Erstmalige Forschung zeigt schnelle Veränderungen des arktischen Meeresbodens, wenn untergetauchter Permafrost auftaut

Eine neue Studie von MBARI-Forschern und ihren Mitarbeitern ist die erste, die dokumentiert, wie sich das Auftauen von Permafrost, der am Rand des Arktischen Ozeans unter Wasser steht, auf den Meeresboden auswirkt. Die Studie wurde im veröffentlicht Proceedings of the National Academy of Sciences am 14. März 2022.

Zahlreiche Peer-Review-Studien zeigen, dass das Auftauen von Permafrost instabiles Land schafft, das sich negativ auf wichtige arktische Infrastrukturen wie Straßen, Bahngleise, Gebäude und Flughäfen auswirkt. Die Reparatur dieser Infrastruktur ist teuer, und die Auswirkungen und Kosten werden voraussichtlich weiter zunehmen.

Unter Verwendung fortschrittlicher Unterwasserkartierungstechnologie zeigten MBARI-Forscher und ihre Mitarbeiter, dass dramatische Veränderungen am Meeresboden als Folge des auftauenden Permafrosts stattfinden. In manchen Gegenden haben sich tiefe Dolinen gebildet, manche größer als ein Stadtblock mit sechsstöckigen Gebäuden. In anderen Gebieten sind eisgefüllte Hügel namens Pingos aus dem Meeresboden gestiegen.

„Wir wissen, dass in der gesamten arktischen Landschaft große Veränderungen stattfinden, aber dies ist das erste Mal, dass wir Technologie einsetzen können, um zu sehen, dass Veränderungen auch vor der Küste stattfinden“, sagte Charlie Paull, Geologe bei MBARI und einer der Leiter Autoren der Studie. „Diese bahnbrechende Forschung hat gezeigt, wie das Auftauen von submarinem Permafrost erkannt und dann überwacht werden kann, sobald die Basislinien festgelegt sind.“

Während der Abbau des terrestrischen arktischen Permafrosts zum Teil auf den Anstieg der mittleren Jahrestemperatur durch den vom Menschen verursachten Klimawandel zurückzuführen ist, stammen die Veränderungen, die das Forschungsteam am Meeresboden im Zusammenhang mit dem submarinen Permafrost dokumentiert hat, von viel älteren, langsameren klimatischen Veränderungen im Zusammenhang mit unserer Entstehung aus der letzten Eiszeit. Ähnliche Veränderungen scheinen sich seit Tausenden von Jahren am seewärtigen Rand des ehemaligen Permafrostbodens zu vollziehen.

„Es gibt nicht viele Langzeitdaten für die Meeresbodentemperatur in dieser Region, aber die Daten, die wir haben, zeigen keinen Erwärmungstrend. Die Veränderungen des Meeresbodens werden stattdessen durch Wärme angetrieben, die in langsam fließendem Grundwasser transportiert wird Systeme“, erklärt Paull.

„Diese Forschung wurde durch internationale Zusammenarbeit in den letzten zehn Jahren ermöglicht, die den Zugang zu modernen Meeresforschungsplattformen wie der autonomen Robotertechnologie von MBARI und Eisbrechern, die von der kanadischen Küstenwache und dem koreanischen Polarforschungsinstitut betrieben werden, ermöglicht hat“, sagte Scott Dallimore, ein Forscher Wissenschaftler des Geological Survey of Canada, Natural Resources Canada, der die Studie zusammen mit Paull leitete. „Die kanadische Regierung und die Inuvialuit, die an der Küste der Beaufortsee leben, schätzen diese Forschung sehr, da die beschriebenen komplexen Prozesse Auswirkungen auf die Bewertung von Georisiken, die Schaffung einzigartiger Meereslebensräume und unser Verständnis biogeochemischer Prozesse haben.“

Hintergrund

Die kanadische Beaufortsee, ein abgelegenes Gebiet der Arktis, ist erst seit kurzem für Wissenschaftler zugänglich, da der Klimawandel den Rückgang des Meereises vorantreibt.

Seit 2003 ist MBARI Teil einer internationalen Zusammenarbeit zur Untersuchung des Meeresbodens der kanadischen Beaufortsee mit dem Geological Survey of Canada, dem Department of Fisheries and Oceans Canada und seit 2013 mit dem Korean Polar Research Institute.

MBARI verwendete autonome Unterwasserfahrzeuge (AUVs) und schiffsgestütztes Sonar, um die Bathymetrie des Meeresbodens bis zu einer Auflösung von einem Quadratquadratmeter oder ungefähr der Größe eines Esstisches abzubilden.

Paull und das Forscherteam werden diesen Sommer an Bord des R/V in die Arktis zurückkehren Aron, ein koreanischer Eisbrecher. Diese Reise mit den langjährigen kanadischen und koreanischen Mitarbeitern von MBARI – zusammen mit dem United States Naval Research Laboratory – wird dazu beitragen, unser Verständnis des Zerfalls von submarinem Permafrost zu verfeinern.

Zwei von MBARIs AUVs werden den Meeresboden in bemerkenswerter Detailgenauigkeit kartieren, und MBARIs MiniROV – ein tragbares ferngesteuertes Fahrzeug – wird weitere Erkundungen und Probenahmen ermöglichen, um die Kartierungsuntersuchungen zu ergänzen.