Was ist Permafrost?
Permafrost sind Böden, Gesteine oder Sedimente, die zwei oder mehr Jahre unter dem Gefrierpunkt von Wasser (32 ° F) liegen. Der Boden muss ständig zwei Jahre oder länger unter dem Gefrierpunkt bleiben, damit er als Permafrost betrachtet werden kann. Der meiste Permafrost findet sich in den arktischen und antarktischen Regionen auf einem hohen Breitengrad. Der alpine Permafrost existiert jedoch in einer höheren Höhe und einem viel niedrigeren Breitengrad. Permafrost macht etwa 0.2% des Wassers der Erde aus und nimmt etwa 24% des exponierten Landes in der nördlichen Hemisphäre ein. Permafrost kommt auch in Subsea auf dem Kontinentalschelf rund um den Arktischen Ozean vor.
Umfang von Permafrost
Permafrost besteht in Schichten auf dem Boden. Permafrost existiert unterhalb der oberen Schicht von Boden oder Sedimenten, die jährlich einfrieren und auftauen und die aktive Schicht bilden. Die Dicke der aktiven Schicht variiert mit der Jahreszeit, aber sie ist durchschnittlich 0.3 bis 4 Meter dick. Die tiefste Schicht des Permafrostes kommt dort vor, wo die unterirdische Hitze die Temperatur über dem Gefrierpunkt hält. Unterhalb des Permafrosts befindet sich die Talik-Schicht, die aus ungefrorenem Boden oder Sedimenten besteht. Das Ausmaß der Permafrostbildung hängt vom Klima eines Gebiets ab. Die Permafrosttiefe kann 4,600-Füße in Gebieten mit durchgehendem Permafrost und harten Wintern überschreiten. Die Dicke variiert mit der Position, aber 2 zu 13 Füße durchschnittlich. Eine beträchtliche Fläche in der Arktis ist mit Permafrost bedeckt.
Wo wird Permafrost gefunden?
Obwohl Permafrost am häufigsten in Gebieten mit hohem Breitengrad in der Nähe des Nord- und Südpols vorkommt, kann Permafrost auch in verschiedenen Regionen der Welt auftreten. Etwas mehr als ein Drittel des Permafrosts der nördlichen Hemisphäre findet sich in Teilen Nordamerikas, hauptsächlich im Norden Kanadas, Alaskas und Grönlands. Der größte Teil des Permafrostes in der Region kommt in Sibirien, im Fernen Osten Russlands, in der Mongolei, in China und in Tibet vor. In der südlichen Hemisphäre kommt Permafrost in der Antarktis, auf den Inseln und in den Anden vor. Kontinuierlicher Permafrost entsteht in Gebieten, in denen der Boden das ganze Jahr über kalt genug ist, einschließlich Nordskandinavien und dem Fernen Osten des europäischen Russlands. Diskontinuierlicher oder sporadischer Permafrost bildet sich an Orten, an denen die Temperaturen in bestimmten Bereichen wie im Schatten oder auf dem abgeschirmten Teil eines Berges nur unter den Gefrierpunkt fallen. Saisonaler Permafrost bildet sich während der kalten Jahreszeit und verschwindet während der warmen Jahreszeit.
Manifestation von Permafrost
Permafrost erstreckt sich bis in die Tiefe, in der die aus der Erde erzeugte Erdwärme und die mittlere Jahrestemperatur ein Gleichgewicht von 32 ° F erreichen. Permafrost kann in Sibirien eine Grundtiefe von 4,880 Fuß erreichen. Der Eisgehalt von Permafrost kann 2500% übersteigen, was zu dem führt, was allgemein als massives Eis bezeichnet wird. Massives Eis kann in seiner Zusammensetzung von reinem Eis bis zu Sedimenteis reichen. Massives Eis variiert in der Dicke und kann von 2-Metern bis zu 10-Metern reichen. Es ist kategorisiert in vergrabenes Eis und intrasedimentales Eis. Vergrabenes Oberflächeneis kann von Schnee oder gefrorenen Seen stammen, während intrasedimentales Eis durch Gefrieren von unterirdischem Wasser gebildet wird. Permafrost manifestiert sich auch in verschiedenen großflächigen Landschaftsformen wie Palsas und Pingos. Palsas ist ein gefrorenes Gestein, das permanent gefrorene Eislinsen enthält. Pingos sind Berge von mit Erde bedecktem Eis, die 230 Füße hoch und 2,000 Füße breit erreichen können.
