Expeditions

Fieldwork in remote permafrost regions of the Arctic and Subarctic are an important component of our PETA-CARB project. During these expeditions we collect samples, conduct geodetic surveys, and install measurement instruments that deliver critical data for our project. The focus of our field work is on the landscape dynamics resulting from rapid permafrost thaw and its impacts on soil carbon pools.

Our expeditions are conducted within international collaborations especially with colleagues from the USA and Russia, lead us into the remotest regions of Siberia and Alaska, and often are quite adventurous with their basic field camps in the wilderness, unusual transportation modes, long work days, and the promise of scientific discovery.

Central Yakutia, March 2015

Description of Expedition

An expedition jointly carried out with the Melnikov Permafrost Institute Yakutsk on the eastern banks of the Lena southeast of Yakutsk (Yukechi Alas)

Duration: One Week

Goals: (1) Drilling of four up to 20 m deep boreholes in thermokarst-affected landscapes; (2) collection of sample material from deep deposits; (3) installation of temperature sensors in the boreholes

PETA-CARB participants: Guido Grosse, Jens Strauss

Several other colleagues from University of Leipzig and Melnikov Permafrost Institute Yakutsk joined this expedition.

Alaska North Slope, April 2014

Description of Expedition

A 1600 km long snow machine expedition jointly carried out with members of the NSF CALON project on the Alaska North Slope

Duration: Three Weeks

Goals: Collection of permafrost cores from drained thermokarst lake basins for soil organic carbon analyses

PETA-CARB participant: Guido Grosse; another three participants from the University of Alaska in Fairbanks and the USGS.

ICOP, Juni 2016

Expeditionsbeschreibung

The Eleventh International Conference of Permafrost took place from 20. to 24. June 2016 in Potsdam.

PETA-CARB Participants: Frank Günther, Matthias Fuchs, Jens Strauss, Ingmar Nitze, Guido Grosse, Sebastian Laboor, Josefine Lenz, Darshan Neubauer, Anne Morgenstern, Katharina Schilling, Andreas Fricke

Bykovsky Peninsula, April 2017

Description of Expedition

An expedition lead by AWI jointly carried out with partners from GFZ Potsdam (Helmholtz-Zentrum Potsdam – Deutsches GeoForschungsZentrum), Hydrobase Tiksi, IPGG Novosibirsk (Trofimuk Institute of Petroleum Geology and Geophysics), MPI Yakutsk (Melnikov Permafrost Institute), and NEFU (North-Eastern Federal University Yakutsk).

Duration: Four Weeks.

Goals: Exposed to subaquatic conditions, permafrost thaw occurs exponentially and the associated extent of taliks and alterations of biogeochemical gradients are difficult to predict. Also during winter unfrozen Zones in the permafrost areas are suggested to function as nutritious tanks for microbial activity and hence promote the production and release of methane and carbon dioxide. This drilling campaign aimed to retrieve frozen and unfrozen sediment cores, ice cores as well as geophysical data from Bykovsky Peninsula to cover several scientific disciplines including geomicrobilogy, geocryology, geophysics and geochemistry.

PETA-CARB Participants: Michael Angelopoulos, Guido Grosse and Jens Strauss

Further Scientific Participants: Boris Biskaborn, Ingeborg Bussmann, Nikita Golikov, Mikhail Grigoriev, Heike Zimmermann, Jan Kahl, Jens Kallmeyer, Axel Kitte, Susanne Liebner, Georgii Maximov, Paul Overduin, Andrey Plotnikov, Sergey Pravkin, Alexey Scherstnev and Lutz Schirrmeister

Lena Delta, August 2014

Description of Expedition

An expedition jointly carried out between the Melnikov Permafrost Institute Yakutsk and ERC PETA-CARB in the eastern Lena Delta (Sobo Sise Island) and on Bykovsky Peninsula. Transport: Helicopter.

Duration: Three Weeks.

Goals: Sampling of permafrost soils and deposits for soil organic carbon analyses and paleo-environmental reconstructions, geodetic surveys of subsidence caused by permafrost thaw, bathymetric surveys, installation of temperature sensors in permafrost boreholes and lakes.

PETA-CARB participants: Guido Grosse, Frank Günther, Jens Strauss, Matthias Fuchs, Ingmar Nitze. Several other colleagues from AWI Potsdam and AARI St. Petersburg joined this expedition, resulting in a large team of up to 16 researchers in the Sobo-Sise field camp.

Alaska North Slope, Juli 2015

Description of Expedition

An expedition jointly carried out with partners from the USGS and UAF on the Alaska North Slope.

