Kapitel: 1.7 Permafrost

Zusammenfassung: Permafrost – ein weit verbreitetes Klimaphänomen der Arktis und Subarktis:

Aufgrund einer großen negative Temperaturbilanz insbesondere in den Polargebieten sind ca. 25% der Festlandsgebiete von Permafrost unterlagert. Permafrost prägt Landschaften und Ökosysteme der großen Tundra- und Taigagebiete des nördlichen Eurasiens und Nordamerikas und kann Mächtigkeiten von mehr als 1000 m erreichen.

Permafrost, der sich in Sibirien seit dem Spätpliozän existiert, hat seine größte Ausdehnung in den Pleistozän unvergletscherten Tieflandsgebieten, wo der Permafrost auch in interglazialen Warmphasen nicht vollständig verschwand. Aufgrund des global niedrigen Meeresspiegels während der Kaltzeiten konnte sich terrestrischer Permafrost auch auf den arktischen Schelfgebieten ausbilden, wo er heute unter dem Meeresboden reliktisch bis in 400m Tiefe festgestellt wurde.

Die Klimaschwankungen während der quartären Warm- und Kaltzeiten widerspiegeln sich deutlich in der Permafrost und Landschaftsdynamik der Arktis und Subarktis. Das Oberflächenrelief dieser Gebiete ist im Wesentlichen durch periglaziale und nivale Prozesse geprägt, wobei die periglazialen Landschaftsformen eng mit der Bildung und Degradation von Permafrost verbunden sind.

Insbesondere der eisreiche Permafrost ist anfällig für Degradationsprozesse wie Thermokarst, Thermoerosion und Küstenrückgang. Die heutzutage beobachtbare Erwärmung der Arktis führt zu einer Vertiefung der Auftauschicht, eine Erhöhung der Permafrosttemperatur und zu einem Verschwinden von diskontinuierlichem Permafrost an seiner südlichen Grenze.

Die gleichzeitige Erhöhung von Niederschlags- und Schmelzwassermengen wird zur weiteren Intensivierung von Thermokarst und taubedingten Setzungen und zur Ausbildung von Mooren, Seen und Sümpfen führen.

Weitere Permafrostdegradation bewirkt zudem starken Veränderungen der Geoökosysteme, eine Erhöhung der Treibhausgasemission aufgrund vermehrter Zersetzung organischer Substanz und auch eine Destabilisierung der vom Menschen genutzten Permafrostgebiete. Zusätzliche wird das thermische Gleichgewicht des gefrorenen Untergrundes und damit auch die Stabilität von Bauwerken durch menschliche Aktivitäten gestört.

Permafrost a common formation in the Arctic and Sub-arctic region: 

As a result of the strong negative temperature balance especially in the Polar region almost 25 % of the land areas of the earth are underlain by permafrost. Permafrost dominates the landscape and ecosystems of the large tundra and boreal forest areas of Northern Eurasia and North America where it can reach thicknesses of more than 1000 m. Formed in Siberia since the Late Pliocene permafrost has the largest extension on lowland regions non-glaciated during the Pleistocene where permafrost never disappeared completely during last warm phases.

Due to the low global sea level in glacial periods terrestrial permafrost has been formed on the large Arctic shelf where now submerged subsea permafrost still exists as relict of up to 400 m depth below the sea bottom. The glacial-interglacial climate dynamics during the Quaternary are mirrored in permafrost and landscape dynamics in the Arctic and Subarctic. The relief of these regions is mainly controlled by periglacial and nival processes where periglacial landforms are strongly connected to the formation or degradation of permafrost.

Especially Ice-rich permafrost is very sensitive to climate warming which results in degradation processes, such as thermokarst, thermoerosion and coastal retreat. The observed warming of the Arctic results in an increasing of the active layer, a rise in permafrost temperature, and in the disappearance of discontinuous permafrost at the southern boundary.

The concurrent increase in precipitation or melt water enrichment will further intensify thermokarst processes and thaw consolidation and will result in the formation of bogs and swamps. Permafrost degradation will result in complex changes of the geoecosystems, an increase of greenhouse gas emission due to enhanced organic matter decomposition, and a destabilization of permafrost regions, which are used by men for living and for economic use.

Furthermore, anthropogenic activities lead to an additional destabilization of the thermal equilibrium of frozen ground affecting the stability of constructions and buildings.