Polar Sea 360°

Episode 08

Das Land schmilzt

Recherche auf Herschel Island Map it

Stefanie Weege ist Geologin am Alfred-Wegener-Institut Helmholtz-Zentrum für Polar-und Meeresforschung in Potsdam, Deutschland. Sie ist Teil der Nachwuchsforschergruppe COPER (Coastal permafrost erosion, organic carbon and nutrient release in the Arctic nearshore zone), die von Hugues Lantuit geleitet wird und die klimabedingten Erosionen der Dauerfrostböden in der kanadischen Arktis studiert. Ihre Sommer verbringt sie derzeit auf Herschel Island im kanadischen Yukon, wo diese Erosionen besonders ausgeprägt sind.

Herschel Island, Yukon

Nach meinem Abitur wollte ich, so wie mein Opa, einen Beruf haben mit dem ich die Welt entdecken kann. Ich habe mich nach einem „Work & Travel“ Aufenthalt in Neuseeland und der wunderschönen Landschaft für ein Studium in den Geowissenschaften entschieden. So konnte ich in den letzten zwölf Jahren viel von der Welt sehen.

Mein Interesse für die Arktis und den gravierenden Klimawandel in den polaren Regionen wurde schließlich während meines Studiums an der Universität Spitzbergen geweckt. Aktuell schreibe ich meine Doktorarbeit über die Küstenerosion entlang der Yukon Küste in Nord-West-Kanada direkt an der Grenze zu Alaska.

„Im Norden Kanadas ist so viel Eis im Boden, dass er im Sommer wie eine Kugel Eiscreme wegschmilzt”

Dafür hatte ich die Gelegenheit im Sommer 2012 und 2013 für jeweils sechs Wochen mit meinen Kollegen auf eine 10km breite, eigentlich menschenleere, Insel namens Herschel Island zu fliegen und dort im Feld zu arbeiten. Auf Herschel Island haben wir unser Basislager, aber meine Geländearbeit findet in einem Radius von 80km statt. Dafür müssen wir viel über die holprige Tundra laufen, mit unserem kleinen Boot fahren oder sogar manchmal den Helikopter nehmen.

Ich habe meine Arbeit auf ein spezielles Auftau-Phänomen spezialisiert. Dies nennt sich im Englischen „Retrogressive Thaw Slump“. Das sind bis zu 500m große hufeisenförmige Erosions-Formationen entlang der Küste. Sie entstehen, wenn eis- und sedimentreicher Permafrostboden auftaut. Permafrost ist jede Art von Boden, der länger als zwei Jahre durchgehend gefroren ist. In Deutschland haben wir nur wenige km² Permafrost an der Zugspitze in großen Höhen. Dabei wird das Sediment von den Wellen weggetragen und legt neues Eis an den Steilküsten frei, die durch Temperatur und Sonneneinstrahlung auftauen und die Küste immer mehr Land einwärts abtragen.

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„Man schätzt, dass bis zu zweimal so viel Kohlenstoff in Permafrostböden gespeichert ist, wie sich aktuell in der Atmosphäre befindet”

Das ist wie an der Küste Rügens, einer Insel in der Ostsee, wo die Wellen das Sediment wegtragen, nur dass wir in Kanada noch sehr viel Eis im Boden haben, dass wie eine Kugel Eiscreme im Sommer sehr schnell auftaut. Von diesen „Slumps“ gibt es unzählig viele entlang der Yukon Küste und sie können bis zu 9 m im Jahr Land einwärts wandern. Das heißt, wenn ein Haus 90m entfernt von der Küste stehen würde, könnte es in weniger als 10 Jahren ins Meer gerissen werden. So ergeht es dort vielen Inuit, den Ureinwohnern, in dieser Region mit ihren Häusern.

