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Processed seismic data of Cruise BGR97

The 3rd cooperative BGR/SMNG Arctic cruise was designed to acquire new scietific data for a better understanding of temporal and spatial lithospheric variations during rifting and its influence on the tectonic and structural evolution of the continental crust of the Laptev Sea undergoing extension since at least the Early Tertiary, and for tackling open questions regarding the evolution of the submarine permafrost zone. Although conditions for seismic measurements were worse in 1997 than in 1993 and 1994, along 4,622 km of seismic traverses reflection seismic data and wide angle reflection/refraction data from 23 OBH-(ocean bottom hydrophone) stations were collected in the Laptev and East Siberian Sea. The most prominent rift basin is the Ust' Lena Rift, which is at least 300 km wide at latitude 75°N. The Cenozoic sedimentary cover exceeds 3 km everywhere, increasing up to 14 km at two locations. In the northern part of the shelf, the complex mainly N–S-trending Anisin Basin has a basin fill of up to 10 km thickness. The New Siberian Basin which is located in the northwestern part of the study area shows an up to 9 km thick graben fill. The Laptev Horst crust is locally subdivided into several tilted blocks by deep-reaching faults and there are several half grabens of smaller extent which divide the Laptev Horst into three parts: the North, the South and the East Laptev Horst. A major west dipping listric fault of at least 250 km length separates the Laptev Horst from the Ust' Lena Rift. Results from the seismological investigation indicate that recent extension is concentrated within the narrow rift basins of the eastern Laptev Sea. From wide-angle reflection/refraction seismic measurements the seismic velocities of the crustal layers were estimated along five profiles. The layers with velocities of up to 3.5 km/s apparently consist of predominantly Cenozoic sediments. The sedimentary section showing relatively high seismic velocities of 4.5 to 5.2 km/s might be interpreted as Late Paleozoic to Mesozoic deposits or overcompacted/cemented syn-rift deposits. In the eastern shelf area a layer beneath the acoustic basement was interpreted to represent Ordovician to Early Mesozoic carbonates. The lower crust in the area under study shows relatively uniform seismic velocities of about 6.0-6.8 km/s and the velocities estimated for the crust-mantle transition are in the range of 8.0 to 8.2 km/s. The origin of a several 100 m thick layer with a relative high velocity of 3 to 3.5 km/s directly beneath the seafloor was inferred as sub-sea permafrost.

Ozean und Kryosphäre im Klimawandel

Das Poster im Format DIN A0 veranschaulicht die Ursachen und Wirkungen von Treibhausgasemissionen und Erderwärmung auf die Ozeane und die Kryosphäre (gefrorener Teil der Erde, zum Beispiel polare Eisschilde, Meereis, ⁠ Permafrost ⁠). Die dargestellten Inhalte basieren auf dem Sonderbericht des Weltklimarates (⁠ IPCC ⁠) zu Ozean und Kryosphäre vom September 2019. Veröffentlicht in Poster.

Weltklimarat legt Bericht zum Klimawandel vor

Gemeinsame Presseerklärung von Bundesumweltministerium, Bundesforschungsministerium und Umweltbundesamt Altmaier ruft zu entschlossenem Handeln auf – Wanka: Klimaforschung bleibt Priorität Bundesumweltminister Peter Altmaier und Bundesforschungsministerin Johanna Wanka werten den neuesten Bericht des Weltklimarats als untrügliches Zeichen dafür, dass der Klimawandel voranschreitet. „Der IPCC zeigt der Weltgemeinschaft, dass ein ambitionierter Klimaschutz unumgänglich ist“, unterstrich Altmaier nach der Vorstellung des Berichts des Weltklimarats IPCC heute in Stockholm. „Forschung ist der Schlüssel zum Verständnis des Klimawandels. Der IPCC-Bericht ist der weltweit bedeutendste Sachstandsbericht zur Klimaforschung“, betonte auch Wanka. Der jetzt vorgestellte Bericht ist der erste Teil des fünften IPCC-Sachstandsberichts. An ihm wirkten hunderte von Wissenschaftlern mit, auch 40 Forscher aus Deutschland waren daran beteiligt. Der ⁠ IPCC ⁠ stellt im Auftrag der Vereinten Nationen in seinen Berichten den aktuellen wissenschaftlichen Sachstand der ⁠ Klimaänderung ⁠ fest. Die Ergebnisse  der internationalen Klimaforschung bestätigen unzweifelhaft, dass der ⁠ Klimawandel ⁠ voranschreitet. Im gesamten ⁠ Klimasystem ⁠ finden vielfältige Veränderungen statt: Nicht nur die Temperatur der unteren ⁠ Atmosphäre ⁠ steigt, auch die Ozeane werden wärmer, Gletscher tauen, Permafrostböden erwärmen sich, Eisschilde verlieren an Masse, der Meeresspiegel steigt weiter an. Mit großer Sicherheit wird auch bestätigt, dass von Menschen verursachte Treibhausgase für den größten Teil der beobachteten Klimaänderung verantwortlich sind. Um die globale Erwärmung zu begrenzen, müssen Treibhausgasemissionen erheblich gemindert werden. Bundesumweltminister Peter Altmaier forderte mehr Ehrgeiz beim ⁠ Klimaschutz ⁠: „Mit entschlossenem Handeln können wir eine Erwärmung um mehr als 2 Grad noch verhindern. Das ist eine wichtige Botschaft für die internationalen Klimaschutzverhandlungen.  Es gilt, bis 2015 ein neues ambitioniertes Abkommen auszuhandeln. Die EU muss hier die Führung übernehmen. Darum müssen wir dringend den Emissionshandel stärken, das EU-Klimaschutzziel anschärfen und für 2030 ein ambitioniertes Klimaschutzziel vereinbaren.“ Auch für die nationale Klimapolitik seien die IPCC-Ergebnisse von unmittelbarer Bedeutung. „Die Bundesregierung hat sich mit dem Energiekonzept ehrgeizige Klimaschutzziele gesetzt. Das Ziel, die Emissionen in Deutschland bis 2050 um 80 bis 95 Prozent gegenüber 1990 zu senken, ist auf Berechnungen des IPCC zurückzuführen. Mit der Energiewende haben wir den schrittweisen und langfristig angelegten Umbau unserer Energieversorgungssysteme begonnen. Der Klimaschutz ist – neben dem Atomausstieg – ein entscheidender Treiber für diesen Umbau.“ Die Bundesforschungsministerin Johanna Wanka sagte in Berlin: "Es wird deutlich, dass noch nicht alle Fragen zum Klimawandel abschließend beantwortet sind. Wir dürfen daher in unserem Engagement bei der Klimaforschung nicht nachlassen. Hier sehe ich weiterhin eine klare Priorität bei der Forschungsförderung." Seit dem letzten IPCC-Bericht hat das ⁠ BMBF ⁠ rund 490 Millionen Euro in die Klimaforschung investiert. Wanka betonte, dass der neue Bericht wichtige Anhaltspunkte liefert, wo noch Forschungslücken bestehen. "Wir werden den Bericht jetzt genau auswerten und prüfen, wo durch gezielte Forschungsförderung die Wissenschaft in die Lage versetzt werden kann, die noch fehlenden Antworten zu liefern." Jochen Flasbarth, Präsident des Umweltbundesamtes, verwies auf zentrale Aussagen des Berichts: „Die globale Mitteltemperatur der unteren Atmosphäre ist seit Ende des 19. Jahrhunderts bereits im Mittel um 0.85 Grad Celsius gestiegen. Jedes der drei vergangenen Jahrzehnte war wärmer als alle vorhergehenden seit 1850. Auch viele extreme Wetterereignisse zeigen Veränderungen, so sind Hitzewellen in einigen Regionen häufiger aufgetreten.“ Infolge der fortgesetzten Tauprozesse von Gletschern und Eisschilden und der Ausdehnung des erwärmten Ozeanwassers stieg der globale mittlere Meeresspiegel im Zeitraum von 1901 bis 2010 um etwa 19 Zentimeter. Dessen Anstieg hat sich in den letzten 20 Jahren sogar noch beschleunigt. Im letzten Jahrzehnt ist sechsmal so viel Grönlandeis geschmolzen wie in den 10 Jahren davor. „Die Aussagen des Weltklimaberichts sind gegenüber dem letzten Bericht von 2007 noch sicherer und fundierter geworden. Sie zeigen einen großen Handlungsbedarf auf.“ Prof. Dr. Peter Lemke vom Alfred-Wegener-Institut, Helmholtz-Zentrum für Polar und Meeresforschung, ergänzte: „Aussagen über mögliche künftige Entwicklungen des Klimas sind auf der Grundlage von erweiterten und verbesserten Modellen belastbarer und sicherer geworden. Ein weiterer ungebremster Ausstoß von Treibhausgasen ließe an vielen Stellen des Klimasystems deutliche Veränderungen erwarten, wie sie seit hunderten bis tausenden von Jahren nicht aufgetreten sind.“ Dazu zählen Niederschläge, Eis und Schnee, einigen Extremwetterereignisse, Meeresspiegelanstieg und ⁠ Versauerung ⁠ der Ozeane. Alle Regionen der Erde wären betroffen. Viele der Änderungen im Klimasystem blieben für Jahrhunderte bestehen, auch wenn keine Treibhausgase mehr freigesetzt würden. Der Bericht stellt fest, dass der globale Temperaturanstieg in der bodennahen Luft in den vergangenen 15 Jahren langsamer war, als in den Jahrzehnten davor. Daraus kann man aber nicht auf eine Abschwächung des globalen Klimawandels schließen. Denn es handelt sich dabei nur um kurzfristige Veränderungen, die vor allem auf natürliche Schwankungen zurückgehen und den langfristigen Erwärmungstrend überlagern. Darüber hinaus belegen das Schmelzen der Gletscher, die Erwärmung der Ozeane, das Schmelzen des arktischen Meereises und viele andere Größen die weitere Erwärmung des Klimas. Der Bericht ist der erste von 3 Teilbänden des 5. IPCC-Sachstandsberichtes. Der zweite Band beschäftigt sich mit den Folgen des Klimawandels und Fragen der Anpassung, der dritte mit den Handlungsoptionen zur Vermeidung weiterer Treibhausgasemissionen. Ihre Veröffentlichung ist für Ende März und Mitte April 2014 geplant.

