Arktische Permafrost-Landschaften verändern sich schnell unter dem Einfluss von natürlichen und Menschen-gemachten Störungen. Mein Forschungsschwerpunkt liegt auf der Untersuchung von Dynamiken von Permafrost-Landschaften und Rückkopplungsmechanismen zwischen Permafrost, aquatischen Systemen und dem Bodenkohlenstoffspeicher auf geologischen als auch Entscheidungs-relevanten Zeitskalen. Im ERC PETA-CARB Projekt koordiniere ich ein kleines Team von enthusiastischen Nachwuchs-Forschern und Studenten. Dabei arbeite ich auch direkt an Fernerkundungs-basierten Analysen von schnellen Permafrost-Tauprozessen. Zusätzlich beaufsichtige ich die Etablierung des neuen Datenzentrums für Arktische Permafrost-Geodaten (APGC) welches ein Fokuspunkt für die Verbreitung von Permafrost-bezogenen, räumlichen Geodaten werden soll.

Kontakt: Guido Grosse

Schlüsselwörter: Thermokarst, Fernerkundung, Veränderungsanalyse, Datensynthese, Bodenkohlenstoffspeicher

In Permafrostablagerungen sind große Mengen an fossilem organischem Kohlenstoff gespeichert, welcher nach Auftauen und Mobilisierung dem rezenten Kohlenstoffkreislauf wieder zugeführt werden könnte. Mein Projekt zielt darauf ab diesen wichtigen Kohlenstoffvorrat der Arktis zu quantifizieren und eine potentielle Mobilisierung insbesondere durch schnelle Tauprozesse (Thermokarst, Thermoerosion) einzuschätzen. Ein weiterer Fokus liegt auf der Einschätzung der Vulnerabilität des tiefen (>1 m Tiefe) organischen Kohlenstoffvorrates.

Kontakt: Jens Strauss

Schlüsselbegriffe: Tiefer organischer Kohlenstoff, Yedoma, Thermokarst, Kohlenstoff -Menge und -Verfügbarkeit

In eisreichen Permafrostablagerungen arktischer Tiefländer sind Thermoerosionstäler weit verbreitet, bisher jedoch nicht systematisch über größere Regionen untersucht worden. Der Prozess der Thermoerosion kann nicht nur die betroffenen Landschaften stark verändern, sondern auch zu erhöhtem Sediment-, Kohlenstoff- und Nährstoffeintrag in angrenzende Flüsse, Seen und Küstengewässer führen. Ich quantifiziere die Auswirkungen von Thermoerosion auf eisreiche Permafrostlandschaften mit einer Kombination aus Geländeuntersuchungen, Fernerkundung und GIS-Analysen.

Kontakt: Anne Morgenstern

Schlüsselwörter: Thermoerosion, Permafrostdegradation, Yedoma, Fernerkundung

Der große Umfang an Daten, der bei der Forschung mit räumlichen Daten benötigt und generiert wird, macht eine strukturierte Datenhaltung unabdingbar. Aus diesem Grund habe ich innerhalb des ERC PETA-CARB Projektes die Aufgabe übernommen, im Rahmen der Einrichtung und technischen Umsetzung des Arctic Permafrost Geospatial Centers (APGC) eine Geodateninfrastruktur zu entwickeln, in der Geodaten für die effiziente interne Nutzung und externe Verbreitung durch WebGIS-Applikationen und die digitale Bibliothek PANGAEA standardisiert vorgehalten werden.

Kontakt: Sebastian Laboor

Schlüsselbegriffe: Geodatenmanagement, Geoinformatik, Geodateninfrastruktur, GIS, Kartographie

In meinem Promotionsprojekt (Universität Potsdam) untersuche ich den Kohlenstoffgehalt in Böden von Thermokarst-Gebieten. Das Ziel ist die Kohlenstoffmasse für meine Studiengebiete abzuschätzen und damit zur Boden-Kohlenstoff-Datenbank arktischer Regionen beizutragen. Dabei nehme ich Bodenproben, analysiere diese später im Labor auf ihren Kohlenstoffgehalt und berechne die Kohlenstoff-Speicherkapazität von meinen Forschungsgebieten mit Hilfe von Satellitenbildern. Zu meinen Untersuchungsgebieten zählen das Lena Delta und die Bykovsky Halbinsel in Sibirien sowie das Yukon-, das Ikpikpuk- und das Fish Creek Flussdelta in Alaska.

Kontakt: Matthias Fuchs

Schlüsselwörter: Thermokarst, organischer Kohlenstoff in Permafrost, Arktische Flussdeltas, Fernerkundung

In meinem Promotionsprojekt (Universität Potsdam) befasse ich mich mit der fernerkundungsbasierten Analyse von Landschaftsprozessen in der Arktis. Hierbei liegt der Fokus auf der systematischen automatisierten Auswertung von Satellitendaten-Zeitreihen um die räumlich-zeitliche Dynamik von Tauprozessen zu erfassen und zu quantifizieren. Als Hauptuntersuchungsgebiete dienen unterschiedliche arktische Regionen wie unter Anderem das Lena Delta in Sibirien oder die Nordküste Alaskas.

Kontakt: Ingmar Nitze

Schlüsselbegriffe: Fernerkundung, Zeitreihenanalyse, Geoinformatik, Landschaftsdynamik, Permafrost

Permafrostlandschaften sind dynamisch und durch komplexe Umweltprozesse beeinflusst.  Die Entwicklung von Thermokarstseen unterliegt dabei meist einem Zyklus aus Bodenabsenkung durch Austauen von Grundeis, Seeentstehung und –uferausdehnung, Zusammenwachsen von Seebecken, bis hin zum partiellen oder vollständigem Auslaufen und schließlich sogar Wiederentstehen von Seen. In meinem Promotionsprojekt (Universität Potsdam) rekonstruiere ich die Landschaftsdynamik im zentralen Beringia, Alaska, an Hand von Permafrost- und Seesedimentkernen aus drainierten und rezenten Thermokarstseen. Das Verständnis von Paläoumweltprozessen ist eine Grundlage, um auch die zukünftige Entwicklung von Permafrostlandschaften abzuschätzen und deren biogeochemischen Kreisläufe zu verstehen.

Kontakt: Josefine Lenz

Schlüsselwörter: Paläoumweltrekonstruktion, Thermokarstdynamik, Permafrostdegradation, Paläolimnologie

In meinem Promotionsprojekt (Universität Potsdam) untersuche ich die Konzentration von gelöstem organischem Kohlenstoff (DOC) in Thermokarstseen in zwei Permafrostregionen in Alaska und Sibirien. Ziel ist es, mit Hilfe eines Vergleichs von räumlicher und zeitlicher Variabilität, das Verständnis von Kohlenstoffkreisläufen in tauenden Permafrostgebieten zu verbessern und die klimatische Relevanz von DOC innerhalb des Kohlenstoffkreislaufes abzuschätzen. Dafür nehme ich Wasserproben aus Thermokarstseen und ihren Zu- und Abflüssen sowie Proben aus dem Hinterland der Thermokarstseen und analysiere diese im Labor auf ihre DOC-Konzentration und andere hydrochemische Parameter (bspw. elektrische Leitfähigkeit und pH-Wert). Daraus lässt sich ableiten, welche Faktoren Einfluss auf die DOC-Konzentration haben, wie sich die DOC-Konzentration verändert, woher DOC in den jeweiligen Landschaften stammt und schafft einen Vergleich entlang des Arktischen Ozeans. Zu meinen Untersuchungsgebieten zählen das Lena Delta und die Bykovsky Halbinsel in Sibirien sowie ein Transekt zwischen Teshekpuk Lake und Toolik in Alaska. 

Schlüsselwörter: Thermokarstseen, gelöster organischer Kohlenstoff, Permafrostdegradation, Yedoma

Das Ziel meines Promotionsprojektes (Universität Potsdam) ist es, Permafrost Landschaftsdynamiken in der Arktis mit optischen Fernerkundungsbildern zu untersuchen. Ich werde Landsat und Sentinel-2 Daten für Zeitreihenanalysen kombinieren, um sowohl graduelle als auch abrupte Auftauprozesse in Nordsibirien zu identifizieren und kartieren. Diese Veränderungen und Prozesse können dann mit den oberflächennahen Kohlenstoffpooldynamiken in Verbindung gesetzt werden, um den Permafrost-Kohlenstoffkreislauf besser zu beschreiben. Der Fokus des Projektes liegt darauf Prozessierungsstrategien von großen Datenmengen zu entwickeln, um große Gebiete mit langen Zeitreihen zu untersuchen. Dafür wird auf Google Earth Engine, eine cloud-basierte Plattform für Erdsystemanalysen zurückgegriffen, welche die Möglichkeit bietet, auf globalem Maßstab Daten zu bearbeiten.

Kontakt: Alexandra Runge

Schlüsselwörter: Fernerkundung, Landschaftsdynamiken, Kohlenstoffpools, Google Earth Engine

Die globale Erwärmung wird auch in der Arktis weiter fortschreiten, was zu einer Verschlechterung der Permafrostböden führen wird. Dies führt zu großflächigen Bodensenkungen. Weite Regionen der Arktis sind mit eisreichen Schluffen bedeckt, die große Eiskeile, so genanntes Yedoma, enthalten. Die Bildung von Thermokarstseen ist eine der häufigsten Formen der Permafrostdegradierung. Dadurch können große Mengen von zuvor gebundenem Kohlenstoff mobilisiert und freigesetzt werden, was für den Kohlenstoffkreislauf von globaler Bedeutung ist.
Ziel dieser Forschung war es, das spätquartäre Ablagerungsmilieu und die organischen Kohlenstoffeigenschaften einer vom Thermokarst betroffenen Landschaft zu rekonstruieren. Die Feldarbeit wurde auf der Baldwin-Halbinsel während der West-Alaska-Sommerexpedition 2016 durchgeführt. Es wurden Yedoma- und Thermokarst-Expositionen und ein kurzer Thermokarst-Seekern beprobt. Sedimentologische und biochemische Parameter sowie Lipid-Biomarker wurden analysiert. Von der Halbinsel wurde mit Hilfe von Landsat-Bildern und einem digitalen Geländemodell eine Karte zur Klassifizierung der Landbedeckung erstellt. Es wurde eine Schätzung der OC-Menge auf der Halbinsel und des Verlustes seit dem Spätpleistozän vorgenommen.

Die Ergebnisse zeigen, dass die Yedoma- und Thermokarst-Ablagerungen in einer stabilen Ablagerungsumgebung akkumulierten. Das Yedom wurde unter trockeneren Bedingungen abgelagert. Der Kohlenstoff stammt hauptsächlich von terrestrischen Landpflanzen und wird aufgrund der schnellen Aufnahme des Kohlenstoffs nach der Ablagerung nur schlecht abgebaut. In den gefrorenen Ablagerungen auf der Baldwin-Halbinsel sind etwa 53 Mt organischer Kohlenstoff gespeichert, und es wird geschätzt, dass seit dem späten Pleistozän etwa 2 Mt verloren gegangen sind. Die Thermokarst-Vorkommen stellen die größte Kohlenstoffquelle für die zukünftige Kohlenstofffreisetzung dar.

Der Klimawandel, der zum Auftauen des Permafrosts führt, wird sich zuerst auf die von Yedoma und Thermokarst betroffenen Gebiete auswirken, da sie sich am Übergang von kontinuierlichem zu diskontinuierlichem Permafrost befinden. Wegen des hohen Eisgehalts der Ablagerungen auf der Baldwin-Halbinsel sind die Ablagerungen sehr anfällig und anfällig für das Auftauen des Permafrosts. Der geringe Grad der Degradation des gespeicherten Kohlenstoffs macht diese Kohlenstoff-Pools zu einer wichtigen Quelle für mikrobielle Veränderungen. Dies stellt einen wichtigen Eintrag von Kohlenstoff in den Kohlenstoffkreislauf dar.

Kontakt: Loeka Jongejans

Schlüsselwörter: Yedoma, Baldwin-Halbinsel, spätes Quartär, Ablagerungsumgebung, organischer Kohlenstoff

Theresa Henning (TU Dresden)

Carolin Geisler (HU Berlin)

Louise Farquharson (University of Alaska Fairbanks)

Kseniia Simonenkova (St. Petersburg State University, Russia + Uni Hamburg)

Alina Karpova (St. Petersburg State University, Russia + Uni Hamburg)

Prof. Dr. Lin Liu (Chinese University of Hong Kong)

Jie Chen (Chinese University of Hong Kong)

Prof Dr. Katey Walter Anthony (University of Alaska Fairbanks, USA)

Alexandr Kizyakov (Moscow State University, Moscow)

Alexandra Veremeeva (Soil Biology and Cryology Lab, Pushchino)

Sonja Liepe (Augsburg University)

Nina Nesterova (Lund University, Sweden)

Eva Gleisberg (Augsburg University)

Paul Göckeritz (University of Potsdam)

Till Hainbach (University of Potsdam)

Kerstin Schlobies (Catholic University of Eichstätt-Ingolstadt)

Julia Thom (University of Potsdam)

Samuel Stettner (University of Potsdam)

Frank Rosendahl (University of Potsdam)

Ann-Kathrin Lohse (University Hamburg)

Kontakt: Dr. Thomas Schneider v. Deimling

Riesige Mengen an gefrorenem Kohlenstoff lagern in Permafrostböden. In meinem Projekt untersuche ich, welche Bedeutung diese Vorkommen für die zukünftige Klimaentwicklung haben. Durch ein fortschreitendes Auftauen dieser Böden wird ein Teil dieses Kohlenstoffs mikrobiell zersetzt und entweicht als Treibhausgas in die Atmosphäre. Mit Simulationsmodellen berechne ich, welche Mengen an Kohlendioxid und Methan durch Permafrostauftauen freigesetzt werden können und welche zusätzliche Klimaerwärmung  dadurch zu erwarten ist.

Kontakt: Thomas Schneider von Deimling

Schlüsselwörter: Boden-Kohlenstoff, Treibhausgasemission, Permafrosttauen (Degradation), Modellsimulation, Klimaeffekt

Fernerkundung taubedingter Landschaftsveränderungen im arktischen Permafrost

Die Stabilität von eisreichem Permafrost und seine reliefbildende Funktion stehen im Mittelpunkt meiner Arbeit, die einen Multi-Sensor Fernerkundungsansatz verfolgt. Zeitreihen von hochauflösenden Satellitenbilddaten werden hierbei für Veränderungsanalysen von Thermokarst, -seen und taubedingter Erosion in entlegenen arktischen Regionen Sibiriens und Alaskas verwendet. Die während Expeditionen mit unseren Partnern durchgeführten Vermessungen werden als präzise Bodenreferenzdaten genutzt, um saisonale und langfriste Veränderungen zu erfassen.

Kontakt: Frank Günther

Schlüsselwörter: Thermokarstdynamik, Subsidenz, arktische Küstenerosion, Photogrammetrie, Fernerkundung