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Geomorphologie: Kein Windei

Keine Bäume, keine Menschen - die weite Tundra im Norden von Alaska begeistert nicht jeden. Aber immerhin kann sie sich mit einem kuriosen Superlativ schmücken: In kaum einer anderen Weltgegend wachsen so viele Seen so schnell zu einer so merkwürdig gleichen Form heran.
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Wer sich zu Fuß in die abgeschiedene Gegend von Alaskas Norden verirrt, wird das Besondere dort wahrscheinlich kaum wahrnehmen – sofern der einsame Wanderer nicht ohnehin mit Wichtigerem beschäftigt ist, als sich Gedanken über das "Warum" und "Woher" der zahllosen Feuchtbiotope an Amerikas nördlichem Ende zu machen. Und so richtig offensichtlich wird das eigentümliche Bild der Landschaft und ihrer Geschichte sowieso erst, wenn sich ihr der Betrachter aus der Luft nähert – und das am besten mehrmals nacheinander über Jahrzehnte hinweg.

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Gerichtete Auftauseen | Gerichtete Auftauseen sind ein bestimmendes Landschaftselement im Norden Alaskas, wo das Gelände zum Nordpolarmeer hin abfällt. Der große See in der Mitte entstand durch das Verschmelzen mehrerer kleiner Seen, dennoch ist die charakteristische ovale Form noch zu erkennen.
Dann wird ihm aber Faszinierendes gewahr: Tausende großer und kleiner Gewässer – vom kleinen Tümpel bis zum 25 Kilometer langen See – erstrecken sich wie gedehnte Eier in der immer gleichen Richtung von einem dicken Ende im Südosten nach Nordwesten, wo sie in dünnen Spitzen auslaufen. Jedoch erstaunen nicht nur Form und Orientierung, auch ihre Entstehungsgeschwindigkeit erregt Aufmerksamkeit, denn manche unter ihnen expandieren seit Millennien, und damit wohl seit dem Ende der letzten Eiszeit, mit der für Seen rasenden Geschwindigkeit von bis zu fünf Metern pro Jahr.

Wie entstehen diese kuriosen Wasserkörper? Ist wieder einmal der Klimawandel mitverantwortlich, der erst jüngst von Wissenschaftlern als Sündenbock für das rapide Kommen und Gehen sibirischer Feuchtgebiete ausgemacht wurde? Oder liegen die Ursachen etwa nicht im globalen Wandel, sondern in den Winden vor Ort? Welche Rolle spielt die natürliche Erosion? Viele ungeklärte Fragen, nur der wissenschaftliche Name der geheimnisvollen Gewässer stand bislang nicht zum Disput: gerichtete Schmelzseen.

Der amerikanische Geomorphologe Jon Pelletier von der Universität von Arizona war nun allerdings mit den bislang gängigen Entstehungstheorien überhaupt nicht zufrieden und entwarf deshalb sein eigenes Computermodell. Er fütterte es mit den in Frage kommenden Faktoren wie Windwirkung oder Auftauprozessen und beobachtete dann, was dabei heraus kam.

Da die Landschaft dort zum Nordpolarmeer hin abfällt, wehen die Winde vorwiegend senkrecht zur Längsachse der Seen. Dabei lösen sie nach den gängigen Lehrmeinungen Strömungen aus, die wiederum an den Ufern nagen, und zwar am stärksten an den stark gekrümmten "Enden" der Gewässer. Allerdings trifft dies grobkörnige Sandböden härter und schneller als feine Tonsedimente. Nun stellte aber Pelletier anhand von Satellitenbildern und Bodenkarten fest, dass wesentlich mehr große und damit relativ schnell expandierte Wasserkörper auf Tonböden liegen – der Wind als Erklärung schied also aus.

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Alaska aus der Luft | Die spezielle Form der Seen entsteht durch plötzlich tauenden Permafrost. Dadurch bricht das instabile Wasser-Schlamm-Gemisch der Uferbänke plötzlich in sich zusammen und lässt den See in diese Richtung wachsen. Da die Seen in leicht hügeliger Landschaft liegen und das hangabwärtige Ufer flacher ist als das hangaufwärtige und zudem die Sonneneinstrahlung am flacheren Ende intensiver ist, wachsen die Seen vornehmlich nach Nordwesten. Die Folge ist die typische gestreckte Ei-Form.
Gleichzeitig herrscht in diesem Teil Alaskas aber Permafrost – der Boden ist dauerhaft vereist und taut nur im Sommer allenfalls oberflächlich auf. Als der Wissenschaftler nun diese wechselnden Auftau- und Gefrierereignisse in sein Modell einbezog, stellte er etwas Interessantes fest: Schmilzt der Boden eher gemächlich, so entweicht das darin enthaltene Wasser ebenfalls relativ langsam durch Drainage oder Verdunstung. Zurück bleibt ein vergleichsweise stabiles Sedimentgefüge. Trifft aber eine frühen Hitzewelle in den arktischen Gefilden ein, taut der Permafrost rapide auf und hinterlässt schlammige und entsprechend instabile Erde. Grenzt dieses Gemisch nun an einen See, dann kollabiert das Ufer und plumpst regelrecht ins Wasser: Das Feuchtgebiet wächst – je feiner der Boden dabei zusammengesetzt ist, desto mehr Wasser enthält er und desto größer fällt der Abtrag bei raschem Schmelzen aus. Die vom Wind ausgelöste Strömung verteilt anschließend das Material im Wasser, sodass der Uferbereich nicht zu stark verflacht.

Und noch ein weiteres Resultat aus Pelletiers Berechnungen spricht für Tempo-Tauen als treibende Kraft des Seenwachstums: Nach dem Computermodell schmilzt der Permafrost in niedrigen Uferabschnitten, die in dem sanft hügeligen Untersuchungsgebiet meist hangabwärts liegen, schneller als in hohen und bricht festes Erdreich in größeren Mengen ab. Dadurch wachsen die Seen zügiger hangabwärts gen Nordwesten als hangaufwärts nach Südosten, was den Gewässern ihre typische gedehnte Eierform verschafft. Eine große Rolle spielt dabei die Sonneneinstrahlung: Da die niedrigen Nordwestufer überwiegend der Morgen- und Mittagssonne zugewandt sind, heizen sie sich schneller und stärker auf als ihre Gegenstücke hangaufwärts, die höchstens die letzten Strahlen der Abendsonne erhaschen.

Diesen Aspekt will der Forscher nun jedenfalls mit Vergleichen alter und aktueller Luftbilder näher beleuchten. Jedoch bleiben immer noch viele Fragen bestehen: Wann etwa erreichen die nun nicht mehr ganz so rätselhaften Seen eine endgültige Flächengrenze? Und was passiert mit dem Permafrost im Umkreis der Gewässer, die wie Heizkissen wirken? Gänzlich ohne Klimawandel wird allerdings auch dieses Forschungsfeld nicht mehr auskommen – durch die prognostizierten und bereits eingetretenen Temperaturerhöhungen in der Arktis kommt es dort häufiger zu plötzlichen wie extremen Warmlufteinbrüchen. Sie dürften für das Seen-Wachstum wie ein Turbolader wirken.
30.06.2005

Dieser Artikel ist enthalten in Spektrum - Die Woche, 30.06.2005

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