Aktuelle Ergebnisse

Sedimentologische und geochemische Eigenschaften von zwei kleinen Permafrost dominierten Arktischen Flussdeltas in Nordalaska

Matthias Fuchs, Guido Grosse, Benjamin M. Jones, Jens Strauss, Carson A. Baughman, Donald A. Walker

Arktos (2018) 4: 20. doi.org/10.1007/s41063-018-0056-9

Kurzfassung: Arktische Flussdeltas sind sehr dynamische Permafrostlandschaften, die durch fluviale-, litorale- und Permafrosttauprozesse beeinflusst sind. Die Deltas bestehen aus mächtigen Sedimentablagerungen, die große Mengen an Kohlenstoff und Stickstoff speichern. In unserer Studie untersuchen wir die Menge an Kohlen- und Stickstoff für zwei kleine Flussdeltas. Das Ikpikpuk und das Fish Creek Flussdelta liegen im Norden Alaskas und speichern 42.4 kg respektive 37.9 kg Kohlenstoff und 2.1 kg respektive 2.0 kg Stickstoff in den obersten zwei Meter der Deltaablagerungen. Dabei sind 46% des Kohlenstoffs in einer Tiefe von 1 bis 2 Meter gespeichert, was zeigt, dass in Deltas nicht nur die oberflächennahen Schichten Kohlenstoffreich sind. Zusätzlich zeigen Radiokarbondatierungen mittel bis spät-Holozäne Alter der Ablagerungen. Allerdings sind die daraus berechneten Kohlenstoffakkumulations- und Sedimentationsraten in den beiden untersuchen Deltas unterschiedlich. Kohlenstoffakkumulationsraten bis zu 28 g C m-2 pro Jahr für das Ikpikpuk Delta sind fast doppelt so hoch wie jene für das Fish Creek Flussdelta. Mit dieser Studie verdeutlichen wir die Wichtigkeit, diese dynamischen Permafrostlandschaften in zukünftige Permafrost-Kohlenstoff-Abschätzungen miteinzubeziehen.

Link zum Journal

Eine Kohlen- und Stickstoff Abschätzung für zwei Yedoma Gebiete in der Sibirischen Arktis

Matthias Fuchs, Guido Grosse, Jens Strauss, Frank Günther, Mikhail Grigoriev, Georgy M. Maximov, Gustaf Hugelius

Biogeosciences, 15, 953-971, 2018
DOI: 10.5194/bg-15-953-2018

Kurzfassung: Eisreiche Yedoma Landschaften speichern große Mengen an organischem Kohlenstoff sowie Stickstoff und sind durch den Klimawandel anfällig für Degradation. Wir untersuchen diese Kohlen- und Stickstoffspeicher in zwei Yedoma Landschaften (Insel Sobo-Sise und Bykovsky Halbinsel) im Norden von Ostsibirien, die durch thermokarst Prozesse erodiert werden. Wir bohrten bis zu drei Meter tiefe Permafrostkerne und analysierten die gesammelten Proben auf ihren Kohlen- und Stickstoffgehalt. Die Kohlen- und Stickstoff Mengen in den Kernen wurde schließlich anhand einer Land Form Klassierung basierend auf multispektralen RapidEye Satellitenbildern auf die Studiengebiete hochgerechnet.