Permafrostwahrscheinlichkeit

Im Rahmen des EU Interreg Alpine-Space Projekts PermaNET wurde im Jahr 2011 die Wahrscheinlichkeit des Auftretens von Permafrost in den Bayerischen Alpen modelliert. Demnach existiert auf etwa 65 km² Permafrost im Untergrund der Bayerischen Alpen. Die Wahrscheinlichkeit des Auftretens ist in der Kartendarstellung gegliedert in „gering wahrscheinlich“, „mäßig wahrscheinlich“ und „wahrscheinlich“. Nähere Informationen zum Projekt und zur Modellierung: https://www.lfu.bayern.de/geologie/permafrost/permanetby/doc/permanet_by_schlussbericht_v2komprimiert.pdf

Meere und Polargebiete schützen, Küsten langfristig sichern

Gemeinsame Pressemitteilung des Umweltbundesamtes und des Alfred-Wegener-Instituts, Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung in Bremerhaven UBA und AWI fordern: Anstrengungen im Klima- und Meeresschutz verstärken und Risiken für Küstenräume verringern Heute hat der Weltklimarat IPCC seinen neuen Sonderbericht zu Meeren und Eisgebieten im Klimawandel vorgestellt. Der Bericht zeigt: Der Klimawandel hat schon heute gravierende Folgen für die Meere und Polargebiete. Die Ozeane erwärmen und versauern zunehmend, die Zahl der marinen Hitzewellen steigt, der Anstieg des Meeresspiegels beschleunigt sich. Maria Krautzberger, Präsidentin des Umweltbundesamtes und Prof. Dr. Antje Boetius, Direktorin des Alfred-Wegner-Instituts, Helmholtz-Zentrum für Polar und Meeresforschung in Bremerhaven, fordern daher gemeinsam, den notwendigen Klimaschutz in Deutschland wirksam umzusetzen und Lösungsansätze zu entwickeln, um die Meeresökosysteme und Küsten nicht zusätzlich belasten. Maria Krautzberger: „Um auf die Folgen des beschleunigten Meeresspiegelanstiegs und höhere Wasserstände bei Sturmfluten rechtzeitig vorbereitet zu sein, müssen Bund und Länder künftig alle Optionen zur Sicherung von Küstenräumen prüfen. Naturnahe Lösungen wie Sandvorspülungen, küstennahe Überflutungsräume oder Salz- und Seegraswiesen sollten dabei künftig stärker im Vordergrund stehen als ausschließlich technische Maßnahmen wie immer höhere und breitere Deiche. Außerdem müssen die vielfältigen Belastungen der Meere, beispielsweise mit überschüssigen Nährstoffen wie Dünger aus der Landwirtschaft und Plastikmüll, verringert werden. Wenn die Meere weniger belastet und gut geschützt sind, sind sie widerstandsfähiger gegenüber den Folgen des Klimawandels und können langfristig vom Menschen genutzt werden. Das hilft den Ökosystemen und die Ökosysteme helfen der Klimawandelanpassung. Uns bleibt keine Zeit mehr, das zeigt der Bericht deutlich. ⁠ Klimaschutz ⁠ muss jetzt passieren. Abwarten ist keine Option.“ Antje Boetius: „Die bislang ungebremst steigenden Kohlendioxidemissionen weltweit haben messbare Konsequenzen für das Leben in den Meeren. Erwärmung und ⁠ Versauerung ⁠ verringern und verschieben die Lebensräume, mit vielen nachteiligen Konsequenzen, auch für den Menschen. Der schnelle Verlust von Meereis, die zunehmende Beschädigung der Korallenriffe, die häufigeren Hitzewellen sind eine Bedrohung für viele Arten. Der Bericht stellt fest, dass diese Faktoren die Produktivität der Meere negativ beeinflusst und besonders die Küstenregionen und ihre Bewohner betrifft. Das bedeutet, dass auch bei uns noch viel mehr in den umfassenden Meeres- und Küstenschutz investiert werden muss. Es bedeutet aber vor allem, dass der Klimaschutz ein vorrangiges Ziel der Politik sein muss und wissenschaftsbasiert, mit wesentlich mehr Fokus auf kurzfristig wirksame, für die Bürger transparente Maßnahmen umzusetzen ist, als derzeit verhandelt wird.