Sun Glare Frost
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Birgit Lutz

Birgit Lutz

In ihrer Polarkolumne, die ab 2021 immer freitags auf unserer Homepage neu erscheint, schreibt die Expeditionsleiterin und Autorin Birgit Lutz über alle Themenfelder der Polarregionen - von großen Erlebnissen und kleinen Momenten auf eigenen Reisen über aktuelle Entwicklungen in Arktis und Antarktis bis hin zu praktischen Informationen für Ihre Reisevorbereitung oder Empfehlungen zur Polarliteratur.

Notizen aus dem Eis 26 – Permafrost – wenn die Gefriertruhe zu müffeln beginnt

In dieser schönen Kolumnenreihe war nun schon öfter von Permafrost die Rede. Wann, wenn nicht im glühenden Hochsommer wäre also ein besserer Zeitpunkt, sich dieses Naturphänomen etwas genauer anzuschauen? Noch dazu, weil Forscher des Alfred-Wegener-Instituts kürzlich ein Permafrostgebiet datieren konnten, das nun als das älteste der Welt gilt, mit stolzen – und mindestens – 650.000 Jahren!

Mit Permafrost haben wir es auf unseren Spitzbergen-Reisen sehr häufig zu tun. Sogar schon vorher, denn der Permafrost ist der Grund, weswegen wir allen Reisenden empfehlen, sich Wandergummistiefel zuzulegen. Denn auf dem gefrorenen Boden fließt das Schmelzwasser nur sehr langsam ab, und deswegen bilden sich häufig richtige Sumpfgebiete oder kleine Bäche. Mit normalen Wanderschuhen bekommt man da schnell nasse Füße.

Da man also ständig mit dem Vorhandensein eines eigentlich gefrorenen Bodens konfrontiert ist, lohnt es sich doch, sich diesen Boden dann etwas genauer anzuschauen:

Permafrost ist, wie der Name schon sagt, Boden, der mindestens zwei folgende Jahre gefroren ist – der im Winter also nicht auftaut. Permafrost gibt es also logischerweise dort, wo es immer ziemlich kalt ist, oder genauer: wo es im Durchschnitt nicht wärmer wird als -1°C. Das ist zum Beispiel in höher gelegenen Bergregionen der Fall, oder eben in den polaren Gebieten der Arktis und Antarktis.

Wer nun denkt, dass diese Permafrost-Geschichte demzufolge nur kleine Gebiete betrifft, quasi die Ränder unserer Welt, der täuscht sich gewaltig: Beinahe ein Viertel aller Landflächen der Erde liegen in der Permafrost-Zone! Das ist doch nochmal ein Grund, mehr über dieses Phänomen zu erfahren!

Aber nicht nur das Vorkommen des Permafrosts ist beachtlich – auch der Anteil, den das Eis im Boden ausmacht. So besteht in Gebieten im nordöstlichen Sibirien der Untergrund zum Beispiel zu 70 Prozent aus Eis. Das liegt daran, dass der Boden dort während der Weichsel-Kaltzeit vor 100.000 bis 10.000 Jahren nicht von einem Eisschild bedeckt war, und die kalte Luft tief in den Boden eindringen konnte. Dadurch ist dort der Untergrund noch immer bis 1,6 Kilometer Tiefe gefroren. In Spitzbergen und Skandinavien ist das anders – dort war der Boden von dicken Eismassen bedeckt, die ihn vor den kalten Luftmassen schützten, und somit ist der Boden in Skandinavien oft nur bis etwa 20 Meter Tiefe gefroren.

Während der wärmeren Sommermonate taut die obere Schicht des Permafrosts auf, und dann gerät der Boden in Bewegung. Deswegen heißt diese Schicht auch active layer oder Auftauboden. Je nach Region tauen nur wenige Zentimeter bis zu einem Meter auf, bevor nach dem kurzen Sommer alles wieder friert. Durch das ständige Frieren und Tauen wandern wie in einem Müsli große Steine oder Stücke mit der Zeit nach oben.