Die durchschnittlichen Mengen für den ersten Meter im Boden für Sobo-Sise betragen 20.2 kg m−2 organischer Kohlenstoff und 1.8 kg m−2 Stickstoff. Für die Bykovsky Halbinsel betragen die durchschnittlichen Mengen 25.9 kg m−2 Kohlenstoff und  2.2 kg m−2 Stickstoff. Durch zusätzlich durchgeführten radiokarbon Datierungen konnten Sedimentationsraten rekonstruiert werden. Diese betragen 0.10–0.57 mm pro Jahr, was auf eine anhaltende Anreicherung von mineralischen Bodenmaterial hindeutet. Die Böden in beiden Studiengebieten sind aber durch eine begrenzte Anreicherung von organische Bodenmaterial (Torf) gekennzeichnet.
Des Weiteren schätzen wir, dass in beiden Studiengebieten zusammen ca. 5.8 Tg (13.2 kg m−2) Kohlenstoff zusätzlich saisonal im aktiven Kohlenstoffkreislauf verfügbar werden, wenn sich die Auftauschicht um 100 cm vertieft. Unsere Studie zeigt, wie wichtig es ist, zusätzliche Kohlen- und Stickstoff Untersuchungen in eisreichen Yedoma Regionen vorzunehmen um der hohen Variabilität der Permafrost Gebiete in panarktischen Kohlenstoff- und Stickstoff Abschätzungen gerecht zu werden.

Link zum Journal

Tiefer Permafrost: Sedimentcharakteristik und Kohlenstoffverfügbarkeit der Yedoma Region

Jens Strauss, Lutz Schirrmeister, Guido Grosse, Daniel Fortier, Gustaf Hugelius, Christian Knoblauch, Vladimir Romanovsky, Christina Schädel, Thomas Schneider von Deimling, Edward A. G. Schuur, Denis Shmelev, Mathias Ulrich, Alexandra Veremeeva

Earth-Science Reviews, 172, September 2017, Pages 75-86, https://doi.org/10.1016/j.earscirev.2017.07.007 

Kurzfassung: Permafrost ist ein charakteristisches Merkmal der terrestrischen Arktis und besonders anfällig für Klimaerwärmung. Permafrost wird auf unterschiedliche Weise degradiert, einschließlich der Vertiefung einer jahreszeitlich aufgetauten Oberfläche sowie lokale, aber schnelle und tiefgreifende Thermokarstprozesse.
Besonders anfällig ist durch seinen hohen Eisgehalt der pleistozäne eisreiche Permafrost mit syngenetischen Eiskeilen, bezeichnet als Yedoma, der in Sibirien, Alaska und Yukon, Kanada weit verbreitet ist. Eingefrorenes organisches Material in solchen Ablagerungen kann auf kurzen Zeitskalen mobilisiert werden und zu einer Kohlenstoffkreislauf-Rückkopplung beitragen.
In dieser Studie bringen wir die Eigenschaften, Kohlenstoffmenge und die Vulnerabilität von Yedoma-Ablagerungen zusammen. Wir konnten zeigen, dass sich die Sedimente von Yedoma während des späten Pleistozäns bis zum Beginn der späten Eisalterung in periglazialen Verwitterungs-, Transport- und Ablagerungsdynamiken in nicht vergletscherten Regionen abgelagert haben. Die Ablagerungen entstanden aufgrund einer Kombination von äolischen, kolluvialen, nivalen und alluvialen Ablagerungen bei gleichzeitigem Einfrieren. Wir fanden in Yedoma bis zu 130 Gigatonnen organischen Kohlenstoff, und ein Teil davon ist gut erhalten und für schnelle Zersetzungsprozesse nach dem Auftauen verfügbar. Basierend auf Inkubationsexperimenten gelten bis zu 10% des Yedoma-Kohlenstoffs als schnell zersetzbar, und große Menge an Bodeneis in Yedoma machen es sehr anfällig für Störungen wie Thermokarst- und Thermoerosionsprozesse.
Somit wird die Mobilisierung von Permafrostkohlenstoff unter der zukünftigen Klimaerwärmung zunehmen. Unsere Ergebnisse belegen die Notwendigkeit der Berücksichtigung von Yedoma-Kohlenstoffmengen in Erdsystemmodellen für eine vollständigere Darstellung der Permafrost-Kohlenstoff-Rückkopplung.

