In unserer Forschungsgruppe wollen wir die beiden wichtigsten Kreisläufe (Wasser und Wärme) im komplexen arktischen Landschaftssystem im Maßstab von Metern bis Kilometern (Mesoskala) aufklären. Unser Hauptziel ist es, die Lücke zwischen unserem kleinräumigen Prozessverständnis und dem durch Satelliten-Fernerkundung zugänglichen Maßstab zu schließen.
Wir arbeiten intensiv an zwei arktischen Standorten, einem in Sibirien(Lena-Delta) und einem in Spitzbergen (Ny Alesund). In einer internationalen Zusammenarbeit ergänzen die zusätzlichen Standorte in Alaska und Kanada die zirkumpolare Analyse. Die arktischen Ökosysteme reichen von warmen, maritimen Bedingungen mit geringer oberirdischer Biomasse (Spitzbergen) über mittleres, kontinentales Klima mit hoher oberirdischer Biomasse (Nordabhang, Alaska) bis hin zu extrem kalten, trockenen, aber eisreichen Permafrostbedingungen mit mittlerer Biomasse (Lena-Delta, Sibirien).
Durch die Untersuchung dieser verschiedenen Standorte hoffen wir ein Verständnis dafür zu erlangen, wie Veränderungen in den jährlichen und zwischenjährlichen Wärme- und Wasserprozessen möglicherweise das Gleichgewicht und die Stabilität des arktischen Klimasystems ausgleichen.
Wir konzentrieren uns dabei insbesondere auf:
Herstellung von räumlichen und zeitlichen Verbindungen zwischen Wasser- und Energieflüssen auf der Parzellen- und Landschaftsskala in verschiedenen von Permafrost betroffenen Ökosystemen;
Entwicklung eines prozessorientierten Modells für das typische arktische Permafrostsystem zur Vorhersage unterirdischer Prozesse (Bodenwasser und Wärme);
Einsatz innovativer Luftbildverfahren, einschließlich Teleskopstangen, Ballons, Drachen und Drohnen;
Räumlich verteilte Messungen der thermischen und hydrologischen Dynamik und Mikrometeorologie des Bodens;
Langzeitüberwachung der meteorologischen- und Bodenbedingungen an arktischen Feldstandorten (in Sibirien, Svalbard und Kanada)
Unsere Forschung ist am Alfred-Wegener-Institut Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung, Forschungsstelle Potsdam in Zusammenarbeit mit der Klimageographie der Humboldt-Universität angesiedelt.
Feldmessungen sind ein wesentlicher Bestandteil unserer Projekte, die es ermöglichen detaillierte Informationen über die physischen Prozesse in unseren Untersuchungsgebieten zu bekommen. Die Messungen beeinhalten Energie- und Kohlenstoffflüsse, den Wasserhaushalt, Wetterbedingungen und Bodenparameter. Einige Instrumente sind permanent installiert und messen regelmäßig - wie zum Beispiel Wetterstationen - aufwändigere und anspruchsvollere Messungen finden 1-2x pro Jahr während der Expeditionen statt.
Fernerkundung
Fernerkundung wird zum Monitoring der Landoberfläche aus der Ferne verwendet, d.h. man muss sich nicht physisch im Untersuchungsgebiet befinden. Dies ist durch über dem Boden installierte Kameras, durch mit Flugzeugen transportierte Kameras sowie durch Sensoren an Satelliten möglich. Drei Methoden sind dabei für unsere Gruppe besonders wichtig: Aerial Imaging, Thermal Imaging and Radar.
Modellierung
Modellierung spielt eine wichtige Rolle in der Permafrost Forschung. Mit der Hilfe der richtigen Tools können physische Prozesse, die im gefrorenen Boden ablaufen auf der Basis von tatsächlich gemessenen Werten wie der Temperatur, Niederschlag, Bodenparametern, Energieflüsse usw., kalkuliert werden. Für unsere Gruppe spielen hauptsächlich hydrologische Modelle, die den Wasserhaushalt berechnen sowie Energiefluss- Modelle eine entscheidene Rolle.
