Geokryologie

Die Geokryologie (von geo..., kryo... und ...-logie) ist ein Zweig der Geologie und Kryologie (Frostlehre, Eiskunde), der die Permafrostzone untersucht. Gefrorener Boden ist das Ergebnis kalten Klimas und einer Vielzahl von Umweltfaktoren. Die Geokryologie untersucht die Phänomene des anhaltenden Frostes wie saisonal gefrorenes Gestein, kryogene geologische Prozesse und Phänomene. Dadurch ist sie weiter gefasst als die Permafrostwissenschaft bzw. Permafrostforschung.

Schmelzende Pingos in der Nähe von Tuktoyaktuk, Northwest Territories, Kanada (die gesamte Oberfläche ist von Eiskeilpolygonen durchzogen)
Blick auf die Küstenformationen der Stolbowoi-Insel in der arktischen Laptewsee. Man beachte die Polygone unten links und die kegelförmigen Hügel entlang des Meeresufers.
Sortierte Steinringe auf Spitzbergen

Der Beginn der Geokryologie als Wissenschaft darf mit dem Erscheinen des Buches von M. I. Sumgin (1873–1942) angesetzt werden.

Karl Ernst von Baer 1840
Michail Iwanowitsch Sumgin

Geschichte

Der Wissenschaftszweig ist ein Teilgebiet der physischen Geographie und damit der Geowissenschaften, das sich mit der Untersuchung von Frost und dauerhaft gefrorenen Böden befasst, einschließlich der Untersuchung der Gefrier- und Auftauvorgänge sowie der technischen Vorrichtungen und Techniken, die zur Bewältigung der physikalischen Probleme unter solchen Bedingungen eingesetzt werden können. Die in Russland begründete Geokryologie ist einer der jüngsten Zweige der Geographie, dessen Inhalte sich mit der Bodenkunde und der Glaziologie vermischt haben, der sich aber zu einer Wissenschaft oder einem Zweig innerhalb der physischen Geographie entwickelt hat. Eine der ersten Beschreibungen des Permafrostes stammt von den russischen Entdeckern des 17. Jahrhunderts, die die Weiten Sibiriens eroberten. Die ungewöhnliche Beschaffenheit des Bodens wurde zuerst von dem Kosaken Ja. Swjatogorow festgestellt und wurde von den Pionieren der von Semjon Deschnjow und Iwan Rebrow organisierten Expeditionen genauer untersucht. In besonderen Mitteilungen an den russischen Zaren wiesen sie auf das Vorhandensein besonderer Taigazonen hin, in denen selbst im Hochsommer der Boden maximal zwei Arschin tief auftaue. Die Woiwoden des Lena-Gebietes Pjotr Golowin und Matwei Glebow berichteten 1640 an den Zaren, dass der Boden auch mitten im Sommer nicht auftaue.

Permafrostverbreitungsgebiete in Eurasien, Karl Ernst von Baer, Faksimile von 1843
Südgrenzen der Permafrostverbreitung in Eurasien nach Karl Ernst von Baer (1843) und anderen Autoren. Die Südgrenzen nach Baer (1843) stimmen weitgehend überein mit den aktuellen Grenzen nach Jerry Brown (1998). Die Permafrostgebiete der zentralasiatischen Hochgebirge fehlen bei Baer. Karte aus Lorenz King (Hrsg.), 2001.

1828 begann Fjodor Schergin mit dem Abteufen eines Schachtes in Jakutsk. Er brauchte 9 Jahre, um eine Tiefe von 116,4 Metern zu erreichen. Der Schergin-Schacht versank ständig im gefrorenen Boden, ohne dass eine einzige Grundwasserader zum Vorschein kam. In den 1840er Jahren maß Alexander Theodor von Middendorff die Temperatur in einer Tiefe von 116 m. Seither wird die Frage nach der Existenz von „Permafrost“ nicht mehr ernsthaft gestellt.

