Neue Diskussion über die Erwärmung in der Arktis

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Ein Forscherteam vom MIPT hat kürzlich eine neue Erklärung für die schnelle Erwärmung der Arktis in Diskussion gebracht. In seiner kürzlich erschienenen Arbeit in Geosciences ursprünglich vom Russian Science Foundation (Grant Nr. 20-17-00140) stellt er in Diskussion, dass die Erwärmung durch eine Reihe großer Erdbeben ausgelöst worden sein könnte.

Das Abschmelzen der Arktis ist einer der Faktoren, die die Klimaerwärmung, durch Freisetzung von Methan aus Permafrost und metastabilen Gashydraten in der Schelfzone, antreiben. Die Ursächlichkeit des Abschmelzens wird im Allgemeinen den menschlichen Aktivitäten, durch Freisetzung von Emissionen, zugesprochen. Diese Ansicht erklärt jedoch nicht, warum die Temperaturen manchmal ziemlich abrupt ansteigen. Seit Forscher damit begonnen haben, die Temperaturen in der Arktis zu überwachen, hat die Region zwei Perioden abrupter Erwärmung erlebt: zuerst in den 1920er und 1930er Jahren und dann ab 1980 und bis Dato.

Leopold Lobkovsky, Autor dieser beschriebenen Studie, ist Mitglied der Russischen Akademie der Wissenschaften und Leiter des MIPT-Labors für geophysikalische Forschung an den arktischen und kontinentalen Rändern des Weltozeans. In seiner Arbeit stellte der Wissenschaftler die Hypothese auf, dass die ungeklärten abrupten Temperaturänderungen durch geodynamische Faktoren ausgelöst worden sein könnten. Insbesondere wies er auf eine Reihe großer Erdbeben im Aleuten- oder Aleuten-Kommandeur-Inselbogen, hin, der der Arktis am nächsten liegt.

Die Aleuten Bogen sind eine gebirgige Inselkette (bis 2.861 Meter hoch), die nur eine recht spärliche Vegetation aufweisen, sind vulkanischen Ursprungs sind und zum nördlichen Teil des pazifischen Feuerrings gehören

Um seine Hypothese zu überprüfen, musste Lobkovsky drei Fragen beantworten. Erstens, fielen die Daten der großen Erdbeben mit Temperatursprüngen zusammen? 

Zweitens: Welcher Mechanismus ermöglicht es den lithosphärischen Störungen, sich über mehr als 2.000 Kilometer von den Aleuten in die arktische Schelfregion auszubreiten? 

Drittens, wie verstärken diese Störungen die Methanemissionen?

Die Antwort auf die erste Frage kam aus der Analyse historischer Daten. Es stellte sich nämlich heraus, dass der Aleuten bogen im 20. Jahrhundert tatsächlich Schauplatz zweier großer Erdbeben war. Das erste begann mit einer Stärke von 8 im Jahr 1899 im östlichen Teil des Aleuten Bogens, gefolgt von zwei weiteren großen Erdbeben im westlichen Teil der Inseln mit einer Stärke von 8,3 und 8,4. Die zweite Serie begann 1957 mit einem Erdbeben der Stärke 8,6, gefolgt vom Erdbeben der Stärke 9,3 in Alaska im Jahr 1964. Im folgenden Jahr erschütterte ein Erdbeben der Stärke 8,7 den westlichen Teil des Bogens. Jedes dieser verheerenden seismischen Ereignisse hatte unterirdische Quellen, die sich über Hunderte von Kilometern erstreckten. Jedes von ihnen ging einem plötzlichen Temperaturanstieg um etwa 15 bis 20 Jahre voraus.

Noch eine Anmerkung: 1899, 1957, 1964 befanden wir uns jeweils in einem Solaren Minimum. Besonders Jahre niedrigerer Sonnenaktivität, werden immer von normabweichenden seismischen Aktivitäten gekennzeichnet.

Zur Beantwortung der zweiten Frage war ein Modell der Anregungsdynamik der Lithosphäre erforderlich. Das vom Forscher verwendete Modell beschreibt die Ausbreitung sogenannter tektonischer Wellen und sagt voraus, dass diese sich mit etwa 100 Kilometern pro Jahr fortbewegen sollten. Dies stimmt mit der Verzögerung zwischen jeder der großen Erdbebenserien und der anschließenden Temperaturerhöhung überein, da diese tektonischer Wellen ca. 15 bis 20 Jahre brauchten, um über eine Entfernung vom 2.000 Kilometer zurückzulegen.

Um die dritte Frage zu beantworten, schlug der Forscher folgende Erklärung vor: Die in der Schelfzone eintreffenden Verformungswellen verursachen geringfügige zusätzliche Spannungen in der Lithosphäre, die ausreichen, um die innere Struktur der metastabilen Gashydrate und des Permafrosts, der das eingefangene Methan speichert, zu destabilisieren. Dadurch wird Methan in das Wasser des Schelfs und in die Atmosphäre freigesetzt, was aufgrund des sog. Treibhauseffekts zu einer Klimaerwärmung in der Region führt.

„Es gibt eine klare Korrelation zwischen den großen Erdbeben im Aleutenbogen und den Phasen der Klimaerwärmung. Es gibt einen Mechanismus zur physikalischen Übertragung der Spannungen in der Lithosphäre mit den entsprechenden Geschwindigkeiten. Und diese zusätzlichen Spannungen können metastabile Gashydrate und Permafrost zerstören. Jede der drei Komponenten in diesem Schema ist logisch und eignet sich für mathematische und physikalische Erklärungen. Damit wird eine bekannte Tatsache, nämlich die der plötzlichen Ansteigenden Temperaturanomalien in der Arktis, erklärt. Dies wurde in den vorherigen Modellen nicht berücksichtigt, kommentierte Lobkovsky.

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