Link zum Journal

Landsat basierte Trendanalyse von Seedynamiken in verschiedenen Permafrostregionen

Ingmar Nitze, Guido Grosse, Benjamin M. Jones, Christopher D. Arp, Mathias Ulrich, Alexander Fedorov, Alexandra Veremeeva

Remote Sensing, 9(7), 640,2017, doi:10.3390/rs9070640

Kurzfassung: In unserer Studie untersuchen wir die Seedynamiken in vier verschiedenen Regionen Sibiriens und Alaskas mittels Landsat Fernerkundungszeitreihen zwischen 1999 und 2014. Unter Verwendung aktueller Prozessierungsmethoden wurden einzelne Seen sowie deren Veränderungen auf einer Fläche von ca. 200.000 km² kartiert und analysiert. 

In den hocharktischen Regionen in Alaska (North Slope) und Sibirien (Kolyma Lowland) wurde eine leichte Verringerung der Seeflächen von 0,69 % bzw. 0,51 % beobachtet. In den Kobuk-Selawik Lowlands in Westalaska wurde eine stärkere Abnahme der Seeflächen um 2,82 % registriert, bedingt durch eine hohe Anzahl drainierter Seen. Das Untersuchungsgebiet in Zentral Jakutien zeichnete sich durch eine massive Zunahme der Seefläche um fast 50 % aus, was auf Niederschlagsereignisse aber auch Permafrostdegradation zurück zu führen ist. Innerhalb aller Untersuchungsgebiete konnten deutliche Variationen der Seeveränderungen beobachtet werden, was den Einfluss lokaler Gegebenheiten auf die Seedynamiken stark verdeutlich.

Link zum Journal

Yedoma Eiskomplex auf der Halbinsel Buor Khaya

Lutz Schirrmeister, Georg Schwamborn, Pier Paul Overduin, Jens Strauss, Margret C. Fuchs, Mikhail Grigoriev, Irina Yakshina, Janet Rethemeyer, Elisabeth Dietze, and Sebastian Wetterich

Biogeosciences, 14, 1261-1283, 2017 doi:10.5194/bg-14-1261-2017

Kurzfassung: In dieser Studie untersuchen wir den spätpleistozänen Permafrost an der Westküste der Buor-Khaya-Halbinsel der südlich-zentralen Laptev-See (Sibirien). Zwei Yedoma-Aufschlüsse und ein Bohrkern wurden für kryolithologische, geochemische und geochronologische Parameter untersucht. Die Yedoma Ablagerungen, wie durch Radiokohlenstoffdatierungen gezeigt, fand zwischen 54 100 und 30 100 Jahren vor heute (yrsBP) statt. Kontinuierliche Yedoma Deposition bis etwa 14 700 yrsBP zeigen Datierungen von Einkeilen. Für den untersten und ältesten Yedoma konnten wir mit Infrarot-stimulierter Lumineszenz-Datierung von Feldspat auf Ablagerungsalter zwischen 51 100 ± 4 900 und 44 200 ± 3 600 yrsBP schließen. Das kryolithologische Erscheinungsbild ist ähnlich dem des Yedoma der Umgebung, zum Beispiel im Westen auf der Bykovsky-Halbinsel. Ablagerungszeiten und Ablagerungsbedingungen waren hier ähnlich. Aufgrund der Küstenerosion stellt die biogeochemische Signatur des untersuchten Yedoma das terrestrische Endmember der organischen Substanz dar, die derzeit im marinen Bereich des Laptev-Schelfmeeres abgelagert wird.

Link zum Journal

Mikrobielle Eigenschaften des organischen Materials in Permafrostablagerungen und dessen Auswirkungen auf zukünftige Treibhausgas Emissionen

Stapel, J. G., L. Schirrmeister, P. P. Overduin, S. Wetterich, J. Strauss, B. Horsfield, und K. Mangelsdorf

Journal of Geophysical Research: Biogeosciences, 121, doi:10.1002/2016JG003483

In dieser Studie nutzten wir einen Permafrostkern der nordsibirischen Halbinsel Buor Khaya. Das Ziel dieser Veröffentlichung war es die modernen und paleoklimatischen Umweltbedingungen zu charakterisieren um damit das Potenzial der darin gespeicherten organischen Substanz als Treibhausgasquelle zu bewerten. Mikrobielle Lebensmarker - intakte Phospholipiden und Phospholipid-Fettsäuren – haben wir über den gesamten Kern, eingeschlossen die älteren Permafrostablagerungen, gefunden. Unsere Daten legen nahe, dass die organische Substanz der Permafrostablagerungen nicht anders ist als die Qualität der organischen Substanz des frischen organischen Materials an der heutigen Oberfläche. In Anbetracht des erwarteten Anstiegs der Permafrost Temperatur aufgrund der Klimaerwärmung bedeutet das, dass ein stärker werdender Einfluss auf die Treibhausgas-Freisetzung von Permafrostgebiete ein realistisches Szenario ist.

Link zum Journal

Detektion von Landschaftsveränderungen im arktischen Lena Delta mit zeitlich hochaufgelösten Landsat Zeitreihendaten

Ingmar Nitze, Guido Grosse

Remote Sensing of Environment, Volume 181, August 2016, Pages 27–41, doi.10.1016/j.rse.2016.03.038

In unserem Artikel präsentieren wir eine Methode um Landschaftsveränderungen im arktischen Lena Delta mittels Fernerkundungszeitreihen zu detektieren. Hierbei nutzen wir das komplette Landsat Archiv um Trends verschiedener Oberflächenparameter wie Vegetations, Feuchtigkeit oder Albedo zu berechnen, was Rückschlüsse auf verschiedene Landschaftsveränderungen zulässt. Diese Methodik wurde auf das gesamte Lena Delta (ca. 30.000 km²) angewendet, wobei Prozesse in unterschiedlichen räumlichen und zeitlichen Skalen seit dem Jahr 1999 detektiert wurden. Als Beispiele im regionalen Maßstab sind eine Zunahme der Vegetation und der Feuchtigkeit in Bereichen des aktiven Deltas zu nennen. Als Prozesse im lokalen Maßstab wurden Veränderungen an Thermokarstseen, wie Drainage oder Ausdehnung, fluviale Prozesse oder aber auch Küstenveränderungen detektiert.

Link zum Journal

Mehrfache Thermokarstsee-Generationen in 11.800 Jahre altem Permafrostkern der nördlichen Seward-Halbinsel, Alaska

Josefine Lenz, Sebastian Wetterich, Benjamin M. Jones, Hanno Meyer, Anatoly Bobrov & Guido Grosse


Boreas (DOI: 10.1111/bor.12186)


Kurzfassung: Permafrost-Degradation beeinflusst Morphologie, biogeochemische Kreisläufe und Hydrologie Arktischer Landschaften über verschiedene Zeitskalen. Ein 350 cm langer Permafrostkern eines drainierten Seebeckens auf der nördlichen Seward-Halbinsel (Alaska) wurde mit verschiedenen Methoden der Mikropaleontologie, Sedimentologie, Geochemie, stabile Isotopengeochemie und Radiokarbondatierung analysiert, um Früh- bis Spät-Holozäne Permafrost- und Thermokarstdynamik zu untersuchen.
Erstmals wurden sich einander abgrenzende Seephasen an Hand von Seesedimenten rekonstruiert. Diese umfassen eine durch die Devil Mountain Maar-Tephra charakterisierte vor-Seephase (22.8 ± 0.3 cal ka BP), welche vertikal durch die Entstehung eines ersten Thermokarstsees um 11.8 cal ka BP (Grandma Rhonda) verlagert wurde. Dieses stabile Seesystem wandelte sich etwa 9.0 cal ka BP zu einem dynamischen Seesystem mit schwankenden Seespiegeln (Mama Rhonda). Nach der Drainage etwa 1.1 cal ka BP, ist das Rückfrieren des Taliks und das allmähliche Aufwachsen von terrestrischem Torf zu beobachten.
Diese Kern-basierte Studie verbessert unser Verständnis für biogeochemische Kreisläufe in durch Thermokarst beeinflusste Regionen der Arktis.