Das hat zur Folge, dass es in Permafrostgebieten schwierig ist, Menschen zu beerdigen, da auch diese mit der Zeit wieder oben zum Vorschein kommen, wie es in Spitzbergen ja mit vielen Gräbern aus der Walfangzeit der Fall ist.

Das hat auch zur Folge, dass an der Oberfläche häufig so genannte Frostmuster zu sehen sind, die Permafrost auch zu einem optischen Erlebnis machen.

Wegen der immer weiter steigenden Temperaturen taut der Permafrost vielerorts. In den Alpen führt das bereits dazu, dass die Wasserversorgung hoch gelegener Hütten sehr schwierig wird. Gerade durch den Klimawandel kann sich stellenweise aber auch neuer Permafrost bilden – nämlich dort, wo Gletscher abschmelzen, die den Boden bisher vor der kalten Luft isoliert haben. Eine solche Neubildung ist logischerweise aber selten, da meistens die Lufttemperaturen nicht mehr für einen dauerhaften Frostbestand ausreichen.

Was hat es nun mit diesem ältesten Permafrost der Welt auf sich?
Ein internationales Forscherteam hat in der ostsibirischen Forschergemeinde Batagai den Permafrostboden untersucht und festgestellt, dass der Boden dort seit 650.000 Jahren ununterbrochen gefroren ist – nirgendwo sonst ist bisher ein längerer Zeitraum festgestellt worden. Bedeutsam ist das, weil man dadurch weiß, dass der Boden in mehreren Kalt- und Warmzeiten immer gefroren geblieben ist, sogar auch in besonders warmen Phasen vor rund 130.000 Jahren, als es in der Arktis im Sommer rund vier bis fünf Grad wärmer war als heute.

Was bedeutet es, wenn der Permafrost schmelzen würde?
Permafrostböden sind die Gefriertruhen der Erde. In ihnen schlummern riesige Mengen abgestorbener Biomasse, also Reste von Pflanzen und Tieren. Fällt die Gefriertruhe aus und taut diese enorme Menge an Gefriergut auf, würde es genauso, wie das bei unseren Truhen zuhause der Fall wäre, ziemlich schnell zu müffeln anfangen, weil dann jede Menge Bakterien aktiv würden. Und diese stoßen, wenn sie die aufgetauten Tiere und Pflanzen verstoffwechseln, die Klimagase Kohlendioxid und Methan aus. Je mehr taut, umso mehr Gas wird freigesetzt – Gas, das wir derzeit aber überhaupt nicht brauchen können, weil sich dadurch der Treibhauseffekt noch verstärken kann.

Was die Forscher, zu denen auch eine deutsche Gruppe des Alfred-Wegener-Instituts für Polar- und Meeresforschung in Bremerhaven zählt, mit der Entdeckung des Alters dieses Permafrostbodens nun belegt haben, ist einerseits, dass alter, tief liegender Permafrost natürliche Wärmeperioden überdauern kann, dass er aber auch von der Oberfläche her durch Erwärmung massiv abtaut.

Und noch etwas zeigt sich in Batagai sehr gut: Dass es immer schlecht ist, wenn der Mensch in solch fragile Naturlandschaften eingreift: Ein Teil des dortigen Hangs war zwischen den 1940er und 1960er Jahren entwaldet und mit schweren Fahrzeugen einer nahegelegenen Mine befahren worden, wodurch die isolierende Pflanzendecke verloren ging. Es folgte: Das Tauen des Permafrosts an der Oberfläche, der Boden geriet ins Rutschen und legte den alten, tieferen Permafrost frei. Mittlerweile ist ein Krater mit Abbruchkanten von 50 Metern entstanden, und der Hang erodiert weiter.

