Was ist Permafrost?

Die Menschen im Norden kennen diese Erfahrung: Wenn man im Winter, wenn die Temperaturen unter null Grad Celsius fallen, im Freien nach Erde gräbt, stellt man fest, dass die ursprünglich weiche Erde mittlerweile sehr hart geworden ist und beim Spatenstich oft nur noch ein weißer Fleck übrig bleibt.

Wer vorsichtig ist, wird feststellen, dass sich in diesen harten Böden einige kleine Eiskristalle befinden. Und wenn Sie nicht entmutigt werden und weiter graben, werden Sie feststellen, dass diese Schicht aus hartem Boden nicht sehr dick ist und sich darunter relativ lockerer Boden befindet. Diese eiskristallhaltige Bodenschicht ist Permafrost.

Abbildung 1: Gefrorene Zone

(Bildquelle: Veer-Fotogalerie)

Warum entsteht Permafrost?

Der Boden enthält mehr oder weniger Wasser. Wenn die Temperatur auf null Grad oder darunter fällt, verfestigt sich das Wasser im Boden zu Eis, wodurch der Boden gefriert und Permafrost entsteht.

Aber warum sehen wir nur eine Schicht Permafrost, anstatt dass er vollständig gefroren ist?

Die Erde unter unseren Füßen hat eine ganz besondere Eigenschaft: An ihrer Oberfläche nimmt die Temperatur mit zunehmender Tiefe ab, ab einer bestimmten Tiefe nimmt ihre Temperatur jedoch nicht mehr ab, sondern bleibt das ganze Jahr über im Wesentlichen konstant. Wissenschaftler nennen diese Schicht die isotherme Schicht. Wenn sich die Bodenschicht unterhalb der isothermischen Schicht dem Erdmittelpunkt nähert, steigt ihre Temperatur allmählich an.

Daraus lässt sich schlussfolgern, dass Permafrost eine besondere Art von Boden ist, der Temperaturen unter null Grad Celsius aufweist und Eis enthält.

Daher unterscheidet sich Permafrost von gewöhnlichem Löss, Schwarzerde und Roterde. Es handelt sich um eine Art gefrorener Boden. Bei dem gefrorenen Boden kann es sich um Schwarzerde oder Löss handeln. Natürlich gibt es weniger gefrorene rote Erde, da rote Erde hauptsächlich im Süden vorkommt und die Temperatur im Süden nicht oft unter null Grad Celsius liegt.

Abbildung 2. Die Landtemperatur ändert sich mit der Tiefe

(Bildquelle: Referenz [1])

Es gibt mehr als eine Art von gefrorenem Boden

Der oben erwähnte Permafrost ist nur eine Art von Permafrost. Wenn es wärmer wird, wird dieser Permafrost schmelzen. Wir nennen diesen Permafrost saisonalen Permafrost.

Darüber hinaus gibt es an manchen Orten eine Art gefrorenen Boden, der viele Jahre überdauern kann, ohne zu schmelzen: den Permafrost . Da in der Arktis oder auf dem Qinghai-Tibet-Plateau die Temperaturen dort das ganze Jahr über unter null Grad Celsius liegen, schmilzt der Permafrost nicht das ganze Jahr über. Selbst in wärmeren Jahren schmilzt nur eine kleine Schicht auf der Oberfläche.

Abbildung 3 Permafrost

(Bildquelle: Wikipedia)

Verteilung des gefrorenen Bodens in meinem Land

Der Permafrost meines Landes wird in Permafrost in hohen Breiten und Permafrost in großen Höhen unterteilt.

Der Permafrost in den hohen Breiten konzentriert sich hauptsächlich im Großen und Kleinen Khingan-Gebirge und bedeckt eine Fläche von 380.000 bis 390.000 Quadratkilometern. Der Permafrost in hohen Breiten befindet sich am südlichen Rand des eurasischen Permafrosts. Seine flächenhafte Verteilung folgt der Breitengradzonierung, das heißt, je höher die Höhe, desto größer die Permafrostfläche und desto dicker die Dicke.