Bereits im Jahr 1843 verfasste Karl Ernst von Baer unter dem Titel Materialien zur Kenntnis des unvergänglichen Boden-Eises in Sibirien die weltweit erste Dauerfrostbodenkunde, und 1842/43 lag von ihm auch ein druckfertiges Typoskript mit 218 Seiten und einer Permafrostkarte Eurasiens vor. Der von Karl Ernst von Baer geförderte Alexander von Middendorff lieferte dazu durch seine Sibirienreise viele geothermische Beobachtungen. Die zwei druckfertigen Exemplare blieben jedoch mehr als 150 Jahre in einem Nachlass verschollen. Ihre Entdeckung durch Erki Tammiksaar und die kommentierte Veröffentlichung in den Bibliotheksbeständen des Archivs der Universität Gießen im Jahr 2001 waren eine wissenschaftliche Sensation.

Die wissenschaftliche Erforschung des Permafrosts wurde erst im 19. Jahrhundert aufgenommen, vor allem in Russland. Diese „späte“ Entwicklung als Wissenschaft ist darauf zurückzuführen, dass der Permafrost als Hauptgegenstand der Geokryologie in oft wenig besiedelten Gebieten vorkommt und zudem meist durch die Auftauschicht bedeckt wird. Die Begriffe für verschiedene Phänomene im Permafrost wie Permafrostbodeneis, dauerhaft gefrorene Böden, geokryologische Merkmale geokryologischen Ursprungs (vereiste Hügel, polygonale Tundra) sind ebenfalls jüngeren Datums. Einige Begriffe der Geokryologie wie Pingo, Palsa, taryn, baidzherakh usw. stammen aus den lokalen Sprachen der Menschen, die in Permafrostgebieten leben. Der Begriff „Permafrost“ als spezifisches geologisches Phänomen wurde 1927 von M. I. Sumgin, dem Begründer der Schule der sowjetischen Permafrostforscher, in den wissenschaftlichen Sprachgebrauch eingeführt.

In Nordamerika begann die Permafrostforschung nach dem Zweiten Weltkrieg mit der Gründung des Cold Regions Research and Engineering Laboratory (CRREL), einer Abteilung der US-Army. Man erkannte, dass das Verständnis des gefrorenen Bodens und des Permafrosts in den strategischen Gebieten des Nordens während des Kalten Krieges von wesentlicher Bedeutung ist. Besondere Bedeutung erhielten diese Arbeiten bei der Erstellung der Distant Early Warning Line. In der Sowjetunion verfolgte das nach dem sowjetischen Geologen Pawel Iwanowitsch Melnikow (1908–1994) benannt Melnikow-Permafrost-Institut in Jakutsk ähnliche Ziele. Der erste größere Kontakt zwischen hochrangigen russischen und amerikanischen Forschern nach dem Zweiten Weltkrieg fand im November 1963 in Jakutsk statt, doch Baers Permafrostlehrbuch blieb weiterhin unentdeckt.

Der kanadische Geologe J. Ross Mackay (1915–2014), der sich mit der Geologie des Permafrostes befasste, war Ehrenmitglied der Chinesischen Gesellschaft für Geokryologie. Ein neueres englischsprachiges Übersichtswerk zur Geokryologie stammt von den Autoren Stuart A. Harris, Anatoli Brouchkov und Cheng Guodong 成国栋 (2018).

Forschungsmethoden

Zur Untersuchung der permafrostgeologischen Struktur von Permafrostgebieten werden in der Regel eine Reihe von Untersuchungen durchgeführt, darunter geokryologische Bohrungen; Probenahme und Untersuchung der Eigenschaften von geschmolzenen und gefrorenen Bodenmonolithen; Laboruntersuchungen von Böden; Studien zur Gaszusammensetzung; elektromagnetische Sondierung; mathematische Modellierung der Dynamik der Permafrostdicke.

