NEU-DELHI: Permafrost taut auf Alaska verwandelt einige der klaren Gewässer des Staates in einen trüben, rostigen Orangeton. Wenn die gefrorene Bodenschicht schmilzt, werden Mineralien freigelegt und versickern im Wasser, so eine Studie, die am 20. Mai in der Fachzeitschrift Nature Communications: Earth and Environment veröffentlicht wurde.
„Je mehr wir herumflogen, desto mehr orangefarbene Flüsse und Bäche bemerkten wir“, sagte Jon O’Donnell, Co-Autor der Studie und Ökologe des National Park Service. „Es gibt bestimmte Orte, die fast wie milchiger Orangensaft aussehen.“ Diese orangefarbenen Bäche können problematisch sein, da sie giftig sind, aber auch die Wanderung von Fischen in Laichgebiete verhindern könnten.“
Permafrost, also Gestein oder Boden mit Eis, das zwei oder mehr Jahre lang gefroren bleibt, bedeckt etwa 80 Prozent des Bodens in Alaska. Der Staat erwärmt sich zwei- bis dreimal schneller als der globale Durchschnitt, was zu einem erheblichen Auftauen des Permafrosts führt, heißt es in einem Bericht in Popular Science.
Wenn mit Eis gefüllter Permafrost aufzutauen beginnt, kann er sich in Schlamm verwandeln, der das Gewicht des darüber liegenden Bodens oder der Vegetation nicht mehr tragen kann. Dies kann zu Schäden an der von Menschen gebauten Infrastruktur wie Gebäuden, Häusern, Rohren und Straßen führen. Auftauender Permafrost kann auch organisches Material freilegen, einschließlich der Überreste abgestorbener Pflanzen, die Methan und Kohlendioxid in die Atmosphäre freisetzen. Darüber hinaus können längst abgetötete Viren oder Bakterien freigesetzt werden, die möglicherweise die menschliche Gesundheit gefährden könnten.
Vom Weltraum aus sichtbar
Im Jahr 2018 bemerkte O’Donnell zum ersten Mal einen Fluss, der rostig aussah, obwohl er im Jahr zuvor klar war. Um weitere Untersuchungen durchzuführen, dokumentierten O’Donnell und das Forschungsteam einige der beeinträchtigten Gewässer und beprobten sie. Sie untersuchten 75 Standorte in der Brooks Range im Norden Alaskas, einem Gebiet etwa der Größe von Texas.
„Die gefärbten Flüsse sind so groß, dass wir sie vom Weltraum aus sehen können“, sagte der Co-Autor der Studie und Geochemiker Brett Poulin von der University of California, Davis. „Diese müssen stark gefärbt werden, um sie aus dem Weltraum aufzunehmen.“
Poulin stellte fest, dass die Flecken im Wasser denen ähnelten, die bei der Entwässerung von Säureminen auftreten. Allerdings gab es in der Nähe der beeinträchtigten Flüsse, zu denen der Salmon River und andere staatlich geschützte Gewässer gehören, keine Minen.
Chemische Veränderungen
Die Forscher gehen davon aus, dass beim Schmelzen des Permafrosts die im gefrorenen Boden gespeicherten Mineralien freigesetzt werden. Einst eingeschlossene Metallerze werden dann Wasser und Sauerstoff ausgesetzt, wodurch Säure und Metalle in den Fluss gelangen.
„Die Chemie sagt uns, dass Mineralien verwittern“, erklärte Poulin. „Zu verstehen, was sich im Wasser befindet, ist ein Fingerabdruck dessen, was passiert ist.“
Erste im Juni und Juli 2023 gesammelte Proben zeigten, dass einige Gewässer einen pH-Wert von 2,3 hatten, während der durchschnittliche pH-Wert dieser Flüsse bei 8 liegt. Dies deutet darauf hin, dass Sulfidmaterialien verwittern und das Wasser saurer machen. Die Forscher fanden auch erhöhte Werte von Eisen, Zink, Nickel, Kupfer und Cadmium. „Eines der vorherrschendsten Metalle ist Eisen. Das ist es, was die Farbveränderung verursacht“, bemerkte Taylor Evinger, Doktorandin an der UC Davis.
Auswirkungen auf Ökosysteme
Das Team befindet sich derzeit im zweiten Jahr eines dreijährigen Stipendiums, das darauf abzielt, zu verstehen, was in den Gewässern passiert, festzustellen, welche anderen Gebiete gefährdet sein könnten, und abzuschätzen, was dies für Fischbestände und Trinkwasser bedeutet. Das Problem wächst und beeinträchtigt Lebensraum, Wasserqualität und andere ökologische Systeme. Es zerstört ansonsten gesunde Lebensräume und könnte die Sicherheit des Trinkwassers in ländlichen Gebieten gefährden.
„Es gibt viele Implikationen“, sagte O’Donnell. „Da sich das Klima weiter erwärmt, gehen wir davon aus, dass der Permafrost weiter auftaut. Daher besteht überall dort, wo diese Art von Mineralien vorhanden ist, die Gefahr, dass Bäche orange werden und sich die Wasserqualität verschlechtert.“
Detailliertere Arbeiten sind erforderlich, um das Problem besser zu verstehen und zu sehen, ob sich Flüsse und Bäche erholen können, nachdem kälteres Wetter den Permafrost wiederhergestellt hat. Satellitenbilder aus dem Jahr 2008 zeigen, dass das Wasser seit weit über einem Jahrzehnt seine Farbe verändert und nur mit der Zeit wachsen kann.