Hochgelegener Permafrost ist auf dem Qinghai-Tibet-Plateau, im Altai-Gebirge, im Tianshan-Gebirge, im Qilian-Gebirge, im Hengduan-Gebirge, im Himalaya und in einigen Bergregionen im Osten wie dem Changbai-Gebirge, dem Huanggangliang-Gebirge, dem Wutai-Gebirge und dem Taibai-Gebirge verbreitet. Die Entstehung und Existenz von Hochgebirgspermafrost wird durch die lokale Höhenlage bestimmt.

Bild

Abbildung 4 Himalaya

(Bildquelle: Wikipedia)

Permafrost-Tour

Beginnen wir nun in Nenjiang, einer Stadt im Norden der Songnen-Ebene, und untersuchen den Permafrost der Welt von Süden nach Norden.

In Nenjiang finden wir viele gefrorene Gebiete, was darauf hindeutet, dass wir die südliche Grenze des Permafrosts erreicht haben. Wenn wir weiter Richtung Norden fahren und das nördlichste Ende der Eisenbahnlinie unseres Landes erreichen, werden wir feststellen, dass der Permafrost, der ursprünglich in Blöcken auftrat, nun zu einem Stück verbunden ist und die Dicke des Permafrosts auf 50 bis 120 Meter zugenommen hat.

Fahren Sie weiter nach Norden und erreichen Sie den Polarkreis. Wir werden feststellen, dass die ursprünglichen, hoch aufragenden alten Bäume verschwunden sind und stattdessen eine Tundralandschaft entstanden ist. Hier hat sich die Dicke des Permafrosts auf 200 bis 600 Meter erhöht, an manchen Stellen erreicht sie sogar 1.000 Meter.

Wenn Sie weiter nach Norden gehen, erreichen Sie das Ende dieser Reise – die Küste des Arktischen Ozeans. Das Klima hier ist extrem kalt und die Permafrostschicht ist 400 bis 900 Meter dick. Dies ist der Ort mit dem dicksten Permafrost der Welt, wobei die dickste Stelle 1.400 Meter erreicht.

Natürlich gibt es neben diesen Orten noch viele andere Orte, an denen Permafrost existiert. Da die südliche Hemisphäre über eine geringere Landfläche verfügt, ist Permafrost hauptsächlich auf dem eurasischen Kontinent und im nördlichen Teil Nordamerikas verbreitet. Wir wissen auch, dass die Temperatur umso niedriger ist, je höher man kommt. Daher liegt die Temperatur auf einigen Hochgebirgen das ganze Jahr über unter null Grad Celsius. Daher gibt es Permafrost auch auf hohen Bergen und Hochebenen in mittleren und niedrigen Breiten, wie etwa in den Anden in Amerika und am Kilimandscharo in Afrika.

Abbildung 5 Globale Kryosphäre, wobei die letzten drei Elemente im Diagramm die globale Permafrostverteilung darstellen

(Bildquelle: Umweltprogramm der Vereinten Nationen)

Abschluss

Im Leben haben wir nicht viele Gelegenheiten, den Permafrost kennenzulernen, aber dicke Schichten aus unterirdischem Eis sind die Hauptursache für Schäden an verschiedenen technischen Bauwerken. Die Ökologie von Permafrostgebieten ist sehr fragil und kann durch äußere Einflüsse leicht geschädigt werden. Daher ist die Erforschung des Permafrosts eine Voraussetzung für die Aufrechterhaltung seiner ökologischen Sicherheit, die Förderung des Baus großer Projekte in Permafrostgebieten und die Verhinderung von Katastrophen. Zum Schutz des Permafrosts brauchen wir Ihre Unterstützung.

Quellen:

[1] Ashrafian, Touraj & Moazzen, Nazanin & Haghlesan, Masoud. (2011). Menschlicher Komfort in unterirdischen Gebäuden.

Produziert von: Science Popularization China

Autor: Earth Story Team

Hersteller: China Science Expo