Wir untersuchen dort nicht nur die Ursache und Ausbreitung dieser „Slumps“, sondern schauen auch auf die Folgen, wenn diese große Mengen Sediment auftauen und freigelegt werden. Das meiste Sediment geht in die Ozeane. Das Sediment besteht größtenteils aus organischem Material aus Tier- (in Russland Mammuts) und vor allem Pflanzenresten, dass bis dahin im Permafrostboden eingefroren war und organischen Kohlenstoff gespeichert hat.
Mit unserer Forschung versuchen wir zusätzlich herauszufinden, wann und wie viel organischer Kohlenstoff durch den Auftauprozess freigesetzt wird. Mit diesen konkreten Zahlen können wiederum andere Wissenschaftler versuchen herauszufinden, wieviel organischer Kohlenstoff von Bakterien im Tundra-Boden und Mikroorganismen im Ozean umgewandelt wird oder aber auch in die Atmosphäre freigegeben wird.

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„Reisen an solch isolierte Orte zeigen mir die Schönheiten unserer Erde und die Verwundbarkeit unserer Natur”

Es ist bislang unklar, wieviel Kohlenstoff durch auftauende Permafrostböden in die Atmosphäre gegeben wird. Man schätzt allerdings, dass bis zu zweimal so viel Kohlenstoff in Permafrostböden gespeichert ist, wie sich aktuell in der Atmosphäre befindet. Das zeigt, dass kleinste Änderungen des Kohlenstoffgehalts in der Atmosphäre bereits riesige Folgen auf das globale Klima und eine Erderwärmung haben können.

Dafür nehmen wir im Gelände hochgenaue GPS Punkte und arbeiten mit Satellitendaten um das jährliche Rückschreiten zu dokumentieren. Zusätzlich haben wir Wetterstationen aufgebaut, die uns das lokale Wetter anzeigen. Wir haben auch Stationen, die messen wie viel Sediment und Eis auftauen und ins Meer gelangen. Zusätzlich nehmen wir Proben vom Permafrost und diesen Schlammmassen (die aussehen wie flüssige Nutella und sich auch so anfühlen, aber leider nicht so schmecken, sondern eher stinken). An diesen Proben untersuchen wir das Alter, den Ursprung und bestimmte chemische Parameter wie den Kohlenstoffgehalt.

Feldarbeiten in der fast unberührten Natur, wie auf den Inseln Spitzbergen und Herschel Island sind für mich die Motivation für meine Arbeit in der Wissenschaft. Dort sieht man die Sensibilität und Verletzbarkeit der Natur und die Einwirkungen der Menschen am schnellsten. An diesen Orten sehe ich, wie klein ich selbst bin und wie unheimlich Unwetter, großer Wellengang oder auch Bären sein können. Reisen an solch isolierte Orte zeigen mir die Schönheiten unserer Erde und die Verwundbarkeit unserer Natur und Völkern wie den Inuit gegenüber dem globalen Einfluss des Menschen.

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Über Dauerfrostböden Map it

Dr. Hugues Lantuit ist Dauerfrost Geomorphologe und Professor an der Universität Potsdam. Er leitet derzeit die Untersuchungen der Küstenerosionen auf Herschel Island im kanadischen Yukon. Er ist der Leiter der Forschungsgruppe COPER (Coastal permafrost erosion, organic carbon and nutrient release in the Arctic nearshore zone) ein wissenschaftliches Programm am Alfred Wegener Institut (AWI) Helmholtz Zentrum für Polar und Meeresforschung, welches die Erosion des Dauerfrostes in der Arktis studiert.

Herschel Island, Yukon

Dauerfrostboden ist Boden, Sediment oder Gestein, welches in unterschiedlicher Dicke und Tiefe unter der Erdoberfläche für mindestens zwei Jahre ununterbrochen Temperaturen unter dem Gefrierpunkt aufweist. Die bis zu 1500 Meter tief gefrorenen Böden in der Arktis, Sibirien und in Hochgebirgsregionen wie der Zugspitze gehören zu den größten Kohlenstoffspeichern der Erde. Schätzungen zufolge enthalten sie rund zweimal so viel Kohlenstoff, wie sich derzeit in der Atmosphäre befindet. Taut nun dieser Untergrund aus Eis und Erde, wird ein Prozess eingeleitet, wie ihn Gärtner vom eigenen Komposthaufen kennen. Bakterien und Mikroorganismen beginnen, einen Großteil der im Boden enthaltenen Tier- und Pflanzenreste abzubauen. Dabei wandeln sie deren organisch-gebundenen Kohlenstoff in Methan oder Kohlendioxid um. Beides sind Treibhausgase, welche die Erderwärmung verstärken und auf diese Weise das Abtauen des verbliebenen Dauerfrostbodens vorantreiben. Wissenschaftler bezeichnen diesen sich selbst verstärkenden Prozess als Dauerfrost-Rückkopplungseffekt.

