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Projekt CARVE untersucht tauenden Permafrostboden

Der Permafrostboden in den arktischen Breiten ist ein wichtiger Forschungsgegenstand beim Klimawandel. Der auftauende Boden könnte erhebliche Mengen der beiden Treibhausgase Kohlendioxid und Methan freisetzen und so vermutlich die globale Erwärmung beschleunigen. Bisher ist jedoch nicht annähernd klar, um welche Menge genau es sich handeln könnte.

Forscher schätzen, dass sich im Permafrostboden über Jahrmillionen die unvorstellbare Menge von 1.400 bis 1.850 Milliarden Tonnen Kohlenstoff in organischer Materie angesammelt hat. Das entspricht etwa der Hälfte der organischen Materie, die weltweit im Erdboden gespeichert ist. Zum Vergleich: Etwa 350 Milliarden Tonnen Kohlenstoff wurden seit den 1850er Jahren insgesamt durch menschliche Aktivitäten in die Atmosphäre geblasen. Ein Großteil dieser Materie, die durch das kalte Klima in der Arktis nicht abgebaut werden kann, befindet sich in den obersten 3 Metern des Bodens. Doch der Permafrostboden hat sich in den letzten 30 Jahren deutlich erwärmt, etwa um 1,5 bis 2,5 Grad, viel stärker als die Lufttemperatur.

NASA-Forschungsflugzeug C-23Um den genauen Status des Permafrostbodens und seiner Treibhausgasemissionen zu erforschen, betreibt die NASA seit dem Jahre 2011 ein Projekt namens CARVE (Carbon in Arctic Reservoirs Vulnerability Experiment), an dem 12 Forschungsinstitute beteiligt sind. Im Jahre 2013 sind sieben monatliche Flugzeug-Messkampagnen über den arktischen Regionen von Alaska zu allen Jahreszeiten geplant. Von Fairbanks, Alaska aus startet die NASA mit einem Spezial-Flugzeug vom Typ C-23 und fliegt dann bis zu 8 Stunden pro Tag über Tundra, Permafrostböden, Wälder, Torfland und Feuchtgebiete.

Die Flüge erfolgen die meiste Zeit in nur etwa 150 Metern Höhe. Dies erlaubt es den Wissenschaftlern, mit Hilfe eines hochempfindlichen Spektrometers kleinräumige Unterschiede im Kohlendioxid-, Methan- und Kohlenmonoxidgehalt der Atmosphäre zu messen. Nur gelegentlich werden kurzzeitig größere Höhen geflogen, um Hintergrunddaten zu sammeln. Dieses Spektrometer ist die Flugzeug-Version des neuen NASA-Satelliten “Orbiting Carbon Observatory-2” (OCO-2), der 2014 gestartet werden soll.

Außerdem werden bei den Flügen direkt Luftproben genommen, die dann später ausgewertet und mit den Spektrometermessungen verglichen werden. Auch Vor-Ort-Messungen am Boden sind ein wichtiger Baustein bei diesem Projekt, um die Flugzeugmessungen kalibrieren zu können.


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