Kurzprofil

Eispolygone (Foto: Konstanze Piel)

Wie anfällig ist das Ökosystem ‘Permafrost’ auf sich ändernde klimatische Bedingungen?

Der Forschungsschwerpunkt unserer Gruppe ist es, die beiden wichtigsten Kreisläufe der Natur (Wasser und Energie) in dem komplexen Ökosystem der Arktis auf unterschiedlichen räumlichen und zeitlichen Skalen zu analysieren und zu erklären. Das Ziel dabei ist, die Lücke zwischen unserem Wissen über diese Prozesse auf der Mikroskala und den verfügbaren großflächigen Daten aus Satellitenaufnahmen zu füllen. 

Dafür arbeitet unsere Gruppe intensiv in zwei Testregionen in  der Arktis – eines in Sibirien (Lena Delta) und eines auf Spitzbergen, Norwegen (Ny Alesund). Durch die Zusammenarbeit mit anderen Forschergruppen mit Testgebieten in Alaska und Kanada können wir weitere Ökosysteme der Arktis abdecken: warmen, maritime Bedingungen und wenig Biomasse (Spitzbergen), kontinentales Klima und hohe Biomassenproduktion (North Slope, Alaska), sowie extrem kaltes und trockenes Klima mit einer mittleren Biomassenproduktion (Lena Delta).

Durch unsere Forschung in diesen Regionen hoffen wir, ein detailliertes Verständnis über die Veränderungen des Wasser- und Energiekreislaufes über das Jahr und zwischen den Jahren zu bekommen, insbesondere:

  • Herstellung eines räumlichen und zeitlichen Bezugs zwischen den Wasser- und Energieflüssen in Permafrostgebieten auf verschiedenen Skalen. 
  • Entwicklung eines prozessorientierten Models zur Berechnung der  hydrologischen und energetischen Prozesse im arktischen Permafrostboden.
  • Anwendung innovativer Methoden wie Luftaufnahmen von Sensoren an Teleskopen, Ballons, Drachen und Drohnen.
  • Räumlich verteilte Messungen von Wasser- und Energieflüssen im Boden, sowie des Mikroklimas.
  • Langzeit Monitoring der Daten, prozessorientierte Modellierung.

Publikationen

2016

Antonova, S. , Duguay, C. , Kääb, A. , Heim, B. , Langer, M. , Westermann, S. and Boike, J. (2016)
Monitoring Bedfast Ice and Ice Phenology in Lakes of the Lena River Delta Using TerraSAR-X Backscatter and Coherence Time Series, Remote Sensing,8 (11), p. 903 . doi:10.3390/rs8110903 , hdl:10013/epic.48963

Antonova, S. , Kääb, A. , Heim, B. , Langer, M. and Boike, J. (2016)
Spatio-temporal variability of X-band radar backscatter and coherence over the Lena River Delta, Siberia , Remote Sensing of Environment, 182 , pp. 169-191 . doi:10.1016/j.rse.2016.05.003 , hdl:10013/epic.47995

Boike, J. , Grau, T. , Heim, B. , Günther, F. , Langer, M. , Muster, S. ,Gouttevin, I. and Lange, S. (2016)
Satellite-derived changes in the permafrost landscape of central Yakutia, 2000–2011: Wetting, drying, and fires , Global and Planetary Change, 139 , pp. 116-127 . doi:10.1016/j.gloplacha.2016.01.001 , hdl:10013/epic.46867

Liljedahl, A. K. , Boike, J. , Daanen, R. P. , Fedorov, A. N. , Frost, G. V. , Grosse, G. , Hinzman, L. D. , Iijma, Y. , Jorgenson, J. C. , Matveyeva, N. , Necsoiu, M. , Raynolds, M. K. , Romanovsky, V. E. , Schulla, J. , Tape, K. D. , Walker, D. A. , Wilson, C. J. , Yabuki, H. and Zona, D. (2016)
Pan-Arctic ice-wedge degradation in warming permafrost and its influence on tundra hydrology , Nature Geoscience . doi:10.1038/ngeo2674 , hdl:10013/epic.47421

López-Moreno, J. , Boike, J. , Sanchez-Lorenzo, A. and Pomeroy, J. (2016)
Impact of climate warming on snow processes in Ny-Ålesund, a polar maritime site at Svalbard , Global and Planetary Change, 146 , pp. 10-21 . doi:10.1016/j.gloplacha.2016.09.006 , hdl:10013/epic.48647

Zwieback, S. , Liu, X. , Antonova, S. , Heim, B. , Bartsch, A. , Boike, J. and Hajnsek, I. (2016)
A Statistical Test of Phase Closure to Detect Influences on DInSAR Deformation Estimates Besides Displacements and Decorrelation Noise: Two Case Studies in High-Latitude Regions , IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing, 54 (9), pp. 5588-5601 . doi:10.1109/TGRS.2016.2569435 , hdl:10013/epic.48652

2015

Aas, K. S. , Berntsen, T. K. , Boike, J. , Etzelmüller, B. , Kristjánsson, J. E. , Maturilli, M. , Schuler, T. V. , Stordal, F. and Westermann, S. (2015)
A Comparison between Simulated and Observed Surface Energy Balance at the Svalbard Archipelago , Journal of Applied Meteorology and Climatology, 54 (5), pp. 1102-1119 . doi:10.1175/JAMC-D-14-0080.1 , hdl:10013/epic.45518

