Eine neue Studie von MBARI-Forschern und ihren Mitarbeitern ist die erste, die dokumentiert, wie sich das Auftauen des Permafrosts, der am Rande des Arktischen Ozeans unter Wasser liegt, auf den Meeresboden auswirkt. Die Studie wurde am 14. März 2022 in den Proceedings of the National Academy of Sciences veröffentlicht.
Zahlreiche von Experten begutachtete Studien zeigen, dass auftauender Permafrost zu instabilen Böden führt, was sich negativ auf wichtige arktische Infrastrukturen wie Straßen, Bahnstrecken, Gebäude und Flughäfen auswirkt. Die Reparatur dieser Infrastruktur ist teuer, und es wird erwartet, dass die Auswirkungen und die Kosten weiter steigen werden.
Mithilfe fortschrittlicher Unterwasserkartierungstechnologie konnten die MBARI-Forscher und ihre Mitarbeiter feststellen, dass sich der Meeresboden infolge des auftauenden Permafrosts dramatisch verändert. In einigen Gebieten haben sich tiefe Senkgruben gebildet, von denen einige größer sind als ein sechsstöckiger Häuserblock. In anderen Gebieten sind eisgefüllte Hügel, so genannte Pingos, aus dem Meeresboden aufgetaucht.
„Wir wissen, dass in der gesamten arktischen Landschaft große Veränderungen stattfinden, aber dies ist das erste Mal, dass wir Technologien einsetzen können, um zu sehen, dass die Veränderungen auch vor der Küste stattfinden“, sagte Charlie Paull, Geologe am MBARI und einer der Hauptautoren der Studie. „Diese bahnbrechende Forschung hat gezeigt, wie das Auftauen des unterseeischen Permafrosts festgestellt und dann überwacht werden kann, sobald die Basislinien festgelegt sind.
Während der Abbau des arktischen Permafrosts an Land zum Teil auf den Anstieg der jährlichen Durchschnittstemperatur infolge des vom Menschen verursachten Klimawandels zurückgeführt wird, sind die Veränderungen, die das Forscherteam am Meeresboden im Zusammenhang mit dem submarinen Permafrost dokumentiert hat, auf viel ältere, langsamere klimatische Veränderungen zurückzuführen, die mit unserem Austritt aus der letzten Eiszeit zusammenhängen. Ähnliche Veränderungen scheinen seit Tausenden von Jahren entlang des seewärtigen Randes des ehemaligen Permafrostes stattgefunden zu haben.
„Es gibt nicht viele Langzeitdaten für die Temperatur des Meeresbodens in dieser Region, aber die Daten, die wir haben, zeigen keinen Erwärmungstrend. Die Veränderungen des Meeresbodens werden vielmehr durch die Wärme angetrieben, die in langsam fließenden Grundwassersystemen transportiert wird“, erklärte Paull.
„Diese Forschung wurde durch die internationale Zusammenarbeit in den letzten zehn Jahren ermöglicht, die den Zugang zu modernen Meeresforschungsplattformen wie der autonomen Robotertechnologie von MBARI und den Eisbrechern der kanadischen Küstenwache und des koreanischen Polarforschungsinstituts ermöglichte“, sagte Scott Dallimore, Forscher beim Geological Survey of Canada, Natural Resources Canada, der die Studie zusammen mit Paull leitete. „Die kanadische Regierung und das Volk der Inuvialuit, das an der Küste der Beaufortsee lebt, schätzen diese Forschung sehr, da die beschriebenen komplexen Prozesse Auswirkungen auf die Bewertung von Georisiken, die Schaffung einzigartiger mariner Lebensräume und unser Verständnis der biogeochemischen Prozesse haben.“
Hintergrund
Die kanadische Beaufortsee, ein abgelegenes Gebiet in der Arktis, ist erst seit kurzem für Wissenschaftler zugänglich, da der Klimawandel den Rückzug des Meereises vorantreibt.
Seit 2003 ist das MBARI Teil einer internationalen Zusammenarbeit mit dem Geological Survey of Canada, dem Department of Fisheries and Oceans Canada und seit 2013 auch mit dem Korean Polar Research Institute, um den Meeresboden der kanadischen Beaufort Sea zu untersuchen.
MBARI setzte autonome Unterwasserfahrzeuge (AUVs) und schiffsbasierte Sonare ein, um die Bathymetrie des Meeresbodens bis zu einer Auflösung von einem Quadratmeter zu kartieren, was in etwa der Größe eines Esstisches entspricht.
Paull und sein Forscherteam werden diesen Sommer an Bord der R/V Araon, einem koreanischen Eisbrecher, in die Arktis zurückkehren. Diese Reise mit den langjährigen kanadischen und koreanischen Mitarbeitern des MBARI – zusammen mit dem United States Naval Research Laboratory – wird dazu beitragen, unser Verständnis für den Zerfall des unterseeischen Permafrosts zu verbessern.
Zwei AUVs von MBARI werden den Meeresboden in bemerkenswerter Detailtreue kartieren, und MBARIs MiniROV – ein tragbares, ferngesteuertes Fahrzeug – wird weitere Erkundungen und Probenahmen ermöglichen, um die Kartierungsarbeiten zu ergänzen.
Diese Arbeit wurde von der David and Lucile Packard Foundation, dem Geological Survey of Canada, Fisheries and Oceans Canada und dem koreanischen Ministerium für Ozeane und Fischerei (KIMST grant No. 1525011795) unterstützt.
Datum: März 14, 2022
Quelle: Monterey Bay Aquarium Forschungsinstitut
Journal Reference:
- Charles K. Paull, Scott R. Dallimore, Young Keun Jin, David W. Caress, Eve Lundsten, Roberto Gwiazda, Krystle Anderson, John Hughes Clarke, Scott Youngblut, Humfrey Melling. Rapid seafloor changes associated with the degradation of Arctic submarine permafrost. Proceedings of the National Academy of Sciences, 2022; 119 (12) DOI: 10.1073/pnas.2119105119