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Arktis Tiefe Krater am Meeresgrund entdeckt: Auftauender Permafrost könnte Ursache sein

Unterwasser-Kartierung
Wiederholte Kartierungen mit Unterwasserfahrzeugen ergaben, dass sich in nur neun Jahren riesige Sinklöcher gebildet haben
© Eve Lundsten © 2022 MBARI
Auftauender Permafrost schafft an Land viele Probleme – und das frei werdende Methan fördert den Klimawandel. Nun fanden Forschende in der Arktis auffällige Einsenkungen auch am Meeresgrund. Was bedeutet das?

Auftauender Permafrost verändert einer Studie zufolge die Struktur des Meeresbodens in Teilen der Arktis. Ein Forschungsteam beschreibt nach mehreren Expeditionen in der Beaufortsee vor der nordkanadischen Küste auffällige Veränderungen, darunter vor allem im Lauf weniger Jahre eingesackte Krater.

Die Strukturen ähneln Geländeformationen, die auftauender Permafrost an Land verursacht. Im Gegensatz dazu gingen sie aber nicht auf den menschengemachten Klimawandel zurück, sondern auf die allmähliche Erwärmung seit dem Höhepunkt der letzte Kaltzeit vor etwa 18.000 Jahren, schreibt das Team aus den USA und Kanada.

Absenkungen in 120 bis 150 Metern Tiefe

Mit Sorge verfolgen Forschende den auftauenden Permafrost an Land: Die aufgeweichten Böden bedrohen nicht nur die Stabilität von Gebäuden, Straßen, Leitungen und Berghängen, sondern setzen auch im Boden gebundenes Methan (CH4) frei - ein wesentlich stärkeres Treibhausgas als Kohlendioxid (CO2).

Nun kartierte das Team um Charles Paull vom kalifornischen Monterey Bay Aquarium Research Institute bei mehreren Expeditionen zwischen 2010 und 2019 den Meeresboden eines Areals per Sonar und mit autonomen Unterwasserfahrzeugen.

Der Permafrost stammt noch aus der letzten Eiszeit, als der Meerespiegel etwa 125 Meter tiefer lag als heute. Im untersuchten Areal der Beaufortsee bedecke gefrorenes Sediment den Meeresboden, schreibt das Team. Bei den Expeditionen endeckten Paull und Kollegen jedoch in 120 bis 150 Metern Tiefe auffällige Absenkungen des Meeresbodens. So war an einer Stelle ein 200 Meter langer Rücken verschwunden, stattdessen klaffte dort ein steil abfallender, bis zu 29 Meter tiefer Krater, der 225 Meter lang und 95 Meter breit war.

Generell sei das Volumen der Einsenkungen innerhalb des kurzen Untersuchungszeitraums beträchtlich. "Wir kennen die großen Veränderungen in der Arktis an Land, aber nun sehen wir, dass auch vor der Küste Veränderungen ablaufen", wird Paull in einer Mitteilung seines Instituts zitiert.

Beim Abtauen wird im Permafrost gespeichertes Methan frei

Nach etlichen Messungen und Berechnungen vermutet das Team folgenden Mechanismus hinter den Veränderungen: Demnach taut der Permafrost in der Tiefe, allerdings nur in einzelnen Arealen, nicht flächendeckend - dafür sei das Meerwasser dort mit etwa -1,4 Grad Celsius zu kalt. Verantwortlich für das Auftauen sei stattdessen aufsteigendes Grundwasser, das dem Permafrost ständig von unten Wärme zuführe. Dadurch taue das Eis im Untergrund, so dass Hohlräume entstünden, die schließlich einbrächen.

Dieser natürliche Mechanismus laufe zwar seit vielen Jahrtausenden, er beschleunige sich aber mit zunehmender Durchlässigkeit des submarinen Permafrosts. Generell sind Klimaforscherinnen und Klimaforscher besorgt darüber, dass beim Abtauen im Permafrost gespeichertes Methan frei wird und in die Atmosphäre gelangt. Denn die Verbindung ist im arktischen Ozeanboden in großen Mengen in Form von Methanhydrat gespeichert, einer Eis-artigen Mischung aus Gas und Wasser. Allerdings fand das Team trotz vieler Messungen und Bohrungen keine Anhaltspunkte dafür, dass tatsächlich Methan frei wird.

Paul Overduin vom Alfred-Wegener-Institut (AWI) in Potsdam lobt die Wiederholungsmessungen am Meeresgrund als sehr wichtig. "Solche Daten brauchen wir", sagt der Experte. Auch ihn überrascht die Größenordnung der registrierten Veränderungen am Meeresboden binnen nur eines Jahrzehnts.

Dass die entdeckten Absenkungen tatsächlich auf auftauenden Permafrost zurückgehen, sei aber nicht erwiesen. Auch der von den Autoren vorgeschlagene Mechanismus des Auftauens durch aufsteigendes Grundwasser sei zwar plausibel, aber bislang nur eine Vermutung. Sollte tatsächlich Permafrost auftauen, würde Overduin freiwerdendes Methan erwarten. "Methan ist allgemein im submarinen Permafrost gebunden, und Methanquellen wurden auch in der Beaufortsee nachgewiesen."

In jedem Fall biete die Studie durch die genaue Kartierung des Areals die Möglichkeit, Veränderungen am Meeresgrund gründlicher zu beobachten und zu erforschen. Denn die dortigen Prozesse würden wohl auch in anderen arktischen Meeresregionen auftreten.

Walter Willems, dpa

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