Wissenschaftliche Organisationen

historisch

bestehende

Personen

Siehe auch

Literatur

Einzelnachweise und Fußnoten

  1. ↑ russisch Геокриология / Geokriologija, wiss. Transliteration Geokriologija; engl. geocryology
  2. ↑ Von griech. κρύος Frost, Eis.
  3. ↑ vgl. de.rbth.com: Mitten im Klimawandel: Was passiert, wenn Permafrost taut? (Anna Sorokina - nach Nikita Tananajew, Hydrologe am Permafrost-Institut in Jakutsk)
  4. ↑ Геокриология (Memento des Originals vom 12. Dezember 2021 im Internet Archive)  Info: Der Archivlink wurde automatisch eingesetzt und noch nicht geprüft. Bitte prüfe Original- und Archivlink gemäß Anleitung und entferne dann diesen Hinweis. - bigenc.ru
  5. ↑ vgl. Geographische Berichte, Bände 20–22, 1975, S. 120.
  6. ↑ vgl. Наталья Петрова: География России. Полная энциклопедия. Moskau 2021 (S. 58)
  7. ↑ vgl. History of research of the zone of permafrost and the frozen materials composing this zone
  8. ↑ Karl Ernst von Baer, 1843: Materialien zur Kenntnis des unvergänglichen Boden-Eises in Sibirien. Kommentierte Veröffentlichung von 2001. Volltext, 316 Seiten
  9. ↑ Reise in den äussersten Norden und Osten Sibiriens während der Jahre 1843 und 1844, mit Allerhöchster Genehmigung auf Veranstaltung der Kaiserlichen Akademie der Wissenschaften zu St. Petersburg ausgeführt und in Verbindung mit vielen Gelehrten, I. Bd., 1. Theil, St. Petersburg 1859, S. 92–183 (Digitalisat, Geothermische Beobachtungen)
  10. ↑ Der Volltext von Baers Werk ist online verfügbar (234 Seiten): Materialien zur Kenntniss des unvergänglichen Boden-Eises in Sibirien, Gesammelt von Karl Ernst von Baer (= Baer, Karl Ernst von: Materialien zur Kenntniss des unvergänglichen Boden-Eises in Sibirien : unveröffentlichtes Typoskript von 1843 und erste Dauerfrostbodenkunde. ges. von. Eingel. von Erki Tammiksaar. Hrsg. von Lorenz King / Universitätsbibliothek Gießen: Berichte und Arbeiten aus der Universitätsbibliothek und dem Universitätsarchiv Gießen; Bd. 51. Giessen : Univ.-Bibliothek, 2001, ISBN 978-3-9808042-0-2) - Der Herausgeber Lorenz King fügte dem Faksimile-Nachdruck ein Vorwort in englischer Sprache, zwei farbige Permafrostkarten von Eurasien und einige Abbildungen von Permafrostmerkmalen hinzu. Baers Text wird auf weiteren 66 Seiten von dem estnischen Historiker Erki Tammiksaar mit ausführlichen Kommentaren und Hinweisen eingeleitet.
  11. ↑ z. B. die große Aufeis-Bildung an der Moma, russisch Большая Момская наледь / Bolschaja Momskaja naled (Ulachan-Taryn), im östlichen Teil der Republik Sacha im Fernen Osten Russlands, das sich entlang eines Abschnittes des Flussbettes der Moma erstreckt, eines rechten Nebenflusses der Indigirka.
  12. ↑ engl. thermofrost mounds; im Russischen байджарах / baidscharach, wiss. Transliteration bajdžarach
  13. ↑ Vladimir Kotlyakov, Anna Komarova, XVII.
  14. ↑ vgl. Andrey V Koshurnikov, Vladimir E Tumskoy, Vladimir V Skosar, Yaroslav O Efimov, Konstantin A Kornishin. Submarine Permafrost in the Laptev Sea // International Journal of Offshore and Polar Engineering. — 2020-03-01. — Т. 30, вып. 1. — С. 86–93. isope.org
  15. ↑ Chinesische Geographische Gesellschaft (Peking); chinesisch chinesisch 中国地理学会 (北京) / Zhōngguó dìlǐ xuéhuì
  16. ↑ Zhōngguó dìlǐ xuéhuì Bīngchuān dòngtǔ fēnhuì 中国地理学会冰川冻土分会.