Link zum Journal

Flussufererosion von Yedoma Permafrost in Nord-Alaska

Mikhail Kanevskiy, Yuri Shur, Jens Strauss, Torre Jorgenson, Daniel Fortier, Eva Stephani, Alexander Vasiliev

Geomorphology, doi:10.1016/j.geomorph.2015.10.023

Zusammenfassung: Durch einen hohen Anteil von Eis im Sediment ist Yedomapermafrost sehr anfällig für thermische Degradation und Erosion. Degradationsprozesse zeigen sich im Yedomagebiet deutlich durch Oberflächenabsenkung sowie Erosion von Meeres- und Flussufern. Dies hat deutliche Auswirkungen auf die Landschaftsentwicklung, aber auch auf die anthropogene Infrastruktur sowie die Wasserqualität.

In dieser Studie nutzen wir Fernerkundungsdaten für eine Quantifizierung eines 35 Meter hohen Yedomakliffs am Itkillik Fluss in Nord-Alaska. Flussufererosion an diesem Kliff ist im Zeitraum 1995 - 2010 an verschiedenen Segmenten zwischen 180 und 280 Meter. Die mittlere jährliche Erosionsrate am aktivsten Teil ist fast 19 Meter pro Jahr. Somit zeigt diese Studie die höchsten Erosionsraten an Flussufern in der gesamten Permafrostregion, welche Eurasien und Nordamerika umfasst.

Link zum Journal

Tundra-Feuer destabilisieren Permafrost

Benjamin M. Jones, Guido Grosse, Christopher D. Arp, Eric Miller, Lin Liu, Daniel J. Hayes & Christopher F. Larsen

Nature, Scientific Reports 5, Article number: 15865 (2015) doi:10.1038/srep15865

Kurzfassung: Tundrafeuer in Arktis können einen destabilisierenden Effekt auf eisreichen Permafrost haben. Die neue Studie zeigt mit Hilfe von hochauflösenden Höhenmodellen die mit luftgestützen Laserscanner-Messungen gewonnen wurden, dass mehrere Jahre nach einem 1000 km2 großen Tundrafeuer in 2007 im Norden Alaskas eine deutliche Absenkung der Landoberfläche eingesetzt hat, die mit dem Schmelzen von Grundeis in Zusammenhang gebracht wird. Dies ist eine langfristige Auswirkung von intensiven Tundra-Feuern, welche die Vegetation und Torflagen des oberen Bodens zerstören und damit die Isolierung des unterliegenden Permafrost vor der sich erwärmenden Atmosphäre beeinträchtigen. Die   Fernerkundungsdaten zeigen nur wenige Jahre nach dem Feuer, dass sich bis zu 34% der Oberfläche stark abgesenkt hat (bis zu über 1 Meter) und damit das polygonale Mikrorelief betont wurde was zu vielseitigen Rückkopplungen mit Schneeverteilung, Hydrologie, und Vegetationmustern und damit der verstärkten Thermokarstentstehung führt.

Link zum Journal

Vereinfachter, datenbasierter Ansatz zur Abschätzung der Permafrost-Kohlenstoff-Rückkopplung

D. Koven, E. A. G. Schuur, C. Schädel, T. J. Bohn, E. J. Burke, G. Chen, X. Chen, P. Ciais, G. Grosse, J. W. Harden, D. J. Hayes, G. Hugelius, E. E. Jafarov, G. Krinner, P. Kuhry, D. M. Lawrence, A. H. MacDougall, S. S. Marchenko, A. D. McGuire, S. M. Natali, D. J. Nicolsky, D. Olefeldt, S. Peng, V. E. Romanovsky, K. M. Schaefer, J. Strauss, C. C. Treat and M. Turetsky

Philosophical Transactions of the Royal Society A, doi:10.1098/rsta.2014.0423

Kurzfassung: Permafrostablagerungen tauen in Folge der Klimaerwärmung. Dies bedingt eine erhöhte Bodentemperatur, was wiederum zu erhöhten mikrobiellen Zersetzungsraten von organischem Kohlenstoff führt, welcher vorher durch dauerhafte Gefrornis nicht dafür verfügbar war.

In dieser Studie entwickeln wir eine Modelsimulation von Permafrost-Kohlenstoff, der aus Permafrostablagerungen freigesetzt werden kann. Dazu nutzen wir Schätzungen zur Permafrostdynamik im thermischen Kontext, zum Permafrost-Kohlenstoffspeicher und sowie Ergebnisse von Permafrost-Erwärmungsexperimenten.

Unsere Ergebnisse zeigen, dass die Größenordnung von freigesetztem Kohlenstoff der positiven Rückkopplung, ausgelöst durch Permafrosttauen, einer substanziellen Menge der Gesamtkohlenstofffreisetzung entspricht. Somit nimmt die Permafrost-Kohlenstoffrückkopplung eine wichtige Rolle ein um die Klimaerwärmung abzuschätzen, zusätzlich zu dem Anteil bedingt durch die anthropogene Freisetzung fossiler Brennstoffe.

Link zum Journal

Klimawandel und Rückkopplung mit Permafrostkohlenstoff

E. A. G. Schuur, A. D. McGuire, C. Schädel, G. Grosse, J. W. Harden, D. J. Hayes, G. Hugelius, C. D. Koven, P. Kuhry, D. M. Lawrence, S. M. Natali, D. Olefeldt, V. E. Romanovsky, K. Schaefer, M. R. Turetsky, C. C. Treat & J. E. Vonk

Nature, 520, 171-179. doi:10.1038/nature14338

Kurzfassung: Permafrostböden und –ablagerungen in der Arktis und Subarktis speichern große Mengen von organischem Kohlenstoff. Die Klimaerwärmung kann Umweltveränderungen verursachen, die die mikrobielle Zersetzung dieses organischen Kohlenstoffs beschleunigt und zum Freisetzen der Treibhausgase Kohlendioxid und Methan führt. Dieser Rückkopplungsmechanismus kann zu einer Beschleunigung des Klimawandels beitragen, allerdings sind bisherige Abschätzungen der Größenordnung und des zeitlichen Ablaufs von Treibhausgasemissionen aus diesen Regionen mit großen Unsicherheiten behaftet. In dieser Studie fassen wir aktuelle wissenschaftliche Beweise zusammen, die einen graduellen aber anhaltenden Beitrag von Treibhausgasen durch Permafrosttauen in einem sich erwärmenden Klima nahelegen. Darüberhinaus präsentieren wir eine Forschungsstrategie, mit der die bisher noch mit Unsicherheiten behafteten Aspekte der Permafrostkohlenstoffdynamik besser verstanden werden können.

Link zum Journal

Qualität des organischen Kohlenstoffs in eisreichen Permafrostablagerungen

J. Strauss, L. Schirrmeister, K. Mangelsdorf, L. Eichhorn, S. Wetterich, and U. Herzschuh

Biogeosciences, 12, 2227-2245. doi:10.5194/bg-12-2227-2015

Kurzfassung: Die Klimaerwärmung wirkt sich erheblich auf die Permafrostgebiete aus, wodurch eine Zersetzung des bisherig eingefrorenen organischen Materials möglich wird. Derzeit liegen nur vereinzelt Studien und quantitative Daten zur Qualität der organischen Substanz in Permafrostablagerungen vor. In dieser Studie untersuchen wir die organische Substanz in spätpleistozänen (Yedoma) und holozänen (Thermokarst) Permafrostablagerungen. Eine fehlende Veränderung der Qualität mit der Tiefe zeigt, dass Permafrost wie ein Gefrierschrank funktioniert und die Qualität zum Einfrierzeitpunkt konserviert. Bei fortschreitender Erwärmung wird der untersuchte organische Kohlenstoffspeicher anfällig für mikrobiellen Abbau, verbunden mit der Freisetzung von Treibhausgasen

