TREAT: Tipping points and resilience of mountain permafrost

Der alpine Permafrost, welcher beispielsweise in den europäischen Alpen vorkommt, ist aufgrund des Klimawandels großenVeränderungenunterworfen.Anmehreren Standorten zeigen Temperatursensoren in Bohrlöchern einen Anstieg der Temperatur im Untergrund an. Durch die Erwärmung des Untergrunds steigt die Tiefe, in der wir gefrorenes Gestein finden können, sowie der Verlust von Eis im Untergrund. Dies kann wiederum zu Felsstürzen und Bergstürzen führen, welche eine potenzielle Bedrohung für Infrastruktur und Menschenleben darstellen. Der erwartete weitere Anstieg der globalen Oberflächentemperatur, in Verbindung mitdemAuftreten extremer Temperaturereignisse wie Hitzewellen oder Dürren, erfordert ein besseres Verständnis der Verteilung des Eises im Untergrund und der Auftauraten. Direkte Messungen des Eisgehalts im Untergrund liefern nur Informationen am Ort der Bohrung und können nur einmal nach der Bohrung durchgeführt werden. Dies bedeutet, dass an einem bestimmten Ort nur einmal Informationen über den Eisgehalt im Untergund gewonnen werden können. Geophysikalische Methoden haben diese Einschränkung nicht wodurch sie eine mögliche Alternative bieten, um die Ausdehnung des Eises im Untergrund zu verstehen und insbesondere die Veränderungen des Eisgehalts im Laufe der Zeit zu überwachen. Geophysikalische Messungen liefern 2D- und 3D-Bilder des Untergrunds, die auf Veränderungen der physikalischen Eigenschaften der Gesteine und Böden hinweisen, die dann in Bezug auf den Eisgehalt interpretiert werden können. Bis heute gibt es jedoch kein allgemeingültiges Gesetz, mit dem sich geophysikalische Daten direkt in den Eisgehalt umrechnen lassen. Im Rahmen dieses Projekts schlagen wir eine Reihe von Aktivitäten vor, die es ermöglichen sollen, aus geophysikalischen Überwachungsmessungen Schwankungen der Temperatur und des Eisgehalts zu ermitteln. Insbesondere planen wir, die Modellierungswerkzeuge für die Interpretation geophysikalischer Bilder in Bezug auf den Wasser- und Eisgehalt zu verbessern. Wir planen, diese neuen Werkzeuge für die Analyse bestehender Aufzeichnungen aus den europäischen Alpen sowie fürneue Überwachungsdatensätze anzuwenden. Auf der Grundlage unserer Analyse wollen wir die folgenden kritische Fragen beantworten: (a) ob der Gebirgspermafrost feuchter (durch zusätzlichen Wassereintrag aus schmelzendem Bodeneis) oder trockener wird (durch direkten Abfluss des Schmelzwassers und verstärkte Verdunstung aufgrund der Klimaerwärmung), (b) ob es substratspezifische Kipppunkte gibt, die zu irreversiblem Auftauen des Permafrosts führen, und (c) welche Landformen am widerstandsfähigsten gegenüber der Klimaerwärmung sind und daher in Zukunft eine wichtige Rolle für regionale hydrologische Systeme spielen könnten.