Die sich überschneidenden Auswirkungen des Anstiegs des Meeresspiegels, des Absinkens des Permafrostbodens und der Erosion könnten zu einem Landverlust in den arktischen Küstenregionen führen, der den Landverlust durch jede einzelne dieser Klimagefahren in den Schatten stellt. Das ist das Ergebnis einer Studie unter Beteiligung des Alfred-Wegener-Instituts, die jetzt in der der Zeitschrift Proceedings of the National Academy of Sciences veröffentlicht wurde.
Während 75 Jahre Luft- und Satellitenbeobachtungen gezeigt haben, dass die Küstenerosion eine zunehmende Gefahr in der Arktis darstellt, wurden andere Gefahren - einschließlich der kumulativen Auswirkungen des Anstiegs des Meeresspiegels und des Absinkens des Permafrostbodens - bisher weniger beachtet. Dies hat eine Bewertung der Auswirkungen dieser Prozesse im Vergleich zur Küstenerosion und in Kombination mit ihr verhindert.
Eine neue Studie von Forschenden der Woods Hole Oceanographic Institution (WHOI), des Alfred-Wegener-Instituts, Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung (AWI) und anderer akademischer Einrichtungen konzentriert sich auf die arktische Küstenebene (Arctic Coastal Plain, ACP) in Alaska, eine mehr als 60.000 Quadratkilometer große, niedrig gelegene und von eisreichem Permafrost geprägte Landschaft, die mit zu den höchsten Raten von Meeresspiegelanstieg und Küstenerosion in der Arktis gehört.
„Unsere Ergebnisse verdeutlichen die Risiken, die sich aus der Kombination von Klimagefahren für die Küstengemeinden ergeben, und unterstreichen die Notwendigkeit einer anpassungsfähigen Planung für die arktischen Gemeinden in den Zonen des Landverlustes im 21. Jahrhundert“, heißt es in der Studie. „Zusammengesetzte Klimaauswirkungen beschleunigen den Wandel an den Küsten“, sagt der Hauptautor der Studie, Roger Creel, ein Postdoktorand in der Abteilung für Physikalische Ozeanographie des WHOI. „Es gibt diese nichtlineare Beschleunigung der Auswirkungen auf die Küsten, die wir an Orten wie Nordalaska erwarten sollten.“
„Die Ergebnisse dieser Studie zeigen eine noch nie dagewesene Veränderung der arktischen Küsten Alaskas. Bis zum Jahr 2100 werden die kombinierten Auswirkungen der Küstenerosion, des Anstiegs des Meeresspiegels und des Absinkens des Permafrostbodens die Küstenlinie des North Slope wahrscheinlich ins Landesinnere verlagern, wie es seit der letzten Zwischeneiszeit vor über 100.000 Jahren nicht mehr der Fall war“, sagte der Mitautor der Studie, Benjamin Jones, wissenschaftlicher Mitarbeiter am Institute of Northern Engineering an der University of Alaska Fairbanks. „Diese Ergebnisse stellen einen Paradigmenwechsel in der Arktis des 21. Jahrhunderts dar und unterstreichen die dringende Notwendigkeit von Anpassungsstrategien, um gefährdete Gemeinden und Infrastrukturen angesichts dieser kumulativen Klimagefahren zu schützen.“
Die Studie nutzte die 5-Meter-Topographie, satellitengestützte Schätzungen der Tiefe von Küstenseen und empirische Abschätzungen der Landabsenkung aufgrund des Auftauens von Permafrostböden, zusammen mit Projektionen der Küstenerosion und des Meeresspiegelanstiegs für mittlere und hohe Emissionsszenarien aus dem 6. Weltklimabericht.
„Diese Forschungsarbeit unterstreicht den Wert einer disziplinübergreifenden Zusammenarbeit, um robustere Projektionen für die Entwicklung der arktischen Küsten im kommenden Jahrhundert zu erstellen“, sagt Mitautorin Julia Guimond, wissenschaftliche Mitarbeiterin in der Abteilung für angewandte Ozeanphysik und Ingenieurwesen des WHOI. „Unsere Arbeit zeigt, dass bis zum Jahr 2100 der gesamte Landverlust die Erosionsverluste um das bis zu Achtfache übersteigen wird. Wir konzentrieren uns hier auf die Prozesse, die die arktische Küstenebene Alaskas betreffen, aber eine wichtige Erkenntnis ist, dass sich die Auswirkungen mehrerer Gefahren summieren, und das gilt für die Planung der Widerstandsfähigkeit von Küsten auf der ganzen Welt.“
„Entlang der eisreichen Permafrostküsten sinkt die Landoberfläche schneller als der Meeresspiegel steigt. In den kommenden Jahrzehnten wird das Absinken des Permafrostbodens die Küstenlinie weiter ins Landesinnere verlagern als die Küstenerosion oder der Anstieg des Meeresspiegels allein. Dieses Absinken wird langfristig die Veränderungen an den arktischen Küsten dominieren“, sagte Mitautor Paul Overduin, leitender Wissenschaftler am Alfred-Wegener-Institut in Potsdam.
Roger Creel sagte, dass die Auswirkungen des Absinkens des Permafrostbodens den Menschen im Norden Alaskas vertraut sind. Er fügt jedoch hinzu, dass Behörden in den USA viele ihrer Ressourcen auf der Grundlage veröffentlichter Literatur zuweisen. „Diese Stellen, die über eine Menge Ressourcen verfügen, haben dem Absinken des Permafrostbodens als Ursache für die Veränderung der Küsten nicht genügend Aufmerksamkeit geschenkt. Diese Studie ist ein Weckruf, um das Gespräch zu erweitern.“
Eine arktische Küstenlinie, die von Überschwemmungen beherrscht wird, werde neue Herausforderungen für die Gemeinden mit sich bringen, deren Heimat - einschließlich der Infrastruktur, der Jagdgebiete, der Zugangswege für Subsistenzwirtschaft, der Kulturerbestätten, der Landschaften und des Bodens selbst - verschwände, heißt es in der Studie. „Künftige Forschungen über die Entwicklung der arktischen Küsten sollten sich an den Bedürfnissen dieser Gemeinden orientieren, die Unterstützung benötigen, um auf den hier projizierten Paradigmenwechsel im arktischen Küstenwandel des 21. Jahrhunderts zu reagieren.“
Originalpublikation:
Roger Creel, Julia Guimond, Benjamin Jones, David M. Nielsend, Emily Bristol, Craig E. Tweedie, und Pier Paul Overduin: Permafrost thaw subsidence, sea-level rise, and erosion are transforming Alaska’s Arctic coastal zone; PNAS (2024). DOI:10.1073/pnas.2409411121
Diese Studie wurde durch ein Woods Hole Oceanographic Institution Postdoctoral Scholarship und den President's Innovation Fund, Zuschüsse der U.S. National Science Foundation und der Deutschen Forschungsgemeinschaft im Rahmen der deutschen Exzellenzstrategie finanziert. Zusätzliche Unterstützung wurde durch einen Broad Agency Announcement Award des U.S. Army Corps of Engineers' Engineer Research and Development Center - Cold Regions Research and Engineering Laboratory gewährt.