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„Bis jetzt war der Permafrost an der Küste vom Eis auf dem Meer vor Erosion geschützt”

Welches Ausmaß diese Rückkopplung jedoch annehmen wird, kann bisher nur geschätzt werden. Gewiss ist jedoch: Sie darf von niemandem unterschätzt werden. Zwei Drittel der arktischen Küsten bestehen nicht aus Fels, sondern aus gefrorenes Sediment. Und gerade solche Küsten sind besonders stark von Erosion betroffen. 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. Da rund ein Drittel der weltweiten Küsten im arktischen Dauerfrostboden liegen, kann die Küstenerosion in Zukunft riesige Gebiete betreffen. Arktische Küsten reagieren generell empfindlicher auf die globale Erwärmung als die Küsten gemäßigter Breiten. Bisher wurden sie vor der erodierenden Kraft der Wellen durch ausgedehnte Meereisflächen geschützt. Durch den kontinuierlichen Rückgang des Meereises ist dieser Schutz gefährdet, und es muss mit schnellen Veränderungen der über Jahrtausende stabilen Situation gerechnet werden.

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Wie sich die Anzeichen des Klimawandels ablesen lassen Map it

Von Isla Myers-Smith, Pflanzenökologin. Nachdem Myers-Smith betreibt im Norden arktische Forschungen. Gerade studiert sie die Veränderungen der Vegetation im Ökosystem der Tundra und hofft Erkenntnisse darüber zu gewinnen, welche Auswirkungen der Klimawandel auf die Arktis hat.

Herschel Island, Yukon

Meine ersten Reisen in den Norden machte ich als Kind mit meinen Eltern, die ebenfalls Biologen waren. Davon inspiriert zog ich nach Alaska, um den Permafrost und die Brände im borealen Nadelwald für meinen Masterabschluss zu untersuchen. Dort erfuhr ich zum ersten Mal vom Zusammenhang zwischen dem Wachstum der Sträucher und dem Klimawandel in der Arktis. Vor zehn Jahren gab es ein paar kleinere Studien zu Strauchwachstum in der kanadischen Arktis, doch heute ist ein großes Team von uns damit beschäftigt herauszufinden, warum sich das Strauchwachstum überall im Ökosystem der Tundra verändert.

„Es handelt sich hierbei um eine der signifikantesten klimabedingten Veränderungen, die in der Tundra beobachtet wurden.”


Herschel Island, die Insel, auf der ich meine Forschung betreibe, ist ein wunderbarer Ort in der Arktis. Vielleicht liegt es an den historischen Bauten, den Belugawalen, Schneeeulen und Moschusochsen. Vielleicht liegt es auch an den Feldern mit wilden Blumen im Frühsommer und den spitzen Abbruchstellen des Permafrosts an den Küsten oder an der Kameradschaftlichkeit der Einheimischen Besuchern gegenüber. Vielleicht ist es auch alles zusammen.

Für ihre so entlegene Lage hat die Insel, auch unter dem Namen “Qikiqtaruk” bekannt, eine lange Besiedlungsgeschichte. Sie wurde erstmals von den Thule besiedelt und dient den Inuvialuit schon seit hunderten von Jahren als Jagdgebiet in den Sommermonaten oder als Lagerstätte. Um 1900 überwinterten hier Walfänger mit ihren Schiffen. Man schätzt, dass zwischen 1893 und 1894 1500 Menschen auf der Insel überwinterten. Die lange Besiedlungsgeschichte macht meine Forschung erst möglich, denn es sind dabei viele Fotos entstanden, die ich dazu benutze, um die Veränderungen der Vegetation und der Landschaft zu erforschen, vor allem die Veränderungen der Wachstumshöhe und Dichte der Sträucher.

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„Die Veränderungen, die sich heute zutragen, werden die Ökosysteme der Tundra noch lange Zeit beeinflussen”

Diese Fotografien sind ein seltenes historisches Phänomen der Arktis und von enorm großem Nutzen. Bei den Gräbern der Walfänger machen wir erneut Fotos und messen die Strauchflächen, die momentan hier wachsen. Dabei benutzen wir Fotografien, die um 1900 entstanden sind sowie Fotos der 1950er, 1970er und 1980er Jahre von unterschiedlichen Orten der Insel und vergleichen sie mit aktuellen Fotos, um die Veränderungen der Vegetation zu bestimmen.

Ein erhöhtes Wachstum von Sträuchern konnte überall im Ökosystem der Tundra von Alaska bis Sibirien beobachtet werden. Dabei handelt es sich um eine der signifikantesten klimabedingten Veränderungen, die in der Tundra und den Ökosystemen nördlich der Baumgrenze beobachtet wurden. Sträucher sind die “Bäume” der Tundra, die sich oft über andere sonnen-liebende Pflanzen ausbreiten und ihnen Schatten spenden. Mit dem Anstieg der Temperaturen werden Sträucher höher und die Strauchflächen breiten sich weiter aus, wie anhand dieser zwei Fotos aus den 1980ern und von 2013 zu sehen ist. In der gesamten Tundra kann ein erhöhtes Wachstum von Sträuchern zu einem Abnehmen anderer Spezies wie Flechten führen, die zum Lieblingsfutter der Karibus zählen. Dies könnte das gesamte Ökosystem der Tundra verändern.

Eine Vielzahl von Faktoren kann zum erhöhten Wachstum von Sträuchern im Ökosystem der Tundra beitragen. Die wärmeren Sommer können ein schnelleres Wachstum der Sträucher bewirken. Durch das Auftauen des Permafrostbodens kann der Boden die Pflanzen mit mehr Nährstoffen versorgen. Jede Abweichung kann dazu beitragen, dass sich neue Strauchflächen bilden. Wärmere Winter können die Schäden an den Stämmen begrenzen und so lässt sich die Liste immer weiter fortsetzen.

Die Ursachen können zahlreich sein, aber ein erhöhtes Strauchwachstum kann erhebliche Auswirkungen auf die Zirkulation von Nährstoffen und den Fluss von Energie im Ökosystem der Tundra haben. Sträucher werfen zum Beispiel im Sommer Schatten auf den Boden und halten ihn kühl. Im Winter dagegen fixieren Sträucher den Schnee, der den Boden isoliert und die Sommerwärme länger hält. Diese Veränderungen der Bodentemperatur können Auswirkungen auf den im Boden gespeicherten Kohlenstoff haben, sowie auf den Zustand des Permafrosts.

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„Sträucher haben eine lange Lebensdauer. Die Veränderungen, die sich heute zutragen, werden die Ökosysteme der Tundra noch lange Zeit beeinflussen.”

Strauchwipfel sind oft dunkler als das sie umgebende Ökosystem der Tundra, vor allem im Winter und Frühling, wenn die Stämme der Sträucher sich über die Schneeoberfläche ausbreiten. Diese Verdunkelung der Bodenoberfläche im Vergleich zu Gebieten ohne Sträucher kann dazu führen, dass die Sonne die Tundra stärker aufheizt und somit einen positiven Rückkopplungseffekt schafft. Das heißt, die Erwärmung des Bodens führt zu erneutem Wachstum verschiedener Straucharten, wodurch der Temperaturanstieg auf globaler Ebene abermals verstärkt wird.

Der Klimawandel im Ökosystem der Tundra wird sich weiterhin fortsetzen, mit einem Anstieg der Temperaturen um 2 bis 10°C in den nächsten 100 Jahren. Die Wachstumsperioden werden dadurch länger. In den letzten Jahren hat sich das Meereis auf Herschel Island schon früher im Sommer zurückgezogen und sich erst im späten Herbst aufs Neue geformt. Obwohl sich das Klima erwärmt, wissen wir nicht, ob Sträucher weiterhin so schnell auf die Erwärmung wie bisher reagieren oder ob sich die Ressourcen wie Wasser oder Nährstoffe verringern und das Wachstum von Sträuchern wieder verlangsamen.

Sträucher haben eine lange Lebensdauer. Manche Spezies werden bis zu 300 Jahre oder mehr alt. Die Veränderungen, die sich heute zutragen, werden die Ökosysteme der Tundra also noch lange Zeit beeinflussen. Meine Studien weisen darauf hin, dass sich Sträucher in der Tundra der Arktis massiv ausbreiten werden und das Ökosystem einer so genannten “Verstrauchung” unterliegt. Es gibt immer noch viele Prozesse in Bezug auf diese wichtige und immer dominanter werdende Spezies der Tundra, die wir nicht verstehen.

Ich hoffe, dass wir herausfinden, welche genauen Faktoren für das erhöhte Wachstum von Sträuchern verantwortlich sind, das bisher im Ökosystem der Tundra beobachtet worden ist und welche Rolle der Klimawandel bei dieser Veränderung der Vegetation spielt. Ich hoffe, dass meine Studie dazu beiträgt, globale Klimamodelle zu verbessern und dass wir die gewonnenen Informationen über die Veränderungen des Ökosystem, an die Menschen im Norden weitergeben, die in diesen Gebieten leben.

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Durchfahrtsstraße der Geschichte Map it

Von Dylan Reibling, Filmemacher, interaktiver Aktivist und Regisseur von Polar Sea 360° auf Herschel Island, im Mackenzie Delta und an der Westküste von Grönland.

24. Juli - Herschel Island, Yukon

Heute war für mich einer der seltsamsten Tage auf der Insel. Er fing ganz gewöhnlich an; Richard Gordon, der Chef-Park-Ranger auf Herschel Island, nahm uns mit auf eine Tour zur Siedlung Pauline Cove und erklärte uns die Geschichte der Insel bis ins kleinste Detail. Es ist ein faszinierender Ort – ein geschichtsträchtiger Treffpunkt von Walfängern und den Inuvialuit. Er nahm uns außerdem mit in eine Räucherhütte, wo sie ein paar der Seesaiblinge räucherten, die sie in den letzten Tagen gefangen hatten. Köstlich, aber sie waren noch nicht fertig, als wir die Insel wieder verlassen mussten. Verflixt!

Daran war noch nichts Seltsames. Ich muss zugeben, dass ich mit einer vorgefassten Meinung nach Herschel Island kam, und mir bereits ausgemalt hatte, wie es hier sein würde. Ich erwartete einen ruhigen, stillen Außenposten, der von unbewohnter Wildnis umgeben ist. Ich dachte: “Diese Insel liegt nördlich von Yukon in der Beaufortsee. Noch entlegener geht es kaum, oder?”

Ja, schon, aber…


 

Das Seltsame daran war nur: auf der Insel war richtig was los. Außer der Filmcrew, den Wissenschaftlern, den Männern, die die Solarkollektoren installierten und den Park Rangern, waren ständig Besucher auf der Insel, sogar ein ganzes Schiff voller Touristen von der Mittelmeerinsel Korsika, die heute einfach mal vorbei kamen.

Außerdem wurde uns ein Besuch von der Crew eines mysteriösen Schiffes abgestattet. Ein Team betrat in orangefarbenen Schutzanzügen die Insel. Sie erzählten jedem auf der Insel eine andere Geschichte davon, wer sie waren. Mir erzählten sie, sie wären von einem Marine-Forschungsschiff der Regierung. Unsere Wissenschaftler waren jedoch anderer Meinung. Sie haben sich das Schiff angesehen; ihrer Meinung nach, war es ein Schiff zur dreidimensionalen Vermessung der Landschaft. Die wahrscheinlichste Erklärung: Sie waren von einem Ölkonzern, der nach Ölreserven gesucht hat.

Man muss also kaum erwähnen, dass es auf der Insel ganz schön zugeht.

 

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Soziale Wärme unter eisigen Temperaturen Map it

Von Richard Tegnér, schwedischer Architekt und Tramper. Nachdem er zuerst die Nordwestpassage von einem kleinen Segelboot aus erlebte, dann von einen luxuriösen Kreuzfahrtschiff aus, das 158 Passagiere komfortabel beherbergen kann, gewöhnt sich Richard nun an die geräumige Libellule, die er sich mit vier anderen Männern teilt.

5. September - Herschel Island, Yukon

Mit der Hilfe von Primitive Entertainment, den Produzenten der TV-Filmserie Polar Sea 360°, habe ich die Libellule gefunden, ein Tragflächen-Segelboot, das nach Dutch Harbor fährt. Kapitän Phillip Cottier und seine Crew haben mir angeboten mich mitzunehmen, damit ich meine Reise zu Ende bringen kann. Die Entscheidung, die Libellule zu betreten war einer der Momente, der mir bisher am meisten Angst gemacht hat. Ich kenne die Leute nicht und sie kennen mich nicht. Ich habe Angst und bin besorgt, aber sind diese Gefühle Grund genug aufzugeben? Der Gedanke an die Fortsetzung meiner Reise erfüllt mich mit Horror und Begeisterung zugleich. Ich mache mir Sorgen wegen des Wetters und darüber, wie zugänglich die Küste von Nordalaska ohne schützende Häfen sein wird. Ich weiche in meinem Leben oft Situationen aus, die mir Angst bereiten, daher will ich es unbedingt vermeiden, diesen Fehler wieder zu begehen.

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„Die Atmosphäre an Bord war sofort sehr demokratisch und entspannt”


Bis jetzt war es eine große Bereicherung in so kurzer Zeit so viele verschiedene Schiffe kennengelernt zu haben. Ich kann schon wieder darüber reflektieren, auf welche unterschiedliche Art und Weise Menschen ihr Leben führen. Yves und Sylvain sind sichere und erfahrene Segler, die mit ihren Leben und Berufen zufrieden sind. Ich bin so froh, dass ich mich dazu entschieden habe, auf der Libellule mitzufahren. Jetzt habe ich die Gelegenheit meine Zeit auf der Libellule mit der auf der DAX zu vergleichen. Die Dinge an Bord fühlen sich jetzt schon sehr demokratisch und entspannt an. Ich fühle mich wohl hier und mich überrascht, wie glatt hier alles läuft. Jeder zeigt dem anderen gegenüber mehr Respekt und das bedeutet, dass ich viel entspannter sein kann und mein Bestes geben kann. Der einzige Nachteil ist die Kälte an Bord, aber das halte ich aus, solange die soziale Wärme so groß bleibt, wie sie ist.

Wir sind durch einen Eisgürtel mit unterschiedlicher Eisdichte gefahren, vorbei an Baillie Island mit ihrer steilen schwarzen Küstenlinie. Einmal mussten wir die langen Stangen aus Karbon benutzen, um das Eis zur Seite zu stoßen, aber ansonsten war es einfach, uns an den Eisschollen vorbei zu manövrieren. Phillip war sichtlich erleichtert, dass wir durchkamen.

Wir haben Herschel Island erreicht, eine tief liegende Insel mit Geröll, grüner Vegetation und Kiesel. Lee John, ein Park Ranger von hier führte uns über die Insel zu den verschiedenen Ansammlungen von wetterfesten Gebäuden, in denen Vorräte aufbewahrt wurden und die den Kapitänen von Walfänger-Booten als Behausung dienten. Jetzt sind diese Gebäude Museen. Lee hatte gerade die Sauna aufgeheizt, also sprangen wir alle in den großen rostigen mit Holz beheizten Ofen, wo wir einen vollen Eimer Wasser über die dampfenden Steine gossen, um uns aufzuwärmen. Es fühlte sich gut an, nach der Sauna im 6-Grad-kalten Wasser zu baden.

 
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