Ökologische Folgen von Permafrost
Permafrost setzt die Wurzelzonen der Pflanze unter Druck, was dazu führt, dass im Permafrostbereich keine oder nur eine geringe Vegetationsdecke vorhanden ist. Folglich betrifft es die Arten, die von Pflanzen und Tieren abhängig sind, deren Lebensraum durch den Permafrost begrenzt ist. Die weltweiten Permafrostgebiete enthalten über 1500 Milliarden Tonnen organischen Materials, die sich über mehrere Jahrzehnte hinweg angesammelt haben. Die Menge an Kohlenstoff, die im Permafrost enthalten ist, ist das Vierfache der Menge, die aufgrund von menschlichen Aktivitäten in die Atmosphäre freigesetzt wurde. Sollte der Kohlenstoff in die Atmosphäre gelangen, würde dies die globale Erwärmung beschleunigen, wobei eine erhebliche Menge Methan entstehen würde. Eine Schicht aktiven Permafrosts kann eine Milliarde Bakterienzellen enthalten. Einige der Bakterien können nicht in Laboratorien kultiviert werden, aber ihre Identität kann durch DNA-Techniken aufgedeckt werden.
Auswirkungen des Klimawandels
Der Klimawandel beeinflusst das Zusammenspiel des Klimaregimes über und unter der Erde. Jede Temperaturänderung an der Oberfläche des Bodens benötigt jedoch Zeit, um den darunter liegenden Permafrost zu beeinflussen. Bei dickem Permafrost kann es mehrere hundert Jahre dauern, bis sich die Temperatur ändert, während es bei dünnem Permafrost Jahre bis Jahrzehnte dauern kann. Nach Angaben des Geological Survey of Canada wurde das Einfrieren während der kalten Jahreszeit in der gesamten Permafrost-Region Nordamerikas deutlich reduziert. Die Küsten- und Ostgebiete Kanadas haben begonnen, das Auftauen des Permafrosts in der warmen Jahreszeit zu verstärken, was auf eine verringerte Permafrosttiefe und -menge hindeutet. Folglich sind die Inzidenzen des saisonalen Permafrostes aufgrund der Abnahme der Menge an permanentem Permafrost gestiegen. Obwohl mehrere Studien und Untersuchungen einen Erwärmungstrend in der gesamten Permafrostzone zeigen, haben sich in Gebieten wie der russischen Permafrostregion keine wesentlichen Veränderungen ergeben. Die Veränderungen in den Permafrostgebieten sind auf eine erhöhte Lufttemperatur und eine verringerte Schneedecke zurückzuführen.
Auswirkungen von schmelzendem Permafrost
Der schmelzende Permafrost hat erhebliche Auswirkungen auf die Oberfläche und den Untergrund der betroffenen Infrastruktur und des Ökosystems. Das Auftauen von Permafrostböden auf Böden mit potentieller Instabilität kann schwerwiegende Auswirkungen auf die Landschaft haben. Erosion und Erdrutsche sind häufige Folgen des Permafrostabbaus. Erosion ist besonders in Küstengebieten Besorgnis erregend. Permafrost und der ihn umgebende Boden sind sehr anfällig für erosive Stoffe wie Wind und Wasser. Wenn Permafrost taut, wird die Reibung, die zwischen dem Auftauen und dem gefrorenen Permafrost erforderlich ist, um die Stabilität aufrechtzuerhalten, wahrscheinlich verschwinden, was zu einem Gleiten von Permafrost führen kann. Das Gleiten des Permafrostes führt zu einem Erdrutsch. Das Schmelzen von Permafrost kann ebenfalls zu Bodensenkungen führen. Es tritt auf, wenn der Boden und der Permafrost, die zuvor durch Eis zusammengehalten wurden, zu unregelmäßigen Hohlräumen führen. Bodensenkungen können sich negativ auf die Vegetationsdecke des betroffenen Gebiets auswirken. Ein Absenken kann auch die auf dem Permafrostboden gebaute Infrastruktur beeinträchtigen. Strukturen, die nicht für Veränderungen im Permafrost entworfen wurden, werden sich wahrscheinlich verschieben und abfallen.