„Das Problem breitet sich im Laufe der Zeit langsam von kleinen Quellflüssen auf größere Flüsse aus“, sagte O’Donnell. „Wenn dringende Probleme oder Bedrohungen auftreten, müssen wir in der Lage sein, sie zu verstehen.“
„Je mehr wir herumflogen, desto mehr orangefarbene Flüsse und Bäche bemerkten wir“, sagte Jon O’Donnell, Co-Autor der Studie und Ökologe des National Park Service. „Es gibt bestimmte Orte, die fast wie milchiger Orangensaft aussehen.“ Diese orangefarbenen Bäche können problematisch sein, da sie giftig sind, aber auch die Wanderung von Fischen in Laichgebiete verhindern könnten.“
Permafrost, also Gestein oder Boden mit Eis, das zwei oder mehr Jahre lang gefroren bleibt, bedeckt etwa 80 Prozent des Bodens in Alaska. Der Staat erwärmt sich zwei- bis dreimal schneller als der globale Durchschnitt, was zu einem erheblichen Auftauen des Permafrosts führt, heißt es in einem Bericht in Popular Science.
Wenn mit Eis gefüllter Permafrost aufzutauen beginnt, kann er sich in Schlamm verwandeln, der das Gewicht des darüber liegenden Bodens oder der Vegetation nicht mehr tragen kann. Dies kann zu Schäden an der von Menschen gebauten Infrastruktur wie Gebäuden, Häusern, Rohren und Straßen führen. Auftauender Permafrost kann auch organisches Material freilegen, einschließlich der Überreste abgestorbener Pflanzen, die Methan und Kohlendioxid in die Atmosphäre freisetzen. Darüber hinaus können längst abgetötete Viren oder Bakterien freigesetzt werden, die möglicherweise die menschliche Gesundheit gefährden könnten.
Vom Weltraum aus sichtbar
Im Jahr 2018 bemerkte O’Donnell zum ersten Mal einen Fluss, der rostig aussah, obwohl er im Jahr zuvor klar war. Um weitere Untersuchungen durchzuführen, dokumentierten O’Donnell und das Forschungsteam einige der beeinträchtigten Gewässer und beprobten sie. Sie untersuchten 75 Standorte in der Brooks Range im Norden Alaskas, einem Gebiet etwa der Größe von Texas.
„Die gefärbten Flüsse sind so groß, dass wir sie vom Weltraum aus sehen können“, sagte der Co-Autor der Studie und Geochemiker Brett Poulin von der University of California, Davis. „Diese müssen stark gefärbt werden, um sie aus dem Weltraum aufzunehmen.“
Poulin stellte fest, dass die Flecken im Wasser denen ähnelten, die bei der Entwässerung von Säureminen auftreten. Allerdings gab es in der Nähe der beeinträchtigten Flüsse, zu denen der Salmon River und andere staatlich geschützte Gewässer gehören, keine Minen.
Chemische Veränderungen
Die Forscher gehen davon aus, dass beim Schmelzen des Permafrosts die im gefrorenen Boden gespeicherten Mineralien freigesetzt werden. Einst eingeschlossene Metallerze werden dann Wasser und Sauerstoff ausgesetzt, wodurch Säure und Metalle in den Fluss gelangen.
„Die Chemie sagt uns, dass Mineralien verwittern“, erklärte Poulin. „Zu verstehen, was sich im Wasser befindet, ist ein Fingerabdruck dessen, was passiert ist.“
Erste im Juni und Juli 2023 gesammelte Proben zeigten, dass einige Gewässer einen pH-Wert von 2,3 hatten, während der durchschnittliche pH-Wert dieser Flüsse bei 8 liegt. Dies deutet darauf hin, dass Sulfidmaterialien verwittern und das Wasser saurer machen. Die Forscher fanden auch erhöhte Werte von Eisen, Zink, Nickel, Kupfer und Cadmium. „Eines der vorherrschendsten Metalle ist Eisen. Das ist es, was die Farbveränderung verursacht“, bemerkte Taylor Evinger, Doktorandin an der UC Davis.
Auswirkungen auf Ökosysteme
Das Team befindet sich derzeit im zweiten Jahr eines dreijährigen Stipendiums, das darauf abzielt, zu verstehen, was in den Gewässern passiert, festzustellen, welche anderen Gebiete gefährdet sein könnten, und abzuschätzen, was dies für Fischbestände und Trinkwasser bedeutet. Das Problem wächst und beeinträchtigt Lebensraum, Wasserqualität und andere ökologische Systeme. Es zerstört ansonsten gesunde Lebensräume und könnte die Sicherheit des Trinkwassers in ländlichen Gebieten gefährden.
„Es gibt viele Implikationen“, sagte O’Donnell. „Da sich das Klima weiter erwärmt, gehen wir davon aus, dass der Permafrost weiter auftaut. Daher besteht überall dort, wo diese Art von Mineralien vorhanden ist, die Gefahr, dass Bäche orange werden und sich die Wasserqualität verschlechtert.“
Detailliertere Arbeiten sind erforderlich, um das Problem besser zu verstehen und zu sehen, ob sich Flüsse und Bäche erholen können, nachdem kälteres Wetter den Permafrost wiederhergestellt hat. Satellitenbilder aus dem Jahr 2008 zeigen, dass das Wasser seit weit über einem Jahrzehnt seine Farbe verändert und nur mit der Zeit wachsen kann.
„Das Problem breitet sich im Laufe der Zeit langsam von kleinen Quellflüssen auf größere Flüsse aus“, sagte O’Donnell. „Wenn dringende Probleme oder Bedrohungen auftreten, müssen wir in der Lage sein, sie zu verstehen.“