Temperatursensoren werden bisher durch viele kleine Projekte der einzelnen Forschergruppen am Leben erhalten. Das Global Terrestrial Network for Permafrost (GTN-P) betreibt ein webbasiertes Datenmanagementsystem (gtnpdatabase.org), welches mit Fördergeldern der Europäischen Union in Zusammenarbeit zwischen dem Alfred-Wegener-Institut und dem isländischen Arctic Portal entwickelt wurde.

SPERRFRIST: 16. JANUAR 2019, 11:00 Uhr MEZ, 10:00 LONDON TIME (GMT) / 05:00 US EASTERN TIME

Hinweise für Journalisten:
Die Studie erscheint am 16. Januar 2019 als Open Access-Artikel im Fachmagazin Nature Communications. Ihr Originaltitel lautet: Boris K. Biskaborn et al: Permafrost is warming at a global scale. Nature Communications, DOI: 10.1038/s41467-018-08240-4

Druckbare Fotos und Grafiken stehen Ihnen unter folgendem Link als Download zur Verfügung: https://multimedia.awi.de/medien/pincollection.jspx?collectionName=%7B1045547d-9...

Ihre wissenschaftlichen Ansprechpartner am Alfred-Wegener-Institut sind:
• Dr. Boris Biskaborn (Tel.: +49(331)288-2194; E-Mail: Boris.Biskaborn(at)awi.de)
• Prof. Guido Grosse (Tel.: +49(331)288-2100; E-Mail: Guido.Grosse(at)awi.de)
• Prof. Hugues Lantuit (Tel.: +49(331)288-2216; E-Mail: Hugues.Lantuit(at)awi.de)

In der Pressestelle des Alfred-Wegener-Institutes steht Ihnen Dr. Folke Mehrtens (Tel.: +49(0)471 4831-2007; E-Mail: medien(at)awi.de) gern für Rückfragen zur Verfügung.

Folgen Sie dem Alfred-Wegener-Institut auf https://twitter.com/AWI_de und https://www.facebook.com/AlfredWegenerInstitut.

Das Alfred-Wegener-Institut, Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung (AWI) forscht in der Arktis, Antarktis und den Ozeanen der gemäßigten sowie hohen Breiten. Es koordiniert die Polarforschung in Deutschland und stellt wichtige Infrastruktur wie den Forschungseisbrecher Polarstern und Stationen in der Arktis und Antarktis für die internationale Wissenschaft zur Verfügung. Das Alfred-Wegener-Institut ist eines der 19 Forschungszentren der Helmholtz-Gemeinschaft, der größten Wissenschaftsorganisation Deutschlands.

Ralf Röchert | idw - Informationsdienst Wissenschaft

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Geowissenschaften:

nachricht Eine vulkanische Riesenparty und ihr frostiger Kater danach
20.02.2019 | Universität Heidelberg

nachricht Mit künstlicher Intelligenz das Erdsystem verstehen
14.02.2019 | Max-Planck-Institut für Biogeochemie

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Geowissenschaften >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Diamanten, die besten Freunde der Quantenwissenschaft - Quantenzustand in Diamanten gemessen

Mithilfe von Kunstdiamanten gelang einem internationalen Forscherteam ein weiterer wichtiger Schritt in Richtung Hightech-Anwendung von Quantentechnologie: Erstmals konnten die Wissenschaftler und Wissenschaftlerinnen den Quantenzustand eines einzelnen Qubits in Diamanten elektrisch zu messen. Ein Qubit gilt als die Grundeinheit der Quanteninformation. Die Ergebnisse der Studie, die von der Universität Ulm koordiniert wurde, erschienen jüngst in der renommierten Fachzeitschrift Science.

Die Quantentechnologie gilt als die Technologie der Zukunft. Die wesentlichen Bausteine für Quantengeräte sind Qubits, die viel mehr Informationen verarbeiten...

