Description: Arctic and subarctic regions are sensitive to climate change and, reversely, provide dramatic feedbacks to the global climate. With a focus on discovering paleoclimate and paleoceanographic evolution in the Arctic and Northwest Pacific Oceans during the last 20,000 years, we proposed this German–Sino cooperation program according to the announcement “Federal Ministry of Education and Research (BMBF) of the Federal Republic of Germany for a German–Sino cooperation program in the marine and polar research”. Our proposed program integrates the advantages of the Arctic and Subarctic marine sediment studies in AWI (Alfred Wegener Institute) and FIO (First Institute of Oceanography). For the first time, the collection of sediment cores can cover all climatological key regions in the Arctic and Northwest Pacific Oceans. Furthermore, the climate modeling work at AWI enables a “Data-Model Syntheses”, which are crucial for exploring the underlying mechanisms of observed changes in proxy records.

Description: Lakes are a ubiquitous landscape feature in northern permafrost regions. They have a strong impact on carbon, energy and water fluxes and can be quite responsive to climate change. The monitoring of lake change in northern high latitudes, at a sufficiently accurate spatial and temporal resolution, is crucial for understanding the underlying processes driving lake change. To date, lake change studies in permafrost regions were based on a variety of different sources, image acquisition periods and single snapshots, and localized analysis, which hinders the comparison of different regions. Here, we present a methodology based on machine-learning based classification of robust trends of multi-spectral indices of Landsat data (TM, ETM+, OLI) and object-based lake detection, to analyze and compare the individual, local and regional lake dynamics of four different study sites (Alaska North Slope, Western Alaska, Central Yakutia, Kolyma Lowland) in the northern permafrost zone from 1999 to 2014. Regional patterns of lake area change on the Alaska North Slope (−0.69%), Western Alaska (−2.82%), and Kolyma Lowland (−0.51%) largely include increases due to thermokarst lake expansion, but more dominant lake area losses due to catastrophic lake drainage events. In contrast, Central Yakutia showed a remarkable increase in lake area of 48.48%, likely resulting from warmer and wetter climate conditions over the latter half of the study period. Within all study regions, variability in lake dynamics was associated with differences in permafrost characteristics, landscape position (i.e., upland vs. lowland), and surface geology. With the global availability of Landsat data and a consistent methodology for processing the input data derived from robust trends of multi-spectral indices, we demonstrate a transferability, scalability and consistency of lake change analysis within the northern permafrost region.

Description: This publication is a result of the 13th TRACE conference (Tree Rings in Archaeology, Climatology and Ecology) organized by the Department of Earth and Environmental Sciences at the University of St Andrews on May 6th – 10th, 2014 in Aviemore, Scotland, UK. [...]After review, 18 short papers are published in this volume, giving an overview of the wide spectrum of different fields covered at TRACE.

Description: Yedoma—extremely ice-rich permafrost with massive ice wedges formed during the Late Pleistocene—is vulnerable to thawing and degradation under climate warming. Thawing of ice-rich Yedoma results in lowering of surface elevations. Quantitative knowledge about surface elevation changes helps us to understand the freeze-thaw processes of the active layer and the potential degradation of Yedoma deposits. In this study, we use C-band Sentinel-1 InSAR measurements to map the elevation changes over ice-rich Yedoma uplands on Sobo-Sise Island, Lena Delta with frequent revisit observations (as short as six or 12 days). We observe significant seasonal thaw subsidence during summer months and heterogeneous inter-annual elevation changes from 2016–17. We also observe interesting patterns of stronger seasonal thaw subsidence on elevated flat Yedoma uplands by comparing to the surrounding Yedoma slopes. Inter-annual analyses from 2016–17 suggest that our observed positive surface elevation changes are likely caused by the delayed progression of the thaw season in 2017, associated with mean annual air temperature fluctuations.

Description: Mit dem Journal „System Erde“ berichtet das Deutsche GeoForschungsZentrum GFZ über die unterschiedlichen Facetten seiner Forschungsarbeiten. Die Reihe richtet sich vor allem an Entscheidungsträger in Wissenschaft, Gesellschaft und Politik, an interessierte Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler sowie an die fachinteressierte Öffentlichkeit.

Description: Mit dem Journal „System Erde“ berichtet das Deutsche GeoForschungsZentrum GFZ über die unterschiedlichen Facetten seiner Forschungsarbeiten. Die Reihe richtet sich vor allem an Entscheidungsträger in Wissenschaft, Gesellschaft und Politik, an interessierte Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler sowie an die fachinteressierte Öffentlichkeit.

Description: Nahezu alle metallischen Rohstoffe, die die Menschheit gegenwärtig benötigt, werden an Land gewonnen. Mit jedem Anstieg der Rohstoffpreise und der zunehmenden Nachfrage einer wachsenden Weltbevölkerung nach neuen Technologien, könnte es attraktiver werden, auch im Meer nach metallischen Rohstoffen zu suchen. Und der Bedarf für den Ausbau der E-Mobilität, die Energiewende und für die zunehmende Digitalisierung aller Lebensbereiche erhöht sich weiter. Die Europäische Union sieht mittlerweile die Versorgung mit 27 strategisch wichtigen Rohstoffen (2017) kritisch. Hierunter fallen beispielsweise Antimon, Germanium oder Kobalt. Die Folgen einer Rohstoffknappheit würden die deutsche Industrie besonders treffen, denn sie ist bei metallischen Rohstoffen nahezu komplett importabhängig. Stellen die Ozeane vor diesem Hintergrund eine attraktive Alternative für die Rohstoffbeschaffung dar? Dieser Frage wollen wir in unserem neuen ESKP-Themenspezial nachgehen. Die Erkundungen nach metallischen Rohstoffen in der Tiefsee sind voll im Gange: im Indischen Ozean, im Pazifik, auf alten Seerücken oder den Flanken submariner Vulkane. Insbesondere Kupfer, Kobalt und Nickel kommen in der Tiefsee in Mengen vor, die mit denen an Land vergleichbar sind. Der Run auf die Erkundungslizenzen hat bereits begonnen und die Unterwasserwelt wird nach und nach aufgeteilt, um den Tiefseebergbau voranzutreiben. So haben sich die Anträge bei der Internationalen Meeresbodenbehörde in den letzten fünf Jahren verdreifacht. Doch ist aus Umweltgesichtspunkten der Abbau metallischer Rohstoffe im Meer überhaupt vertretbar? Welche Auswirkungen auf die marinen Ökosysteme hätten riesige Trübungswolken am Meeresgrund? Wie ausgereift sind die Technologien für den Meeresbodenbergbau? Wie könnte ein zuverlässiges Umweltmonitoring in der Tiefsee aussehen? Wäre es besser nach Einsparmöglichkeiten an Land zu suchen und Alternativen zu erforschen? Viele durchaus strittige Fragen, die wir aus Sicht der Forschung beleuchten wollen.