Beck, I. , Ludwig, R. , Bernier, M. , Lévesque, E. and Boike, J. (2015)
Assessing Permafrost Degradation and Land Cover Changes (1986-2009) using Remote Sensing Data over Umiujaq, Sub-Arctic Québec , Permafrost and Periglacial Processes, n/a-n/a . doi:10.1002/ppp.1839 , hdl:10013/epic.45298

Boike, J. , Georgi, C. , Kirilin, G. , Muster, S. , Abramova, K. , Fedorova, I. , Chetverova, A. , Grigoriev, M. , Bornemann, N. and Langer, M. (2015)
Thermal processes of thermokarst lakes in the continuous permafrost zone of northern Siberia – observations and modeling (Lena River Delta, Siberia) , Biogeosciences, 12 (20), pp. 5941-5965 . doi:10.5194/bg-12-5941-2015 , hdl:10013/epic.46121

Chadburn, S. E. , Burke, E. J. , Essery, R. L. H. , Boike, J. , Langer, M. , Heikenfeld, M. , Cox, P. M. and Friedlingstein, P. (2015)
Impact of model developments on present and future simulations of permafrost in a global land-surface model , The Cryosphere, 9 (4), pp. 1505-1521 . doi:10.5194/tc-9-1505-2015 , hdl:10013/epic.46057

Ekici, A. , Chadburn, S. , Chaudhary, N. , Hajdu, L. H. , Marmy, A. , Peng, S. , Boike, J. , Burke, E. , Friend, A. D. , Hauck, C. , Krinner, G. , Langer, M. , Miller, P. A. and Beer, C. (2015)
Site-level model intercomparison of high latitude and high altitude soil thermal dynamics in tundra and barren landscapes , The Cryosphere, 9 (4), pp. 1343-1361 . doi:10.5194/tc-9-1343-2015 , hdl:10013/epic.46058

Fedorova, I. , Chetverova, A. , Bolshiyanov, D. , Makarov, A. , Boike, J. , Heim, B. , Morgenstern, A. , Overduin, P. P. , Wegner, C. , Kashina, V. , Eulenburg, A. , Dobrotina, E. and Sidorina, I. (2015)
Lena Delta hydrology and geochemistry: long-term hydrological data and recent field observations , Biogeosciences, 12 (2), pp. 345-363 . doi:10.5194/bg-12-345-2015 , hdl:10013/epic.44870

Langer, M. , Westermann, S. , Walter Anthony, K. M. , Wischnewski, K. and Boike, J. (2015)
Frozen ponds: production and storage of methane during the Arctic winter in a lowland tundra landscape in northern Siberia, Lena River delta , Biogeosciences, 12 (4), pp. 977-990 . doi:10.5194/bg-12-977-2015 , hdl:10013/epic.45219

Muster, S. , Langer, M. , Abnizova, A. , Young, K. and Boike, J. (2015)
Spatio-temporal sensitivity of MODIS land surface temperature anomalies indicates high potential for large-scale land cover change detection in Arctic permafrost landscapes , Remote Sensing of Environment, 168 , pp. 1-12 . doi:10.1016/j.rse.2015.06.017 , hdl:10013/epic.45789

Methoden

Foto: Niko Bornemann

Um unsere Forschungsziele zu erreichen, werden verschiedene Methoden eingesetzt.

Dazu gehören sowohl herkömmliche Messmethoden, wie auch technisch innovative Ansätze. Genaue Information zu den angewandten Methoden gibt es hier.

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Projekte und Partner

Derzeit laufen folgende Projekte in Kooperation mit anderen wissenschaftlichen Einreichtungen

Langjährige Kooperationen bestehen mit:

  • University of York
    Department of Geography
    N430 Ross Building 4700 Keele Street
    Toronto, Ontario M3J1P3
    Canada

Team

In unserem Team arbeiten Wissenschaftler, Ingenieuere u.ä. und Studenten gemeinsam an verschiedenen Forschungsprojekten.

Hier finden Sie mehr Informationen über laufende und abgeschlossene Projekte, sowie über Doktor-, Master- und Bachelorarbeiten.

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Expeditionen

Foto: Niko Bornemann

Für unsere Feldmessungen werden jährlich verschiedene Expeditionen in unsere Testgebiete durchgeführt.

Aktuelle Informationen zu laufenden und abgeschlossenen Expeditionen, sowie einige Bilder gibt es hier.

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Testgebiete und Beobachtungsstationen

Je nach Kooperationspartner und Forschungsprojekt arbeitet unserer Gruppe in verschiedenen Testgebieten in der Arktis.

Langjährige Forschungsstationen werden auf Spitzbergen und im Lena Delta betrieben.

Die genaue Lage, einige Bilder und noch mehr Information zu den Testgebieten gibt es hier.

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Lehre und Öffentlichkeitsarbeit

Unsere Gruppe bemüht sich, auch in der Lehre und der Öffentlichkeitsarbeit aktiv zu sein, um unsere Forschungsergebnisse transparent und allgemein verständlich für Jeden zugänglich zu machen.

Dafür sind wir unter anderem an Schulen aktiv oder unterstützen die Kinderuniversität. Beispiele sind die Teilnahme an der Fairplanet Diskussion über Permafrostböden oder das Mitwirken an dem Artikel: 'Siberia's melting permafrost fuels climate change'.

 

Unter Aktuelles finden Sie, was wir in der letzten Zeit unternommen haben.