Marine Geophysik und Hydroakustik

BOPCATS

Zusammenfassung

Beaufort Offshore Permafrost and gas hydrates – Climate change impact on Arctic Transgressed continental Shelves (BOPCATS)

Arktische Schelf Gebiete mit Wassertiefen von weniger als 100 m 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 durchschnittlich -20°C oder weniger ausgesetzt. Dies führte zur Ausbildung von Permafrost und Gashydraten. 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).
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Die Zielsetzung dieses Projektes 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 zum ersten Mal Methanaustritte am Meeresboden mit hydro-akustischen Methoden quantifiziert werden. Unsere Arbeitsgruppe wurde eingeladen an einer 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. Diese Ausfahrt und Beteiligung mit Ozeanbodenseismometern (OBS) vom GEOMAR ermöglicht es uns drei kritische Fragen zu marinem Permafrost und Gashydraten 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 Gashydratvorkommen 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 dem 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.

Projektbeteiligte: Michael Riedel (GEOMAR), Sebastian Krastel, Henrik Grob

Partnerinstitutionen:

  • GEOMAR Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Kiel
  • Geological Survey of Canada
  • Korea Polar Research Institute