“ Der Sonderbericht des Weltklimarats zeigt: Der Meeresspiegelanstieg hat sich in den zurückliegenden Jahrzehnten deutlich beschleunigt, insbesondere weil die Eisschilde und Gletscher der Erde schrumpfen und sich wärmer werdendes Meerwasser ausdehnt. Die Wasserpegel werden bis zum Ende des 21. Jahrhunderts und darüber hinaus ansteigen, bis Ende 2300 möglicherweise um mehrere Meter, wenn es der Menschheit nicht gelingt, die Erwärmung auf unter 2 Grad Celsius zu begrenzen. Die Gefahr von Überflutungen in den Küstengebieten steigt demzufolge, auch in Mitteleuropa. Der Meeresspiegel wird bei unzureichenden Klimaschutzmaßnahmen der internationalen Staatengemeinschaft erhöht bleiben. Bei Sturmfluten wird das Meerwasser an den Küsten höher auflaufen. Bestehender Schutz vor Hochwasser könnte dann für die Küsten und das Land hinter den Deichen nicht mehr wirksam sein. Der ⁠ Klimawandel ⁠ verstärkt bereits heute die menschengemachten Belastungen der Meere. Das führt zu marinen Hitzewellen, vermehrten Sauerstoffmangelzonen und hat negative Folgen für marine Ökosysteme und Nahrungsnetze, wenn Tier- und Pflanzenarten in dieser Umgebung nicht mehr leben können und in andere Gegenden abwandern. Die Polargebiete haben sich bereits jetzt stärker erwärmt als der Rest der Welt. Die Eisschilde auf Grönland und in der Antarktis schrumpfen, das Meereis in der Arktis geht dramatisch zurück, gleichzeitig taut der Permafrostboden. Diese nachweislichen Veränderungen haben nicht nur Auswirkungen auf die Ökosysteme, sondern auch auf die Menschen in diesen Regionen, wenn sich zum Beispiel die Lebensräume und das Vorkommen von Fischarten verändern oder Infrastrukturen durch den instabilen Boden einstürzen. Der Bericht zeigt auch für das gefrorene Land eindringlich: Weit reichender Gletscherrückzug, der zunehmende Verlust von polarem Inlandeis, eine geringere Ausdehnung und Dauer der Schneebedeckung sowie das Auftauen und die Degradation von Permafrostböden werden sich in den nächsten Jahrzehnten fortsetzen. In Hochgebirgsregionen, einschließlich der europäischen Alpen, kann der Rückgang der Gletscher zu großen Problemen bei der Wasserversorgung führen. Das Umweltbundesamt fordert wie die Wissenschaft den notwendigen Klimaschutz, um Erwärmung und Versauerung sowie Folgen für die Meere und Polarregionen wie Zunahme mariner Hitzewellen und Abschwächung der atlantischen Zirkulation zu verringern. Außerdem müssen Einträge von Nähr- und Schadstoffen spürbar reduziert werden, um die Widerstandsfähigkeit gegenüber Klimaveränderungen und Pufferkapazitäten von Ökosystemen zu stärken. Weitere Informationen: Der Weltklimarat ⁠ IPCC ⁠ hat am 25. September 2019 in Monaco den "Sonderbericht über den Ozean und die Kryosphäre in einem sich wandelnden ⁠ Klima ⁠" der Öffentlichkeit vorgestellt. Der Sonderbericht fasst den wissenschaftlichen Kenntnisstand über Auswirkungen des Klimawandels auf Ozeane sowie Schnee- und Eisgebiete der Erde und damit verbundene Risiken für Natur und Mensch zusammen, und er zeigt Handlungsoptionen zum Umgang mit den erwarteten Änderungen auf.

