Ablagerung von organischem Kohlenstoff in eisreichem Permafrost - zukünftige Permafrosttauen und Treibhausgasemissionen

Stipendiatin/Stipendiat: Loeka Laura Jongejans

Durch den anhaltenden Klimawandel erwärmt sich die Arktis um ein vielfaches schneller als Gegenden in niedrigeren Breitengraden. Aufgrund der Tatsache, dass die arktischen Regionen zu großen Teilen durch Permafrost beeinflusst sind, kann eine Erwärmung zu Auftauprozessen führen. Erhöhte thermische Erosion und Thermokarst sind Folgen der Klimaerwärmung.

Eisreicher Permafrost, wie beispielsweise Yedomapermafrost, bedeckt große Gebiete von Alaska und Sibirien. Dabei können Yedomaablagerungen eine Mächtigkeit von bis zu 50 m erreichen und sind durch die Anwesenheit von großen Eiskeilen geprägt. Ungestörte Yedomaschichten kennzeichnen sich vor allem durch eine relativ hohe Qualität des gespeicherten organischen Kohlenstoffes aus. Durch eine Erwärmung dieser Schicht kann jedoch Kohlenstoff in bereits einem Meter Bodentiefe mobilisiert werden. Yedomaablagerungen gelten daher als sehr anfällig für zukünftige Degradationsprozesse. Taberale Ablagerungen sind ehemalige Yedomaablagerungen, die als ungefrorene Bodenschicht in Form einer Linse (Talik) in Permafrostböden vorliegen.

In meinem Dissertationsprojekt beschreibe ich eisreiche Permafrostlandschaften und Degradationsmerkmale (taberale Ablagerungen) und analysiere den organischen Kohlenstoffgehalt, um auf die Folgen von zukünftiger Treibhausgasfreisetzung einzuschätzen.

Dieses Projekt wird folgende drei Forschungsfragen beantworten:

1) Wie hoch ist die Anfälligkeit eisreicher Permafrostlandschaften hinsichtlich zukünftiger Degradierung?

2) Welche Qualität besitzt der organische Kohlenstoff in den Yedoma- und taberalen Ablagerungen?

3) Welche mikrobiellen Atmungsraten besitzen diese Ablagerungen; auf kurzen und langen Zeitskalen?

Um diese Forschungsfragen zu beantworten, habe ich vorhandenes Probenmaterial sowie eigene Sedimentproben (Yedoma und taberale) aus Sibirien untersucht. Dabei kombiniere ich Felduntersuchungen, Laboranalysen und Inkubationsexperimente mit einer statistischen Analyse zur Dateninterpretation. Durch die Kryostratigraphie von Permafrostsedimenten wird die Anfälligkeit des Permafrosts durch eine zukünftige Degradierung beurteilt. Ich verwende Biogeochemische Methoden, um die Qualität des organischen Kohlenstoffs zu bewerten. Mithilfe von Biomarkeranalysen und Langzeitinkubationsexperimenten erfolgt die Ermittlung der Qualität des organischen Kohlenstoffpools sowie der Treibhausgasfreisetzungsraten.

Das Projekt soll dazu beitragen, das Verständnis hinsichtlich der Eigenschaften von organischem Kohlenstoff in eisreichem Permafrost zu verbessern, sowie die biogeochemischen Prozesse näher zu beleuchten, die die Freisetzung von Treibhausgasen in der Arktis beeinflussen.

Förderzeitraum:
01.07.2018 - 30.06.2021

Institut:
Universität Potsdam
Institut für Geowissenschaften
Professur für Permafrost im Erdsystem

Betreuer:
Prof. Dr. Guido Grosse

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