Permafrost ist also eines der vielen faszinierenden Phänomene, das man zu jeder Jahreszeit in Spitzbergen beobachten kann – im Winter als steinhart gefrorener Boden, im Frühjahr als lange Matschperiode, wenn der Schnee nirgendwo hin abfließen kann, im Sommer als blühende Tundra, die immer etwas feucht bleibt oder als faszinierenden Frostmusterboden und im Herbst als erneut bis an die Oberfläche frierender Boden. Und deswegen sind zu all diesen Jahreszeiten Gummistiefel die beste Wahl!

Bis nächste Woche!

Ihre
Birgit Lutz

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Mit Permafrost haben wir es auf unseren Spitzbergen-Reisen sehr häufig zu tun. Sogar schon vorher, denn der Permafrost ist der Grund, weswegen wir allen Reisenden empfehlen, sich Wandergummistiefel zuzulegen. Denn auf dem gefrorenen Boden fließt das Schmelzwasser nur sehr langsam ab, und deswegen bilden sich häufig richtige Sumpfgebiete oder kleine Bäche. Mit normalen Wanderschuhen bekommt man da schnell nasse Füße.

Da man also ständig mit dem Vorhandensein eines eigentlich gefrorenen Bodens konfrontiert ist, lohnt es sich doch, sich diesen Boden dann etwas genauer anzuschauen:

Permafrost ist, wie der Name schon sagt, Boden, der mindestens zwei folgende Jahre gefroren ist – der im Winter also nicht auftaut. Permafrost gibt es also logischerweise dort, wo es immer ziemlich kalt ist, oder genauer: wo es im Durchschnitt nicht wärmer wird als -1°C. Das ist zum Beispiel in höher gelegenen Bergregionen der Fall, oder eben in den polaren Gebieten der Arktis und Antarktis.

Wer nun denkt, dass diese Permafrost-Geschichte demzufolge nur kleine Gebiete betrifft, quasi die Ränder unserer Welt, der täuscht sich gewaltig: Beinahe ein Viertel aller Landflächen der Erde liegen in der Permafrost-Zone! Das ist doch nochmal ein Grund, mehr über dieses Phänomen zu erfahren!

Aber nicht nur das Vorkommen des Permafrosts ist beachtlich – auch der Anteil, den das Eis im Boden ausmacht. So besteht in Gebieten im nordöstlichen Sibirien der Untergrund zum Beispiel zu 70 Prozent aus Eis. Das liegt daran, dass der Boden dort während der Weichsel-Kaltzeit vor 100.000 bis 10.000 Jahren nicht von einem Eisschild bedeckt war, und die kalte Luft tief in den Boden eindringen konnte. Dadurch ist dort der Untergrund noch immer bis 1,6 Kilometer Tiefe gefroren. In Spitzbergen und Skandinavien ist das anders – dort war der Boden von dicken Eismassen bedeckt, die ihn vor den kalten Luftmassen schützten, und somit ist der Boden in Skandinavien oft nur bis etwa 20 Meter Tiefe gefroren.

Während der wärmeren Sommermonate taut die obere Schicht des Permafrosts auf, und dann gerät der Boden in Bewegung. Deswegen heißt diese Schicht auch active layer oder Auftauboden. Je nach Region tauen nur wenige Zentimeter bis zu einem Meter auf, bevor nach dem kurzen Sommer alles wieder friert. Durch das ständige Frieren und Tauen wandern wie in einem Müsli große Steine oder Stücke mit der Zeit nach oben.

Das hat zur Folge, dass es in Permafrostgebieten schwierig ist, Menschen zu beerdigen, da auch diese mit der Zeit wieder oben zum Vorschein kommen, wie es in Spitzbergen ja mit vielen Gräbern aus der Walfangzeit der Fall ist.

Das hat auch zur Folge, dass an der Oberfläche häufig so genannte Frostmuster zu sehen sind, die Permafrost auch zu einem optischen Erlebnis machen.

