Der Eisgehalt gefrorener Torfhügel und Torfebenen, abgeschätzt mit hochfrequenter induzierter Polarisation

• Antragsteller: Professor Dr. Andreas Hördt
• Fachliche Zuordnung: Physik des Erdkörpers ; Physische Geographie
• Förderung: Förderung seit 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 524890275

Torfhügel und erhöhte Torfebenen sind spezielle Landformen, die durch Prozesse in dauerhaft gefrorenem Untergrund (Permafrost) entstehen. Sie bedecken große Flächen in subarktischen Regionen in Kanada, dem europäischen Russland, Sibirien und dem nördlichen Teil der nordeuropäischen Halbinsel (Fennoskaninavien). In diesen Landformen sind erhebliche Mengen an Kohlenstoff und Stickstoff gespeichert, die im Zuge der globalen Erwärmung in die Atmosphäre freigesetzt werden und durch Rückkopplungseffeke den Klimawandel beschleunigen können. Für die Beurteilung der Auswirkungen der Erderwärmung ist der Eisgehalt in gefrorenem Boden eine essentielle Größe, die kontrolliert, wie stark gefrorener Boden auf eine Temperaturzunahme reagiert. Der Eisgehalt ist auch ein Schlüsselparameter für numerische Simulationsrechnungen, mit denen man versucht, den Verfall der gefrorenen Torfmoore vorherzusagen. Gleichzeitig ist es schwierig, den Eisgehalt mit der räumlichen Auflösung zu messen, die notwendig wäre, um die Abbauprozesse im Detail zu verstehen. In diesem Projekt werden wir eine innovative geophysikalische Methode, die hochfrequente induzierte Polarisation, anwenden, um den Eisgehalt in konkreten Messgebieten in Fennoskandinavien zu messen. Die Methode bestimmt die frequenzabhängigen elektrischen Eigenschaften (Leitfähigkeit und Permittivität) in einem Frequenzbereich zwischen 1 Hz und 250 kHz. Da die Permittivität von Wassereis in diesem Frequenzbereich ein charakteristisches Verhalten aufweist, ist das Verfahren prinzipiell geeignet, den Eisgehalt abzuschätzen. Vor Kurzem konnte gezeigt werden, dass dies auch unter realen Bedingungen auf der Feldskala möglich ist. Wir werden Messkampagnen in vier ausgewählten Messgebieten in Nordnorwegen durchführen und dort den Eisgehalt und seine räumliche Variation bestimmen. In einem Messgebiet werden wir regelmäßig Wiederholungsmessungen durchführen, um die zeitliche Variation der Zerfallsprozesse zu erfassen, von denen bekannt ist, dass sie relativ schnell ablaufen. Unsere Ergebnisse liefern eine wichtige Grundlage, um die Vorhersage der Zerfallsprozesse gefrorener Torfhügel und Torfebenen im Zuge der globalen Erwärmung zu verbessern. Die Daten stellen einen Schritt dar, die Lücke zwischen den Erfordernissen numerischer Simulationen und der Verfügbarkeit von Informationen über den Untergrund zu schließen. Die untersuchten Gebiete sind repräsentativ für große subarktische Regionen, so dass die Beiträge zum Verständnis der Zerfallsprozesse von globaler Bedeutung sein werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Norwegen
• Kooperationspartner: Dr. Sebastian Westermann