Saliner Permafrost in arktischen Küstenregionen: Auswirkungen von postglazialer Isostasie und Klimawandel (SPACE EPIC)

• Antragsteller: Dr. Michael Angelopoulos
• Fachliche Zuordnung: Physische Geographie ; Geologie
• Förderung: Förderung seit 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 533950637

Saliner Permafrost ist eines der bisher am wenigsten verstandenen Phänomene der Kryosphäre. Er ist hauptsächlich in marinen Ablagerungen unter flachen Schelfmeeren zu finden und erstreckt sich von der arktischen Küstenlinie oft einige Kilometer ins Landesinnere. Saliner Permafrost entstand großflächig durch postglaziale Landhebung und hat einen niedrigeren Gefrierpunkt als Süßwasserpermafrost. Daher ist er noch anfälliger für das Auftauen, wenn die Arktis sich erwärmt, und stellt somit eine Gefahr für die Infrastruktur dar. Die Erwärmung von salinem Permafrost schafft ungefrorene Permafrostschichten oder -taschen, sogenannte Kryopegs, die es Treibhausgasen ermöglichen, sich im Permafrost zu bewegen und anzusammeln. Um die Auswirkungen von salinem Permafrost in der Arktis zu bewerten, möchte ich erforschen, wie postglaziale Isostasie und Klima dessen Entwicklung beeinflussen. Ich stelle folgende Hypothesen auf: 1) Mit zunehmender subaerischer Expositionszeit diffundieren Salze in den marinen Sedimenten in größere Tiefen, was die Wahrscheinlichkeit des Auftretens von Kryopegs erhöht; 2) Die Klimaerwärmung wird zur Neuentstehung oder Ausweitung von Kryopegs in salinem Permafrost führen. Mein Projekt hat zwei Hauptziele: 1) Generierung geophysikalischer 2D/3D-Modelle, die zeigen, wie sich Tiefe, Mächtigkeit und Salzgehalt von marinen Permafrostsedimenten für verschiedene Geländeklassen nahe Ny-Ålesund in Spitzbergen mit subaerischer Expositionszeit ändern; 2) Quantifizierung der Sensitivität von salinen Permafrostsedimenten sowie der Tiefe und Größe von Kryopegs gegenüber der Klimaerwärmung. Die Region nahe Ny-Ålesund ist ideal für mein Projekt, da die postglaziale Landhebungsgeschichte bekannt ist und die subaerische Expositionszeit abgeschätzt werden kann. Ich werde salinen Permafrost in verschiedenen Entwicklungsstadien untersuchen, indem ich ein 2,5 km langes elektrogeophysikalisches Tomographieprofil entlang eines Transekts von der Küste bis zu erhöhten Strandterrassen durchführe. Entlang des Profils werden kurze Permafrostbohrkerne (30 cm) für hydrochemische Analysen und ERT-Kalibrierungen entnommen. Das numerische CryoGrid Modell wird für Bedingungen mit hoher Salinität angepasst, um zu simulieren, wie sich unterschiedliche geologische und klimatische Bedingungen auf die Entwicklung des salinen Permafrosts und die mögliche Entstehung oder Ausdehnung von Kryopegs auf Svalbard auswirken. Das Projekt wird neue Erkenntnisse über den Salztransport in der Kryosphäre liefern, welcher eine bedeutende Wissenslücke in unserem Verständnis von Permafrost darstellt. Durch den Vergleich eines numerischen Modells mit ERT- und hydrochemischen Daten von Spitzbergen können wir den Rückgang des arktischen salinen Permafrosts in den kommenden Jahrzehnten in größerem Maßstab besser vorhersagen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen