Mathias Ulrich

Böden im Permafrost

Gletscher
© smallredgirl/stock.adobe.com

Mathias Ulrich

Tauender Untergrund: Ursachen, Folgen, Schutz

Etwa ein Viertel der Landfläche der Nordhalbkugel ist von Permafrost unterlagert. Aber der dauergefrorene Boden erwärmt sich aufgrund der Erderwärmung, die in arktischen und subarktischen Regionen besonders ausgeprägt ist, zunehmend und taut teilweise auf. Auch tragen lokale Aktivitäten der Bewohner zur Störung des thermischen Gleichgewichts des Dauerfrostbodens bei. Welche Bedeutung haben diese Prozesse und Effekte für die Umwelt und die Bevölkerung arktischer und subarktischer Permafrostlandschaften?

Verbreitung und Charakteristik von Permafrost
Permafrost bezeichnet jeglichen Untergrund (Boden und Gestein), der mindestens über zwei aufeinanderfolgende Jahre negative Temperaturen aufweist. Im Sinne dieser Definition sind rund 22,8 Mio. km2 (etwa 24%) des Festlandes der Nordhalbkugel der Erde von Permafrost unterlagert.
Permafrostgebiete umfassen die unterschiedlichsten Landschaften: Steppe, Taiga, Tundra und Gebirge. Hauptverbreitungsgebiete sind neben den polaren und subpolaren Festlandsgebieten die Inseln Eurasiens und Nordamerikas. Zudem tritt Permafrost in vielen Hochgebirgen, je nach Hanglage, ab 2500 – 3000 m über NN auf (vgl. Krautblatter/Hauck 2012).
Anhand der Geschlossenheit der Permafrostdecke wird eine kontinuierliche, diskontinuierliche, sporadische und inselartige Permafrostzone unterschieden (s. Abb. 1 ). Die Mächtigkeit des Dauerfrostbodens variiert von wenigen Metern bis hin zu über 1000 m. Die Existenz von tiefem und mächtigem Permafrost ist ein Beweis für schon seit langem anhaltende kalte Klimabedingungen einer Region und stellt damit ein Relikt klimatischer Bedingungen während des Eiszeitalters dar.
Außer von den überregionalen Faktoren wird die Verbreitung und Mächtigkeit von Permafrost auch durch verschiedene lokale Landschaftsfaktoren beeinflusst, zum Beispiel Mikroklima, Hangneigung, Vegetation, Schneebedeckung sowie Typ, Textur und Feuchtigkeit des Bodens.
Vertikale Gliederung des Untergrundes
Vertikal gliedert sich der Untergrund in Permafrostgebieten in eine obere saisonale (sommerliche) Auftauzone und einem darunter liegenden dauergefrorenen Bereich, dem eigentlichen Permafrost (s. Abb. 2 ).
Die sommerliche Auftauschicht kann, je nach Region und Klimabedingungen sowie Vegetationsbedeckung und Bodenbeschaffenheit, unterschiedlich mächtig sein. Die tiefsten Auftauzonen mit bis zu 2 – 3 m findet man in der Regel in subarktischen Gebieten oder in grobkörnigen Sedimenten, zum Beispiel Sanddünen. Die geringsten Auftautiefen mit wenigen Zentimetern sind in hochpolaren Regionen oder zum Beispiel unter Moos-Vegetation zu finden.
In der sommerlichen Auftauzone geschehen die meisten Frostwirkungsprozesse, wie zum Beispiel Kryoturbation (d.h. durch Frostwirkung beeinflusste Durchmischung des Bodens), sowie physikalische Verwitterung und Bodenbildung. Chemische und biologische Verwitterung sind in Permafrostgebieten aufgrund der anhaltend niedrigen Temperaturen geringer ausgeprägt.
Der Permafrost taut auf
Im Zuge des aktuellen Klimawandels nimmt die Mächtigkeit der sommerlichen Auftauzone im Durchschnitt zu. Die Folge ist, dass das thermische Gleichgewicht des darunter liegenden Permafrostes dauerhaft gestört wird und dieser auftaut. Meistens gehen damit die Bildungen bestimmter Landschaftsformen einher, da der Boden zum Beispiel durch das Schmelzen des Bodeneises absackt. Man fasst die Prozesse und entstehenden Landschaftsformen unter dem Begriff Thermokarst zusammen.
Permafrostgebiete zählen zu den Regionen mit der weltweit stärksten gemessenen Erwärmung über die letzten Jahrzehnte. Basierend auf Klimamodellanalysen wird für diese Regionen prognostiziert, dass sich der bereits eingeleitete Erwärmungsprozess noch deutlich verstärken wird und damit große Teile der Arktis und vor allem der Subarktis bis ins Jahr 2100 von tauendem Permafrost betroffen sein werden.
Böden in...
Geographie heute
Sie sind bereits Abonnent?

Mein Konto

Weiterlesen im Heft

Ausgabe kaufen

Geographie heute abonnieren und digital lesen!
  • Exklusiver Online-Zugriff auf Ihre digitalen Ausgaben
  • Print-Ausgabe der abonnierten Zeitschrift bequem nach Hause
  • Zusatzvorteile für Abonnenten im Online-Shop genießen

Zeitschrift abonnieren

Fakten zum Artikel
aus: Geographie heute Nr. 337 / 2018

Boden in Gefahr

geographie heute Kennzeichnung Fachwissen Schuljahr 5-13