Duration: Two Weeks.

Goals: (1) Collection of permafrost cores along transects in Arctic river deltas and thermokarst-affected terrains for carbon stock analysis. (2) Ground truth and validation of trends in landcover changes observed in supertemporal Landsat-time series datasets. (3) Installation of an extensive land elevation survey grid to detect and quantify thaw subsidence.

PETA-CARB participants: Frank Günther, Matthias Fuchs, Ingmar Nitze, Guido Grosse. Two other participants from USGS, three from the University of Alaska Fairbanks, one fantastic pilot.

Luftbild der Stadt Kotzebue in der alaskanischen Arktis

West-Alaska, August 2016

Expeditionsbeschreibung

Eine gemeinsam mit Partnern vom USGS durchgeführte Expedition in West-Alaska.

Dauer: Zwei Wochen.

Ziele: (1) Gewinnung von Permafrostkernen entlang von Transekten in arktischen Flussdeltas für die Permafrostkohlenstoffanalyse. (2) Validierung von in supertemporalen Landsat-Zeitreihen beobachteten Trends in Änderungen der Landbedeckung. (3) Gewinnung von Seesedimentkernen zur Bestimmung von Kohlenstoffmengen und Akkumulationsraten. (4) Erkunden und Beproben von neuen Yedoma-Aufschlüssen. (5) Beprobung von ausgelaufenen Thermokarst-Seebecken zur Bestimmung des Drainagezeitpunktes und des Kohlenstoffgehaltes.

PETA-CARB Teilnehmer: Josefine Lenz, Matthias Fuchs, Ingmar Nitze, Guido Grosse, Jens Strauss. Außerdem mit dabei waren Ben Jones vom USGS und Jim Webster, ein grossartiger Pilot.

Goldstream Valley bei Fairbanks ist mit dem Auto und Schneemobil gut tu erreichen.

Zentral-Alaska, März 2017

Expeditionsbeschreibung

Eine gemeinsam mit der Universität von Alaska Fairbanks (UAF), der Alaska Department of Natural Resources (DGGS) und dem Deutschen GeoForschungsZentrum durchgeführte Expedition in das Goldstream Valley von Zentral-Alaska, USA.

Dauer: Drei Wochen.

Ziele: Innerhalb eines großen NSF Projektes werden die Zusammenhänge zwischen Permafrost, Hydrologie und Methanemissionen aus Thermokarstseen im diskontinuierlichen Permafrost untersucht. Um das Alter und den Methan- und Kohlenstoffhaushalt der Seen zu untersuchen, wurde eine Bohrkampagne mit Hammer-Kolbenlot und Vibracorer auf 11 Thermokarstseen durchgeführt. Insgesamt wurden mehr als 60 m Kern gewonnen an 16 Bohrlokationen. Für weitere Untersuchungen wurden auch Permafrost-Tiefbohrungen > 40 m durchgeführt.

PETA-CARB Teilnehmer: Josefine Lenz

Weitere wissenschaftliche Teilnehmer: Matthias Winkel (GFZ), Chris Maio (UAF, Alaska Quaternary Center), Katey Walter Anthony (UAF, Water and Environmental Research Center) und Ronnie Daanen (DGGS)

Samoylov, April 2018

Expeditionsbeschreibung

Eine gemeinsam mit Partnern vom MPI Yakutsk (Melnikov Permafrost Institute) und NEFU (North-Eastern Federal University Yakutsk) und IPGG Novosibirsk (Trofimuk Institute of Petroleum Geology and Geophysics) durchgeführte Expedition auf der Samoylov Insel, Russland.

Dauer: Vier Wochen.

Ziele: Einer der Hauptursachen für die Anfälligkeit der Oberflächenabsenkung ist die sedimentologische Zusammensetzung, einschließlich des Eisgehalts und des Temperaturzustands der Permafrostböden. Ziel dieser Bohrkampagne war es, einen gefrorenen, tiefen Sedimentkern von der Samoylov Insel zu erheben, um das Verständnis tiefen Sedimente und Permafrostbedingungen zu verbessern, sowohl als auch die fluviale und deltaische Geschichte des zentralen Lena-Deltas zu rekonstruieren. Dabei wurden Methoden aus verschiedenen Disziplinen wie Geokryologie, Sedimentologie, Paleoecologie, Geophysik und Geochemie eingesetzt. Bohrlochtemperaturketten wurden im Sommer 2018 als Teil des Samoylov Langzeit-Permafrost-Observatoriums installiert.

