Permafrost-Modellierung

Kurzprofil

Warum brauchen wir Permafrostmodelle?

Wir entwickeln Computermodelle um besser zu verstehen, wie sich Klimaveränderungen in der Vergangenheit und der Zukunft auf den gefrorenen Boden auswirken. Da die Temperatur des Permafrosts weltweit nur an wenigen Stellen gemessen wird, sind Permafrostmodelle auch ein wichtiges Instrument, um den heutigen Zustand des Permafrosts zu bestimmen. Darüber hinaus geben uns Permafrostmodelle Einblicke in die Entwicklung arktischer Landschaften und helfen uns zu verstehen, wie diese einzigartigen Ökosysteme auf natürliche und vom Menschen verursachte Störungen reagieren. Modelle sind daher wichtige Werkzeuge der Permafrostforschung mit denen wir drängende Fragen zur Zukunft der Arktis beantworten können.

Was sind Permafrostmodelle?

Mit Permafrostmodellen berechnen wir den thermischen Zustand (d.h. die Temperatur und das Auftauen) des Boden. Permafrostmodelle basieren auf physikalischen Gesetzen, die den thermischen Zustand des Bodens steuern. Je nach Fragestellung können sehr unterschiedliche Modell zum Einsatz kommen. Die einfachsten Permafrostmodelle bestehen nur aus einer einzigen Gleichung und können direkt auf einem Blatt Papier berechnet werden. Andere Modelle sind jedoch so kompliziert, dass Supercomputer für deren Berechnung notwendig sind. Am Alfred-Wegener-Institut arbeiten wir hauptsächlich mit sogenannten transienten Permafrostmodellen mit denen wir alle Austauschprozesse zwischen Atmosphäre und Boden so realistisch wie möglich abbilden wollen. Mit unseren Modellen untersuchen wir z.B. die Wechselwirkungen zwischen Permafrost, Vegetation, Schnee, Seen und dem Arktischen Ozean. Darüber hinaus nutzen wir unsere Modelle, um Erkenntnisse über wichtige Ökosystemfunktionen wie den Wasser- und Kohlenstoffkreislauf zu gewinnen. Wir untersuchen auch die Wechselwirkungen zwischen Permafrost und Infrastruktur wie Gebäuden, Straßen und Bahnstrecken. Die Modellberechnungen zeigen uns, wie empfindlich Permafrostböden auf Klimaveränderungen in der Vergangenheit und in der Zukunft reagieren. So können wir die Folgen der rasanten Klimaerwärmung in der Arktis besser verstehen.