Im Focus: Wasser ist homogener als gedacht

Um die bekannten Anomalien in Wasser zu erklären, gehen manche Forscher davon aus, dass Wasser auch bei Umgebungsbedingungen aus einer Mischung von zwei Phasen besteht. Neue röntgenspektroskopische Analysen an BESSY II, der ESRF und der Swiss Light Source zeigen jedoch, dass dies nicht der Fall ist. Bei Raumtemperatur und normalem Druck bilden die Wassermoleküle ein fluktuierendes Netz mit durchschnittlich je 1,74 ± 2.1% Donator- und Akzeptor-Wasserstoffbrückenbindungen pro Molekül, die eine tetrahedrische Koordination zwischen nächsten Nachbarn ermöglichen.

Wasser ist das „Element“ des Lebens, die meisten biologischen Prozesse sind auf Wasser angewiesen. Dennoch gibt Wasser noch immer Rätsel auf. So dehnt es sich...

Im Focus: Licht von der Rolle – hybride OLED ermöglicht innovative funktionale Lichtoberflächen

Bislang wurden OLEDS ausschließlich als neue Beleuchtungstechnologie für den Einsatz in Leuchten und Lampen verwendet. Dabei bietet die organische Technologie viel mehr: Als Lichtoberfläche, die sich mit den unterschiedlichsten Materialien kombinieren lässt, kann sie Funktionalität und Design unzähliger Produkte verändern und revolutionieren. Beispielhaft für die vielen Anwendungsmöglichkeiten präsentiert das Fraunhofer FEP gemeinsam mit der EMDE development of light GmbH im Rahmen des EU-Projektes PI-SCALE auf der Münchner LOPEC (19. bis 21. März 2019), erstmals in Textildesign integrierte hybride OLEDs.

Als Anbieter von Forschungs- und Entwicklungsdienstleistungen auf dem Gebiet der organischen Elektronik setzt sich das Fraunhofer FEP schon lange mit der...

Im Focus: Light from a roll – hybrid OLED creates innovative and functional luminous surfaces

Up to now, OLEDs have been used exclusively as a novel lighting technology for use in luminaires and lamps. However, flexible organic technology can offer much more: as an active lighting surface, it can be combined with a wide variety of materials, not just to modify but to revolutionize the functionality and design of countless existing products. To exemplify this, the Fraunhofer FEP together with the company EMDE development of light GmbH will be presenting hybrid flexible OLEDs integrated into textile designs within the EU-funded project PI-SCALE for the first time at LOPEC (March 19-21, 2019 in Munich, Germany) as examples of some of the many possible applications.

The Fraunhofer FEP, a provider of research and development services in the field of organic electronics, has long been involved in the development of...

Im Focus: Laserverfahren für funktionsintegrierte Composites

Composites vereinen gewinnbringend die Vorteile artungleicher Materialien – und schöpfen damit zum Beispiel Potentiale im Leichtbau aus. Auf der JEC World 2019 im März in Paris präsentieren die Wissenschaftler des Fraunhofer-Instituts für Lasertechnik ILT ein breites Spektrum an laserbasierten Technologien für die effiziente Herstellung und Bearbeitung von Verbundmaterialien. Einblicke zu Füge- und Trennverfahren sowie zur Oberflächenstrukturierung erhalten Besucher auf dem Gemeinschaftsstand des Aachener Zentrums für integrativen Leichtbau AZL, Halle 5A/D17.

Experten des Fraunhofer ILT erforschen und entwickeln Laserprozesse für das wirtschaftliche Fügen, Schneiden, Abtragen oder Bohren von Verbundmaterialien –...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Tagung rund um zuverlässige Verbindungen

20.02.2019 | Veranstaltungen

LastMileLogistics Conference in Frankfurt befasst sich mit Lieferkonzepten für Ballungsräume

19.02.2019 | Veranstaltungen

Bildung digital und multikulturell: Große Fachtagung GEBF findet an der Uni Köln statt

18.02.2019 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Eine vulkanische Riesenparty und ihr frostiger Kater danach

20.02.2019 | Geowissenschaften

Lückenlose Weltkarte der Baumarten-Vielfalt: neues statistisches Modell füllt weiße Flächen

20.02.2019 | Biowissenschaften Chemie

Jacobs University Forscher entdecken neue Klasse von heterogenen Katalysatoren auf Edelmetallbasis

20.02.2019 | Biowissenschaften Chemie

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics