Permafrost und Gas-Hydrate in der Beaufort See - Einfluss des Klimawandels auf arktische Schelfgebiete

• Antragsteller: Professor Dr. Sebastian Krastel; Dr. Michael Riedel
• Fachliche Zuordnung: Physik des Erdkörpers
• Förderung: Förderung von 2019 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 425875279

Arktische Schelfgebiete mit Wassertiefen von weniger als 100 Meter umfassen etwa 30% des Arktischen Ozeans. Während des Quartärs erfuhren diese Gebiete einen dynamischen Wechsel an Klimabedingungen. In Phasen niedrigen Meeresspiegels lagen die Schelfgebiete trocken und waren Lufttemperaturen von -20°C oder weniger ausgesetzt. Dies führte zur Ausbildung von Permfrost und Gas-Hydraten. Hingegen führte eine Erwärmung des Klimas zu einem Meeresspiegelanstieg und damit zur Zersetzung von Permafrost und Hydraten. Dieser ständige Wechsel hatte einen starken Einfluss auf die Geologie der Schelf- und Schelfrandgebiete. Sedimenttypen ändern sich lateral schnell und wechselnde Ablagerungsbedingungen führen zu Veränderungen der Fluidaufstiegspfade und Sedimentkonsolidierung. Damit verbunden sind weitreichende und bis in die heutige Zeit wirksame Geogefahren (z.B. Hangrutschungen). Die Zielsetzung dieses Antrages ist darauf ausgerichtet, ein besseres Verständnis zu erhalten, wie die klimatisch bedingte Permafrost- und Gashydratzersetzung in der südlichen Beaufort See vorangeschritten ist. Des Weiteren sollen in dem kanadischen Arbeitsgebiet zum ersten Mal Methanaustritte am Meeresboden mit hydro-akustischen Methoden quantifiziert werden. Unsere Arbeitsgruppe wurde eingeladen im Herbst 2019 an der nächsten Reise des Eisbrechers ARAON des Korean Polar Research Institute (KOPRI) teilzunehmen. Die Reise wird von KOPRI und dem Geological Survey of Canada (GSC) unterstützt und teilfinanziert. Wir beantragen mit diesem Projekt zusätzliche Mittel, um während dieser Reise neue seismische und akustische Daten zu erfassen und auszuwerten. Diese Ausfahrt und Beteiligung mit Ozeanbodenseismometern (OBS) vom GEOMAR ermöglicht es uns drei kritische Fragen zu marinem Permafrost und Gas-Hydraten in der Arktis am Beispiel der südlichen kanadischen Beaufort See zu erforschen: (1) Wie weit ist der marine Permafrost, vor allem an der Schelfkante, verbreitet und was sind die Konzentrationen an Wassereis im Sediment? (2) Wo sind Gas-Hydrat-Vorkommen am Schelf und im Tiefwasserbereich, und welche Konzentrationen werden im Untergrund erreicht? (3) Wie hoch ist der Methanausstoß am Meeresboden, wie stark variiert dieser lateral, und wie viel von diesem Methan gelangt in die Atmosphäre? Mithilfe der OBS werden neue, bisher nicht vorhandene refraktionsseismische Daten erfasst, welche zusammen mit einem Mehrkanal-Streamer dazu genutzt werden um die Konzentration an Eis und Hydrat im Untergrund abzuschätzen. Diese Daten werden durch hochauflösende sedimentakustische Abbildungsverfahren ergänzt. Akustische Daten über Methangas in der Wassersäule werden dazu genutzt um den Gasfluß zu quantifizieren. Diese Abschätzungen werden durch weitere Messungen an Bord (z.B. Eigenschaften und Zusammensetzung des Meerwassers und Atmosphäre) vervollständigt.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen