Erosion von Permafrostküsten und Ökosystemauswirkungen

A scientist standing in front of an ice-rich permafrost exposure in the coastal zone of Herschel Island, Yukon Territory, Canada. These ice bodies in the permafrost are rapidly eroded by the sea in the coastal zone. Photo: Michael Fritz
Küsten Erosion auf Herschel Island, Kanada

Etwa 34% der weltweiten Küsten sind durch arktischen Permafrost geprägt und reagieren besonders sensibel auf Klimaveränderungen. Die gefrorenen Steilufer verlieren ihren Zusammenhalt, der durch die permanent gefrorene Matrix gewährleistet wird, sobald sie mit Meerwasser in Kontakt kommen und werden augenblicklich durch eintreffende Wellen abtransportiert.

Im Zuge der zu erwartenden Erwärmung in der Arktis, die als ungefähr doppelt so hoch eingeschätzt wird wie im globalen Durchschnitt, werden auch günstige Bedingungen für Küstenerosion geschaffen werden. Die Auswirkungen dieser verstärkten Küstenerosion sind vielfältig und beinhalten Veränderungen im küstennahen Nahrungsnetz. Überblicksartige Studien zur Küstenerosion in der Arktis existieren; jedoch fehlt bislang ein umfassendes Verständnis über die lokalen Prozesse und verhindert damit jegliche Abschätzung über Erosionsraten in der Zukunft. Daher sind Prozessstudien und hochauflösende Untersuchungen zur räumlichen Variabilität von Sedimentverteilung und Gehalt organischen Materials notwendig, um das Reaktionsverhalten arktischer Küsten auf Umweltveränderungen zu verstehen. Dieses Verständnis ist unerlässlich, um die Menge des erodierten Sediments und des organischen Materials genauer beziffern zu können.

Das Projekt

Untersuchungsstrategie

COPER Steht für "Coastal permafrost erosion, organic carbon and nutrient release in the Arctic nearshore zone". Mit einem geografisch und zeitlich integrierten Forschungsansatz widmet sich dieses Projekt der beschriebenen Problemstellung, um die Geschwindigkeit und den Charakter von Sediment- und organischem Stofftransport in die arktische Küstenzone festzustellen und zu bewerten, indem es sich auf das aktuelle Erosionsverhalten in der Kanadischen Beaufortsee stützt.

An den Untersuchungsstandorten sind senkrecht und parallel zur Küstenlinie verlaufende Beobachtungstransekte eingerichtet und Sedimentkerne geborgen, die die unterschiedlichen geomorphologischen und biogeophysikalischen Ausgangssituationen repräsentativ abdecken. Unter Nutzung von sedimentologischer und biogeochemischer Labormethoden sowie durch Luftbildauswertung, Satellitenfernerkundung und Fächerecholot-Bathymetrie, sollen:

  1. der Gehalt von partikulärem und gelöstem organischem Material in Permafrostsedimenten und dem darin enthaltenem Grundeis quantifiziert und seine räumliche Variabilität charakterisiert werden;
  2. die Geschwindigkeit arktischer Küstenerosion beziffert und die Bedeutung extremer Ereignisse (Stürme) und Thermokarst auf die Sedimentzufuhr in das Meer quantifiziert werden; und
  3. die Transportpfade der freigesetzten Sedimente und die Deposition organischen Materials im küstennahen Bereich ermittelt werden.

Die Kombination aller Datensätze und unter Berücksichtigung sowohl von Küstenerosion als auch von Thermokarst ermöglicht es der Gruppe, ein umfassendes Sediment-, Kohlenstoff- und Nährstoffbudget in einer bislang beispiellosen räumlichen und zeitlichen Auflösung zu erstellen. Dieses Sedimentbudget soll dann benutzt werden, um zirkum-arktische Abschätzungen über den Eintrag von organischem Kohlenstoff, Stickstoff und Phosphor in die küstennahe Bereiche treffen zu können und soll damit einen bedeutenden Datensatz für internationale Programme zu geochemischen Budgetbetrachtungen in Küstenregionen liefern. 

Das Team