Forscher lassen 30.000 Jahre alte Blume erblühen

In einem Experiment haben russische Forscher von der Akademie der Wissenschaften in Puschtschino Teile einer mehr als 30.000 Jahre alte Pflanze wieder zum Blühen gebracht. Das Material für das Gewächs stammt aus einer Eichhörnchenhöhle im Permafrost Sibiriens. Die Pflanze gehört zur Gattung der Leimkräuter (Silene stenophylla) und ist die älteste Pflanze, die von Forschern wieder zum Blühen gebracht wurde. Über den Forschungserfolg berichtete das Fachjournal Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America online am 21. Februar 2012.

Arktische Küsten auf dem Rückzug

Die Küstenlinie in arktischen Dauerfrostgebieten reagiert auf den Klimawandel mit verstärkter Erosion und zieht sich im Durchschnitt um einen halben Meter pro Jahr zurück. Dies bedeutet große Veränderungen für die küstennahen arktischen Ökosysteme und die dort lebende Bevölkerung. Zu diesen Ergebnissen kommt ein Konsortium von mehr als dreißig Wissenschaftler aus zehn Ländern, die waren an der Erstellung des 170 Seiten starken Zustandsberichts „State of the Arctic Coast 2010“ beteiligt. Initiiert und koordiniert wurde die Studie vom Internationalen Arktischen Wissenschaftsrat (IASC), dem internationalen Verbundprojekt „Land-Ocean Interactions in the Coastal Zone (LOICZ)“, der Internationalen Permafrost –Gesellschaft (IPA), sowie der Arbeitsgruppe „Arctic Monitoring and Assessment Programme (AMAP)“ des Arktischen Rates. Gemeinsam wurden mehr als 100.000 Kilometer und damit ein Viertel aller arktischen Küsten untersucht und diese Ergebnisse wurden am 18. April 2011 erstmalig veröffentlicht. Besonders dramatisch sind die Veränderungen in der Laptev-, der Ostsibirischen und der Beaufortsee, in denen die Erosionsraten der Küsten zum Teil mehr als 8 Meter pro Jahr betragen.

