Permafrost ist jeder Boden, der mindestens zwei Jahre lang vollständig gefroren bleibt – 0 ° C oder kälter. Diese dauerhaft gefrorenen Böden kommen am häufigsten in Regionen mit hohen Bergen und in den höheren Breiten der Erde vor – in der Nähe des Nord- und Südpols.
Permafrost bedeckt große Regionen der Erde. Fast ein Viertel der Landfläche der nördlichen Hemisphäre weist darunter Permafrost auf. Obwohl der Boden gefroren ist, sind Permafrostregionen nicht immer mit Schnee bedeckt.
Ein Großteil Alaskas Tundra ist Permafrost. Die Polygonformen im Schnee sind ein Zeichen dafür, dass dieser Permafrost auftaut. Bildnachweis: NASA / JPL-Caltech / Charles Miller
Woraus besteht Permafrost?
Permafrost besteht aus einer Kombination von Erde, Steinen und Sand, die zusammengehalten werden durch Eis. Der Boden und das Eis im Permafrost bleiben das ganze Jahr über gefroren.
In der Nähe der Oberfläche enthalten Permafrostböden auch große Mengen an organischem Kohlenstoff – ein Material, das von toten Pflanzen übrig geblieben ist, die sich nicht zersetzen oder verrotten konnten zur Kälte. Die unteren Permafrostschichten enthalten Böden, die hauptsächlich aus Mineralien bestehen.
Eine Bodenschicht auf dem Permafrost bleibt nicht das ganze Jahr über gefroren. Diese Schicht, die als aktive Schicht bezeichnet wird, taut in den warmen Sommermonaten auf und gefriert im Herbst wieder. In kälteren Regionen taut der Boden selbst im Sommer selten auf. Dort ist die aktive Schicht sehr dünn – nur 10 bis 15 Zentimeter. In wärmeren Permafrostgebieten kann die aktive Schicht mehrere Meter dick sein.
Die Permafrostschichten. Bildnachweis: Benjamin Jones, USGS. Public Domain (modifiziert)
Wie wirkt sich der Klimawandel auf den Permafrost aus?
Während sich das Klima auf der Erde erwärmt, taut der Permafrost auf. Das bedeutet, dass das Eis im Permafrost schmilzt und Wasser und Erde zurücklässt.
Das Auftauen von Permafrost kann dramatische Auswirkungen auf unseren Planeten und die darauf lebenden Dinge haben. Zum Beispiel:
- Viele nördliche Dörfer sind auf Permafrost gebaut. Wenn Permafrost gefroren ist, ist es schwieriger als Beton. Das Auftauen von Permafrost kann jedoch Häuser, Straßen und andere Infrastrukturen zerstören.
- Wenn Permafrost gefroren ist, kann sich Pflanzenmaterial im Boden – organischer Kohlenstoff genannt – nicht zersetzen oder verrotten. Während der Permafrost auftaut, beginnen Mikroben, dieses Material zu zersetzen. Dieser Prozess setzt Treibhausgase wie Kohlendioxid und Methan an die Atmosphäre frei.
- Wenn der Permafrost auftaut, tun dies auch alte Bakterien und Viren im Eis und im Boden. Diese frisch gefrorenen Mikroben könnten Menschen und Tiere sehr krank machen. Wissenschaftler haben im aufgetauten Permafrost mehr als 400.000 Jahre alte Mikroben entdeckt.
Ein Block von auftauendem Permafrost, der an Alaskas arktischer Küste in den Ozean fiel. Kredit: US Geological Survey
Aufgrund dieser Gefahren überwachen Wissenschaftler den Permafrost der Erde genau. Wissenschaftler verwenden Satellitenbeobachtungen aus dem Weltraum, um große Permafrostregionen zu untersuchen, die vom Boden aus nur schwer zu untersuchen wären.
Die Mission Soap Moisture Active Passive (SMAP) der NASA umkreist die Erde und sammelt Informationen über die Feuchtigkeit im Boden. Es misst die Wassermenge in den oberen 5 Zentimetern des Bodens überall auf der Erdoberfläche. Es kann auch festgestellt werden, ob das Wasser im Boden gefroren oder aufgetaut ist. Die Messungen von SMAP helfen Wissenschaftlern zu verstehen, wo und wie schnell der Permafrost auftaut.
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