Permafrost und Gas-Hydrate in der Beaufort See - Einfluss des Klimawandels auf arktische Schelfgebiete
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Bislang ist submariner Permafrost noch wenig erforscht. Mit Blick auf den globalen Klimawandel muss der submarine Permafrost aber besser verstanden werden, um seinen Beitrag zur globalen Klima-Erwärmung an arktischen Kontinentalrändern abschätzen zu können. Durch Kooperation mit dem Geological Survey of Canada (GSC) und dem Korea Polar Research Institute (KOPRI) hatten wir Zugang zu hochauflösenden seismischen Mehrkanaldaten (MCS) am kanadischen Beaufort Shelf. Unsere Studie hat gezeigt, dass solche MCS-Daten ein geeignetes Instrument für die Untersuchung von submarinem Permafrost und assoziierten Gashydraten in einem komplexen Flachwasser-Schelfgebiet sind. In einer ersten Studie verarbeiteten wir vorhandene Daten aus früheren Expeditionen im Arbeitsgebiet um marinen Permafrost und Gashydratvorkommen mit Hilfe reflexionsseismischer Bildgebungsverfahren abzugrenzen. Direkte und indirekte reflexionsseismische Indikatoren für Permafrost und Gashydrate wurden identifiziert und in einer anschließenden Studie verwendet, um die regionalen Vorkommen für die thermische Basis des Permafrosts zu modellieren, eine Grenze, die in seismischen Daten nicht unbedingt sichtbar ist, da kein ausreichend scharfer Impedanzkontrast vorliegt. Das Ergebnis unserer Arbeit zeigt, dass sich die thermische Basis des Permafrosts noch heute bis nahe an die Schelfkante in etwa 100 m Wassertiefe erstreckt. Obwohl eine solche regionale Ausdehnung zuvor durch numerische Modellierung vorgeschlagen wurde, deutete die Analyse vorhandener Bohrlochdaten auf eine thermische Permafrostgrenze hin, die sich deutlicher landwärts vom Schelfrand zurückgezogen hat. Die Ergebnisse unserer Studie vermitteln ein verfeinertes Bild der thermischen Permafrostausdehnung und deuten darauf hin, dass der submarine Permafrost auf dem Beaufort-Schelf seit dem Beginn der holozänen Meerestransgression weniger stark degradiert ist als bisher angenommen. Bei der Verknüpfung des Permafrosts mit Szenarien des künftigen globalen Klimawandels ist der Eisgehalt im Untergrund eine entscheidende Information für die Vorhersage künftiger Schmelzprozesse. Der Eisgehalt im Untergrund hängt mit der seismischen Geschwindigkeit zusammen. Daher kann die Bestimmung der seismischen Geschwindigkeit aus MCS-Daten eine Kartierung des Eisgehalts ermöglichen. Mit Hilfe der Tauchwellen-Tomographie wurde im Rahmen unserer Studie ein noch nie dagewesenes hochauflösendes Bild der seismischen Geschwindigkeitsstruktur in den obersten 200 m unter dem Meeresboden gewonnen, das eine bessere Interpretation der Ausdehnung des eis-gebundenen Permafrostes in der Beaufort-See ermöglicht. Unsere Analysen haben jedoch auch gezeigt, dass die Geschwindigkeitsstruktur anisotrop ist, was eine Vorhersage des Eisgehalts aus der seismischen Geschwindigkeit komplexer macht als bisher angenommen. Um die Bestimmung des Eisgehalts voranzutreiben, sind weitere Analysen, Bodenproben und die Einbeziehung anderer Techniken (z. B. Elektromagnetik) erforderlich.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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Identifying submarine permafrost and gas hydrates on the continental Beaufort Shelf, Canadian Arctic; CAGE International Conference on ‘Methane in a changing Arctic’, Tromso, Norway, September 2022
Grob, H.; Riedel, M.; Duchesne, M. J.; Krastel, S.; Bustamante, J.; Fabien-Ouellet, G.; Klaeschen, D.; Preine, J.; Jin, Y. K. & Hong, J. K.
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Reflection seismic indicators for submarine permafrost and gas hydrate distributions on the Canadian Arctic Beaufort Shelf; Conference of the Deutsche Geophysikalische Gesellschaft (DGG), Kiel, Germany, March 2021
Grob, H.; Riedel, M.; Krastel, S.; Bustamante, J.; Duchesne, M. J.; Fabien-Ouellet, G.; Jin, Y. K. & Hong, J. K.
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Using different seismic approaches to detect submarine permafrost and gas hydrates on the continental Beaufort shelf of the Canadian Arctic.
Grob, Henrik; Riedel, Michael; Duchesne, Mathieu J.; Krastel, Sebastian; Bustamante, Restrepo Jefferson; Fabien-Ouellet, Gabriel; Kläschen, Dirk; Preine, Jonas; Jin, Young Keun & Hong, Jong Kuk
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Identifying submarine permafrost and gas hydrates in the Canadian Beaufort Sea with 2D multichannel seismic data; AGU Fall Meeting, San Francisco, USA, December 2023
Grob, H.; Riedel, M.; Duchesne, M. J.; Krastel, S.; Bustamante, J.; Fabien-Ouellet, G.; Klaeschen, D.; Jin, Y. K. & Hong, J. K.
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Revealing the Extent of Submarine Permafrost and Gas Hydrates in the Canadian Arctic Beaufort Sea Using Seismic Reflection Indicators. Geochemistry, Geophysics, Geosystems, 24(5).
Grob, H.; Riedel, M.; Duchesne, M. J.; Krastel, S.; Bustamante, J.; Fabien‐Ouellet, G.; Jin, Y. K. & Hong, J. K.
