Große Erdbeben könnten die Ursache für die schnelle Erwärmung der Arktis sein

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Ein Forscher des MIPT hat eine neue Erklärung für die schnelle Erwärmung der Arktis vorgeschlagen.

In seiner aktuellen Arbeit in Geosciences schlägt er vor, dass die Erwärmung durch eine Reihe großer Erdbeben ausgelöst worden sein könnte.
Die globale Erwärmung ist eines der drängendsten Probleme, mit denen die Zivilisation konfrontiert ist.

Es wird weithin angenommen, dass sie durch menschliche Aktivitäten verursacht wird, die die Konzentration von Treibhausgasen in der Atmosphäre erhöhen. Diese Ansicht erklärt jedoch nicht, warum die Temperaturen manchmal ziemlich abrupt ansteigen.
In der Arktis ist einer der Faktoren, die die Klimaerwärmung antreiben, die Freisetzung von Methan aus dem Permafrost und metastabilen Gashydraten in der Schelfzone. Seit Forscher begonnen haben, die Temperaturen in der Arktis zu überwachen, hat die Region zwei Perioden abrupter Erwärmung erlebt: zuerst in den 1920er und 30er Jahren und dann ab 1980 bis zum heutigen Tag.

Leopold Lobkovsky, der Autor der Studie, über die in dieser Geschichte berichtet wird, ist Mitglied der Russischen Akademie der Wissenschaften und Leiter des MIPT-Labors für geophysikalische Forschung der Arktis und der Kontinentalränder des Weltozeans.

In seiner Arbeit stellt der Wissenschaftler die Hypothese auf, dass die unerklärlichen abrupten Temperaturänderungen durch geodynamische Faktoren ausgelöst worden sein könnten. Konkret verwies er auf eine Serie von großen Erdbeben im Aleutenbogen, dem der Arktis am nächsten gelegenen seismisch aktiven Gebiet.

Um seine Hypothese zu testen, musste Lobkovsky drei Fragen beantworten.

Erstens: Fallen die Daten der großen Erdbeben mit Temperatursprüngen zusammen? Zweitens: Was ist der Mechanismus, der es den lithosphärischen Störungen ermöglicht, sich über mehr als 2.000 Kilometer von den Aleuten bis zur arktischen Schelfregion auszubreiten? Drittens: Wie verstärken diese Störungen die Methanemissionen?
Die Antwort auf die erste Frage ergab sich aus der Analyse historischer Daten.

Es stellte sich heraus, dass der Aleutenbogen im 20. Jahrhundert tatsächlich Schauplatz von zwei Serien großer Erdbeben war (mehr dazu weiter unten im Text).

Jedes von ihnen ging einem abrupten Temperaturanstieg um etwa 15 bis 20 Jahre voraus.
Um die zweite Frage zu beantworten, brauchte man ein Modell der lithosphärischen Erregungsdynamik.

Das von den Forschern verwendete Modell beschreibt die Ausbreitung sogenannter tektonischer Wellen und sagt voraus, dass sie sich mit etwa 100 Kilometern pro Jahr ausbreiten sollten.

Dies stimmt mit der Zeitspanne überein, die zwischen jeder der großen Erdbebenserien und der anschließenden Temperaturerhöhung lag, denn die Störungen brauchten 15 bis 20 Jahre, um sich über 2.000 Kilometer auszubreiten.
Um die dritte Frage zu beantworten, schlug der Forscher folgende Erklärung vor: Die in der Schelfzone ankommenden Deformationswellen verursachen geringe zusätzliche Spannungen in der Lithosphäre, die ausreichen, um die innere Struktur der metastabilen Gashydrate und des Permafrosts, die das eingeschlossene Methan speichern, zu stören.

Dadurch wird Methan in das Wasser der Schelfzone und in die Atmosphäre freigesetzt, was aufgrund des Treibhauseffekts zu einer Klimaerwärmung in der Region führt.
“Es gibt eine klare Korrelation zwischen den großen Erdbeben im Aleutenbogen und den Phasen der Klimaerwärmung.

Es gibt einen Mechanismus, der die Spannungen in der Lithosphäre mit den entsprechenden Geschwindigkeiten physikalisch überträgt.

Und diese zusätzlichen Spannungen sind in der Lage, metastabile Gashydrate und Permafrost zu zerstören und Methan freizusetzen.

Jede der drei Komponenten in diesem Schema ist logisch und lässt sich mathematisch und physikalisch erklären.

Wichtig ist, dass es eine bekannte Tatsache erklärt – den abrupten Anstieg der Temperaturanomalien in der Arktis -, die von den bisherigen Modellen nicht erklärt werden konnte”, so Lobkovsky.
Nach Ansicht des Forschers wird sein Modell von der Diskussion profitieren und wahrscheinlich verbessert werden, und es gibt noch viel zu tun, um den vorgeschlagenen Mechanismus zu bestätigen oder auszuschließen.
Referenz: “Seismogenic-Triggering Mechanism of Gas Emission Activizations on the Arctic Shelf and Associated Phases of Abrupt Warming” von Leopold Lobkovsky, 29. Oktober 2020, Geosciences.DOI: 10.3390/geosciences10110428
Die Forschung, über die in diesem Beitrag berichtet wird, wurde am MIPT mit Unterstützung der Russian Science Foundation, Grant Nr. 20-17-00140, durchgeführt.
Zwei große Erdbebenserien.

Die erste begann mit einem Erdbeben der Magnitude 8 im Jahr 1899 im östlichen Teil des Aleutenbogens, gefolgt von zwei weiteren großen Erdbeben im westlichen Teil der Inseln mit Magnituden von 8,3 und 8,4.

Die zweite Serie begann mit einem Erdbeben der Stärke 8,6 im Jahr 1957, gefolgt von dem Alaska-Erdbeben der Stärke 9,3 im Jahr 1964.

Im folgenden Jahr erschütterte ein Erdbeben der Stärke 8,7 den westlichen Teil des Bogens.

Jedes dieser verheerenden seismischen Ereignisse hatte unterirdische Quellen, die sich über Hunderte von Kilometern erstreckten.

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