Wärmere Winter tauen Permafrost unter arktischen Seen auf

Geschrieben von Dr. Michael Wenger am 14. Juli 2016. Veröffentlicht in Forschung & Umwelt.

Die warmen Winter der zurückliegenden Jahre haben in der Arktis dazu geführt, dass neben dem Meer-Eis auch das Eis auf Seen dünner wird und viele flache Seen nicht mehr komplett zufrieren. Infolgedessen hat im letzten Jahrzehnt der bisher vorhandene Permafrost unter den vielen flachen arktischen Seen begonnen aufzutauen. Zu diesem Ergebnis kommt ein internationales Forscherteam in einer neuen Studie, die heute im Fachjournal Geophysical Research Letters erschienen ist.

Dr. Benjamin Jones (USGS) liest Daten einer Timelapse-Kamera für die Eisbeobachtung am Ufer eines Thermokarstsees in Nord-Alaska aus. Bild: Guido Grosse

In der Studie berichten die Wissenschaftler um AWI-Permafrostexperte und Co-Autor Prof. Guido Grosse, dass die Winter in den Permafrostregionen Nord-Alaskas in den zurückliegenden drei Jahrzehnten zum einen wärmer geworden sind, zum anderen fällt in den Gebieten wegen der ausgedehnten immer später vom Eis bedeckten Meeresflächen auch mehr Schnee in den arktischen Küstentiefländern. Beides habe dazu geführt, dass die vielen dort liegenden Seen, welche zwischen 20 bis 40 Prozent der Landfläche bedecken, nicht mehr so dick zufrieren.

Dokumentierten die Forscher in den 1970er Jahren noch eine Wintereisdecke von größtenteils über zwei Metern Dicke, ergaben die Messungen der vergangenen zehn Jahre eine durchschnittliche Dicke von 1,2 bis 1,5 Metern. „Diese drastische Abnahme der Wintereisdicke hat dazu geführt, dass viele flache Seen nicht mehr komplett bis zum Boden durchfrieren und die durchschnittliche Temperatur im Sedimentbett der Seen um 2,4 Grad Celsius angestiegen ist. In fünf der vergangenen sieben Jahre lag diese Temperatur sogar über dem Gefrierpunkt“, berichtet AWI-Wissenschaftler und Co-Autor Guido Grosse. Die Erwärmungsrate der Seen entspricht in etwa jenem Ausmaß, in dem sich auch der Permafrost abseits der Seen erwärmt. Der Unterschied ist, dass die Bodentemperatur abseits der Seen noch so kalt ist, dass Simulationen ein tieferes Auftauen des Permafrost erst in 70 Jahren vorhersagen. „Unter den Seen allerdings beginnt der Permafrost bereits jetzt zu tauen, also ganze 70 Jahre früher als bisherige Modelle, die Seen nicht berücksichtigen, für die Region angenommen haben“, sagt Guido Grosse.

Typische flache Seen auf dem Alaska North Slope im Sommer. Die Gewässer sind im Durchschnitt etwa ein Meter tief und bedecken 20 bis 40 Prozent der Landfläche. Bild: Guido Grosse

Welche Folgen dieser Tauprozess haben wird, ist schwer vorherzusagen. „Dünneres Wintereis auf den Seen kann zur Folge haben, dass es Fischen gelingt, in den Seen zu überwintern und sich damit die dortigen Habitate und Nahrungsketten deutlich verändern werden. Wir nehmen aber auch an, dass Mikroben am Grund der Seen beginnen werden, im nun auftauenden Sediment eingelagerte Tier- und Pflanzenreste ganzjährig zu zersetzen und dabei Treibhausgase freisetzen“, berichten die Autoren. Fest steht: Überall dort, wo das Bodeneis unter den Seen taut, steigt die Wahrscheinlichkeit, dass sich die Gewässer vertiefen und die Wärme des Wassers noch weiter in den gefrorenen Untergrund vordringen kann.

Die neuen Forschungsergebnisse verdeutlichen jedoch auch, wie entscheidend Messungen und Feldforschung im Winter sind. „Die arktischen Seen und Tümpel sind normalerweise neun Monate im Jahr zugefroren. Geforscht wird an ihnen jedoch hauptsächlich im kurzen arktischen Sommer. Wenn wir die Zusammenhänge zwischen Seen, Permafrost und Klima jedoch genau verstehen sowie Veränderungen dokumentieren wollen, müssen wir auch im Winter Feldforschung betreiben“, sagt Co-Autor Benjamin Jones vom U.S. Geological Survey in Anchorage, Alaska.

Hinzu kommt, dass bisherige Klimamodelle für die Arktis vor allem eine deutliche Erwärmung in den Herbst- und Wintermonaten vorhersagen. Wurde dies bisher als wenig relevant für Permafrost angesehen, da Lufttemperaturen in diesen Jahreszeiten trotzdem noch weit unter dem Gefrierpunkt liegen werden, belegt die neue Studie, dass im Zusammenhang mit dünner werdendem Eis ein deutlicher Einfluss steigender Wintertemperaturen auf den Permafrost unter Seen zu erwarten ist.