Wegen der immer weiter steigenden Temperaturen taut der Permafrost vielerorts. In den Alpen führt das bereits dazu, dass die Wasserversorgung hoch gelegener Hütten sehr schwierig wird. Gerade durch den Klimawandel kann sich stellenweise aber auch neuer Permafrost bilden – nämlich dort, wo Gletscher abschmelzen, die den Boden bisher vor der kalten Luft isoliert haben. Eine solche Neubildung ist logischerweise aber selten, da meistens die Lufttemperaturen nicht mehr für einen dauerhaften Frostbestand ausreichen.

Was hat es nun mit diesem ältesten Permafrost der Welt auf sich?
Ein internationales Forscherteam hat in der ostsibirischen Forschergemeinde Batagai den Permafrostboden untersucht und festgestellt, dass der Boden dort seit 650.000 Jahren ununterbrochen gefroren ist – nirgendwo sonst ist bisher ein längerer Zeitraum festgestellt worden. Bedeutsam ist das, weil man dadurch weiß, dass der Boden in mehreren Kalt- und Warmzeiten immer gefroren geblieben ist, sogar auch in besonders warmen Phasen vor rund 130.000 Jahren, als es in der Arktis im Sommer rund vier bis fünf Grad wärmer war als heute.

Was bedeutet es, wenn der Permafrost schmelzen würde?
Permafrostböden sind die Gefriertruhen der Erde. In ihnen schlummern riesige Mengen abgestorbener Biomasse, also Reste von Pflanzen und Tieren. Fällt die Gefriertruhe aus und taut diese enorme Menge an Gefriergut auf, würde es genauso, wie das bei unseren Truhen zuhause der Fall wäre, ziemlich schnell zu müffeln anfangen, weil dann jede Menge Bakterien aktiv würden. Und diese stoßen, wenn sie die aufgetauten Tiere und Pflanzen verstoffwechseln, die Klimagase Kohlendioxid und Methan aus. Je mehr taut, umso mehr Gas wird freigesetzt – Gas, das wir derzeit aber überhaupt nicht brauchen können, weil sich dadurch der Treibhauseffekt noch verstärken kann.

Was die Forscher, zu denen auch eine deutsche Gruppe des Alfred-Wegener-Instituts für Polar- und Meeresforschung in Bremerhaven zählt, mit der Entdeckung des Alters dieses Permafrostbodens nun belegt haben, ist einerseits, dass alter, tief liegender Permafrost natürliche Wärmeperioden überdauern kann, dass er aber auch von der Oberfläche her durch Erwärmung massiv abtaut.

Und noch etwas zeigt sich in Batagai sehr gut: Dass es immer schlecht ist, wenn der Mensch in solch fragile Naturlandschaften eingreift: Ein Teil des dortigen Hangs war zwischen den 1940er und 1960er Jahren entwaldet und mit schweren Fahrzeugen einer nahegelegenen Mine befahren worden, wodurch die isolierende Pflanzendecke verloren ging. Es folgte: Das Tauen des Permafrosts an der Oberfläche, der Boden geriet ins Rutschen und legte den alten, tieferen Permafrost frei. Mittlerweile ist ein Krater mit Abbruchkanten von 50 Metern entstanden, und der Hang erodiert weiter.

Permafrost ist also eines der vielen faszinierenden Phänomene, das man zu jeder Jahreszeit in Spitzbergen beobachten kann – im Winter als steinhart gefrorener Boden, im Frühjahr als lange Matschperiode, wenn der Schnee nirgendwo hin abfließen kann, im Sommer als blühende Tundra, die immer etwas feucht bleibt oder als faszinierenden Frostmusterboden und im Herbst als erneut bis an die Oberfläche frierender Boden. Und deswegen sind zu all diesen Jahreszeiten Gummistiefel die beste Wahl!

Bis nächste Woche!

Ihre
Birgit Lutz