Link zum Journal

Beobachtungen zum allmählichen Verschwinden der ostsibirischen Arktisinsel Muostakh

F. Günther, P. P. Overduin, I. A. Yakshina, T. Opel, A. V. Baranskaya, and M. N. Grigoriev

The Cryosphere, 9, 151-178, 2015. doi:10.5194/tc-9-151-2015

Kurzfassung: Auswertungen von Fernerkundungszeitreihen zeigen, dass sich die Küstenerosionsraten auf der Insel Muostakh (Sibirische Arktis) gegenwärtig verdoppelt haben. Im Vergleich mit einem Langzeitszenario unter unveränderten Meereisbedingungen und Sommertemperaturen wird die Insel wohl vorzeitig verschwinden. Basierend auf Analysen der saisonalen Variabilität von Permafrosttauen entlang von Küstenkliffs, nimmt die Thermoerosionsaktivität dort pro 1°C wärmerer Lufttemperatur im Sommer um 1,2 m pro Jahr zu. Ein Vergleich von Geländehöhenveränderungen über die letzten 60 Jahre mit der Mächtigkeit der saisonalen Auftauschicht zeigte, dass die Landoberfläche durch schnelles Permafrosttauen gegenwärtig bis zu 11 cm pro Jahr absackt.

Link zum Journal

Beobachtungs-gestützte Modellierung von Permafrost-Kohlenstoffflüssen

T. Schneider von Deimling, G. Grosse, J. Strauss, L. Schirrmeister, A. Morgenstern, S. Schaphoff, M. Meinshausen, and J. Boike

Biogeosciences, 12, 3469-3488, doi:10.5194/bg-12-3469-2015

Kurzfassung: Permafrostböden speichern riesige Mengen an organischem Kohlenstoff, der tiefgefroren im Untergrund lagert. In unserer Modellierungs-Studie berechnen wir die Stärke und den zeitlichen Verlauf der Kohlenstoffflüsse, welche durch die mikrobische Zersetzung von frisch aufgetautem organischen Material in Folge zukünftiger Permafrostdegradation entstehen. Schließlich berechnen wir die zusätzliche globale Erwärmung, welche aus der Permafrost-Kohlenstoff-Rückkopplung entsteht.

Link zum Journal

Mittel-Wisconsin bis Holozäne Permafrost- und Landschaftdynamik auf der nördlichen Seward-Halbinsel, Nordwest-Alaska

J. Lenz, G. Grosse, B.M. Jones, K.M. Walter Anthony, A. Bobrov, S. Wulf, S. Wetterich

Permafrost and Periglacial Processes, DOI: 10.1002/ppp.1848

Kurzfassung: Das Verständnis vergangener Permafrostdynamik ist fundamental, um zukünfige Veränderungen vor dem Hintergrund des Klimwandels einordnen zu können. In dieser Fallstudie ein drainiertes Seebecken auf der Seward Halbinsel (Alaska/USA) an Hand eines Permafrostkerns mit Hilfe verschiedenster Labormethoden die Landschaftsdynamik von mehr als 44.000 Jahren rekonstruiert. Während im Früh- bis Mittel-Wisconsin eine Yedoma-Landschaft vorherrschte, gab es auch in den kalten und rauen Klimabedingungen Zentral-Beringias die Entwicklung von Feuchtgebieten. Die Entwicklung wurde im Untersuchungsgebiet allerdings durch lokale Vulkaneruptionen mit mächtigen Tephraablagerungen vor etwa 42.000 Jahren gestoppt. Intensive Permafrostdegradation und Entwicklung von Thermokartseen folgten bis ins Spät-Holozän. Das heute die Morphologie bestimmende Seebecken wurde vor etwa 300 Jahren gebildet und ist schließlich im Frühling 2005 ausgelaufen.

