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Permafrostlandschaft im Nordosten Sibiriens: Unter der Tundravegetation ist der Boden dort mehrere Hundert Meter tief gefroren.

Permafrost

Von Angelika Jung-Hüttl

Geology illustrated | September 2017

Es ist kaum zu glauben - 25 Prozent, also ein Viertel der Landfläche unseres Planeten, ist fest im Griff des Permafrostes. In allen Staaten rund um den arktischen Ozean von Sibirien bis Alaska, in Teilen Islands, Skandinaviens und Chinas, auf den wenigen eisfreien Flächen der Antarktis und in besonders kalten Hochgebirgsregionen ist der Untergrund das ganze Jahr über gefroren - und das bis in Tiefen von 20 Metern in Skandinavien bis zu mehr als 1500 Metern in Sibirien. Nur in den Sommermonaten kann die oberste Schicht auftauen. Weil das Schmelzwasser nicht im vereisten Untergrund versickern kann, sammelt es sich in der arktischen Tundra in unzähligen Tümpeln und Seen.

Ein Pingo - ein Hügel aus reinem Eis - im Permafrostboden nahe Tuktoyaktuk, Kanada.

Im Permafrost entwickeln sich außergewöhnliche Landschaftsformen - wie zum Beispiel die Pingos in den Dauerfrostböden in der arktischen Tundra. Pingos sind runde Hügel. Sie können überall dort entstehen, wo im Sommer, wenn die oberste Schicht auftaut, flache Seen verlanden und der Boden stark durchfeuchtet ist. Im Winter, wenn die Auftauschicht wieder gefriert, können sich Eislinsen im Untergrund bilden, die sich mit jedem Jahr vergrößern und in die Höhe wachsen, wobei sie das Erdreich mitsamt der Pflanzendecke in die Höhe drücken. Pingos können bis zu 50 Meter hoch werden.

Produkte des ständigen Gefrier- und Tauwechsels: Ein großes Feld von Steinringen auf Spitzbergen, Norwegen.

Wenn der Dauerfrostboden mit vielen Steinen durchsetzt ist, können sich - ganz von allein - Steinringe bilden. Ursache dafür sind, wie bei den Pingos, die sommerlichen Tau- und Gefrierprozesse. In den arktischen Sommern können nämlich die Temperaturen schon mal bis zu 20 Grad in den Plusbereich steigen. Beim Gefrieren zieht sich, salopp gesagt, der durchnäßte Boden zusammen, bei Temperaturen im Plusbereich dehnt er sich wieder aus. Beim Zusammenziehen wird das gefrierende Porenwasser nach oben gedrückt - und dabei auch die größeren Steine im Erdreich. Oben angekommen, kippen dann schließlich die Steine und manche rollen zur Seite. So entstehen die Steinringe oder Steinnetze, mit der feinkörnigen Bodenkrume in der Mitte. Der Prozess ist allerdings noch nicht 100prozentig geklärt.

  • Polygonboden, Insel Vaigatsch, Russland
    Frischer Schnee auf Polygonboden, Spitzbergen, Norwegen
  • Polygonboden nahe Shingle Point, Kanada
    Steinringe, Spitzbergen (Ring-Durchmesser ca. 3 m)

Ist das Erdreich homogen und feinkörnig, dann bilden sich auch aufgrund der sommerlichen Tau- und Gefrierwechsel Polygonböden. Im Winter, wenn die Auftauschicht gefriert, reißt die homogene Masse auf. Das Wasser, das im nächsten Sommer in die Spalten sickert, gefriert im nächsten Winter wieder. Weil sich Wasser ausdehnt, wenn es zu Eis wird, drückt es die Bodenschollen allmählich auseinander - wie ein Keil, der in den Untergrund getrieben wird. Sogenannte Eiskeile entstehen entlang der Risse, die sich an der Oberfläche als Netzmuster abzeichnen.

Sommer im Lenadelta, Nordostsibirien: Schmelzwasser sammelt sich in den Vertiefungen des Polygonbodens.

Die Permafrostböden reagieren sehr empfindlich auf die Erderwärmung. Die Auftauschicht in den Sommermonaten wird dicker. Mehr Schmelzwasser entsteht. Vor allem in den Tundraböden Sibirien, auch Alaskas und Kanadas, die bis in große Tiefen aus abgestorbenen Pflanzenresten bestehen, ist eine große Menge Kohlenstoff gebunden. Bakterien haben einen Teil davon in das Treibhausgas Methan umgesetzt. Mit zunehmender Erderwärmung könnte immer mehr Methan aus den auftauenden Permafrostböden austreten und damit den Treibhauseffekt zusätzlich verstärken.

Perlschnurseen, Shingle Point, Kanada - ein Anzeichen für das klimabedingte Auftauen von Permafrostböden.

Woher kommt der Permafrost? Die Dauerfrostböden der Erde sind ein Überbleibsel aus der letzten Eiszeit, als die Temperaturen weltweit viel niedriger waren als heute. Vor allem in Gebieten wie Sibirien, die damals nicht von einer Gletscherdecke geschützt wurden und über weit mehr als Hunderttausend Jahre hinweg ununterbrochen der Kälte ausgesetzt waren, konnte der Permafrost viele Hundert Meter tief in den Untergrund eindringen und sich bis heute halten.

3 Kommentare
robert peroni | 13.09.2017

gratuliere Bernhard, superbilder sehr feinfühlig hingeschaut. großartig

Nickel Isolde | 13.09.2017

Die Natur schafft schönere Steinkreise als die Menschen zur Stein- u Bronzezeit

Ricarda Horn | 13.09.2017

Erschütternd schön, die Erde. Atemberaubend, die Fotos .

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