Studie misst Methan-Freisetzung aus Permafrost

Erstmals haben Wissenschaftler die durch den Auftauprozess in Thermokarst-Seen frei werdende Menge an Methan bestimmt. Sie fanden heraus, dass das Methangas genauso alt ist wie der vorher im Permafrost gespeicherte, zum Teil Jahrtausende alte Kohlenstoff und konnten somit den quantitativen Nachweis für den direkten Rückkopplungseffekt zwischen tauenden Permafrostböden und dem Klimawandel erbringen. Die gewonnenen Zahlen sind für Klimamodelle wichtig. Untersucht wurden Seen in Alaska, Kanada, Schweden und Sibirien. Obwohl von Modellen ein großer Ausstoß an klimawirksamem Kohlenstoff in die Atmosphäre im Laufe des 21. Jahrhunderts und auch danach erwartet wird, zeigt die neue Studie jedoch auch, dass die Menge in den vergangenen 60 Jahren noch relativ gering war. Die Studie wurde von der Universität von Alaska Fairbanks geführt und im Journal Nature Geoscience am 22. August 2016 veröffentlicht.

Studie im Mackenzie-Delta in Kanada: Tauender Permafrost setzt altes Treibhausgas frei

Der auftauende Dauerfrostboden in arktischen Regionen könnte in doppelter Hinsicht zur Verstärkung des Treibhauseffektes führen: Zum einen erhöht sich mit wärmerer Umwelt die oberflächennahe Produktion des Treibhausgases Methan durch Mikroben. Zum anderen öffnet der tauende Untergrund zunehmend Austrittspfade für uraltes Methan. Das ist das Ergebnis einer Studie von Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern des Deutschen GeoForschungsZentrums GFZ, des Alfred-Wegener-Instituts, Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung (AWI) und US-amerikanischen Partnern im kanadischen Mackenzie-Delta, die am 19. Juli 2017 im Fachjournal Nature Scientific Reports veröffentlicht wurde. Das Team untersuchte ein 10.000 Quadratkilometer großes Gebiet im hohen Norden Kanadas. Mit dem Forschungsflugzeug Polar 5 vom AWI bestimmte das Team während zahlreicher Überflüge in den Sommern 2012 und 2013 kontinuierlich die Gaskonzentration der umgebenden Luft und zahlreiche meteorologische Größen. Das Ergebnis war eine Karte mit einer Auflösung von je 100 mal 100 Metern, die die Methanemissionen zeigt.

Das erste globale Permafrost-Datenportal geht online

Ein internationales Forscherteam stellte am 19. September 2015 auf einer Konferenz im kanadischen Quebec das erste Online-Datenportal zur Situation der weltweiten Permafrost-Vorkommen vor. Im Global Terrestrial Network for Permafrost (www.gtnp.org) bündeln die Wissenschaftler erstmals alle verfügbaren Messdaten zur Temperatur und Auftautiefe des Dauerfrostbodens in der Arktis, der Antarktis und den Hochgebirgsregionen und stellen diese für jedermann frei zum Download zur Verfügung. Das neue Portal kann somit als Frühwarnsystem für Forschende und Entscheidungsträger aus aller Welt dienen. Eine detaillierte Beschreibung der Datensammlung erscheint heute als Open-Access-Artikel im Wissenschaftsportal Earth System Science Data.

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