Das Zusammenspiel von globaler Klimaveränderungen und regionaler bzw. lokaler Umweltdynamik sind in dem untersuchten Bohrkern archiviert.

Link zum Journal

Eiskeilvolumen in Ablagerungen des Yedoma und von Thermokarst-Senken

M. Ulrich, G. Grosse, J. Strauss, and L. Schirrmeister

Permafrost and Periglacial Processes, 25(3), 151-161. doi:10.1002/ppp.1810

Kurzfassung: Das Volumen von Eiskeilen ist ein wichtiger Faktor um die Veränderungen von eisreichen Permafrostlandschaften durch Tauen abzuschätzen als auch die Menge von im tiefen Permafrost gespeicherten organischen Kohlenstoff genauer zu bestimmen. Hier präsentieren wir eine Methode mit der das Eikeilvolumen in Ablagerungen des Yedoma als auch von Thermokarstsenken in verschiedenen Untersuchungsgebieten in Sibirien und Alaska bestimmt werden kann. Dazu wurden Eiskeilpolygone und Thermokarsthügel mit hochauflösenden Satellitenbildern (0.5 m/pixel)  kartiert. In einem weiteren Schritt wurden in einem Geographischen Informations-System (GIS) aus diesen Daten automatische Thiessen-Polygone erstellt, um die vollständigen Eiskeilnetzwerke zu rekonstruieren. Diese wurden im Anschluss mit Felddaten verknüpft, um drei-dimensionale Eiskeilmodelle in den Ablagerungen zu erstellen. Unsere Ergebnisse weisen auf deutliche Variationen im Eiskeilvolumen zwischen den Untersuchungsgebieten und zwischen einzelen Geländeienheiten hin.  Unseren Berchnungen zufolge liegen maximale Eiskeilvolumen für Yedoma zwischen 31.4 bis 63.2 Volumen-% und zwischen 6.6 bis 13.2 Volumen-% für Thermokarst Ablagerungen.

Link zum Journal

Der zirkumpolare Permafrost-Kohlenstoffspeicher

G. Hugelius, J. Strauss, S. Zubrzycki, J. W. Harden, E. A. G. Schuur, C.-L. Ping, L. Schirrmeister, G. Grosse, G. J. Michaelson, C. D. Koven, J. A. O’Donnell, B. Elberling, U. Mishra, P. Camill, Z. Yu, J. Palmtag, and P. Kuhry

Biogeosciences, 11, 6573-6593. doi:10.5194/bg-11-6573-2014

Kurzfassung: Diese Studie zeigt eine aktualisierte Schätzung des organischen Kohlenstoffs, welcher in Böden (0 bis 3 m Tiefe) und tieferen Ablagerungen der Flussdelta und Yedomaablagerungen der nördlichen Permafrostregion gespeichert ist. Es wurde gezeigt, dass die Datenverfügbarkeit für einige dieser Regionen sehr begrenzt ist. Die Gesamtkalkulation ergibt, dass in der nördlichen Permafrostregion ~1300 Pg organischer Kohlenstoff gespeichert ist, mit einem Unsicherheitsbereich von 1100 bis 1500 Pg. Rund 800 Pg organischer Kohlenstoff sind im Dauerfrost eingeschlossen, was der Konzentration an Kohlenstoff der heutigen Erdatmosphäre entspricht.

Link zum Journal

Alle Publikationen (ePIC)

Alle Publikationen und Konferenzbeiträge aus dem Jahr 2016 sind hier zu finden.

Alle Publikationen und Konferenzbeiträge aus dem Jahr 2015 sind hier zu finden.

Alle Publikationen und Konferenzbeiträge von PETA-CARB-Mitgliedern aus dem Jahr 2014 sind hier zu finden.

Daten