PETA-CARB Teilnehmer: Jens Strauss, Loeka Jongejans 

weitere wissenschaftliche Teilnehmer: Mikhail Grigoriev, Dmitry Bolshivanov, Boris Grigoriev, Andrey Kartoziia, Georgii Maksimov, Semen Ostreldin, Stanislav Ostreldin, Waldemar Schneider

Ein frischer Thermoerosionsaufschluss

Lena-Delta, August 2018

Expeditionsbeschreibung

Der Augustabschnitt der jährlich stattfindenden Lena-Delta Expedition wurde vom AWI Potsdam durchgeführt.

Dauer: 4,5 Wochen.

Ziele: (1) Gewinnung von Permafrostproben für die Kohlenstoffanalyse und Paleoumweltrekonstruktion; (2) Aufnahmen von Feld-Spektrometrie Daten verschiedener homogener Vegetationsformen zur Analyse der spektralen Charakteristika; (3) Vegetationsbeschreibungen und Probeentnahme von Vegetation für die Anlegung eines Herbariums und Biomassebestimmung; (4) Auslesen und Einsammeln von Zeitrafferkameras, welche Aufnahmen der Schneeschmelze, Frühjahrsflut und einsetzenden Vegetation gemacht haben (5) sowie die Messung des Permafrost Tauens an bestehenden Langzeit Subsidenzstationen.

PETA-CARB Teilnehmer: Matthias Fuchs, Alexandra Runge

weitere wissenschaftliche Teilnehmer: Iuliia Shevtsova und Birgit Heim (AWI Potsdam, Sektion Polare Terrestrische Umweltsysteme)

Alaska North Slope, August 2014

Description of Expedition

An expedition jointly carried out between members of the NSF CALON and ERC PETA-CARB projects on the Alaska North Slope. Transport: Floatplane and helicopter.

Duration: Two Weeks.

Goals: Collection of thermokarst lake sediment cores for paleo-environmental reconstructions.

PETA-CARB participant: Josefine Lenz. 

Lena-Delta, August 2015

Description of Expedition

An expedition jointly carried out between the Melnikov Permafrost Institute Yakutsk (PIY) and ERC PETA-CARB in the eastern Lena Delta (Sobo Sise Island) and on Bykovsky Peninsula.

Duration: Three Weeks.

Goals: (1) Sampling of permafrost soils and deposits for soil organic carbon analyses and paleo-environmental reconstructions; (2) geodetic surveys of subsidence caused by permafrost thaw; (3) bathymetric surveys; and (4) readout of temperature sensors in permafrost boreholes and lakes.

Participants: Frank Günther and Andreas Fricke (PETA-CARB; AWI Potsdam and Potsdam University), Georgy Maximov (PIY), Alexandra Veremeeva (Institute of Physico-Chemical and Biological Problems in Soil Science, RAS, Pushchino) and Mercedes Molina Gamez (Institute of Soil Science, University of Hamburg) joined this expedition.

Thermoerosionstal auf Sobo-Sise, welches von Justine Ramage untersucht wurde

Lena-Delta, August 2016

Expeditionsbeschreibung

Eine gemeinsam mit dem Deutschen GeoForschungsZentrum, dem Melnikov Permafrost Institut Jakutsk (PIY, Russische Akademie der Wissenschaften), der Lomonossow-Universität Moskau und dem Institut für physikalisch-chemische und biologische Probleme der Bodenkunde in Pushchino durchgeführte Expedition auf die Insel Sobo-Sise im östlichen Lena-Delta und auf die Bykovsky-Halbinsel.

Dauer: Drei Wochen.

Ziele: (1) Wiederholungsmessungen zur Dauerbeobachtung von Subszidenz durch Permafrosttauen; (2) Probennahme von Oberflächengewässern zur Analyse von DOC in Thermokarstseen in Yedoma Regionen; (3) Permafrostbohrungen in Thermoerosionstälern für die Bestimmung der Kohlenstoffgehalte zur Untersuchung von Umlagerung und Degradation organischer Substanz; (4) bathymetrische Vermessungen in Thermokarstseen; (5) arktische Küstenerosion.

PETA-CARB Teilnehmer: Frank Günther und Lydia Stolpmann

Weitere wissenschaftliche Teilnehmer: Justine Ramage und Sebastian Wetterich (AWI Potsdam), Aleksander Kizyakov (MGU Moskau), Alexandra Veremeeva (ISSP RAN, Pushchino), Georgy Maximov (PI RAN, Jakutsk), Mahmud Haghshenas Haghighi (GFZ, Potsdam)