Erosion: Jahrzehntealter Fluss

Ein Fluss in einer Landschaft aus Schnee und Eis scheint eine simple Sache zu sein – und doch haben sich Fachleute darüber grundlegend geirrt. Statt sich nämlich am vereisten Untergrund die Zähne auszubeißen, tragen Flüsse ihn sogar schneller ab als Boden, der nicht gefriert. Das berichtet ein Forschungsteam um den Geomorphologen Jonas Eschenfelder von der Simon Fraser University in Kanada. Für die in der Fachzeitschrift »Communications Earth & Environment« erschienene Studie untersuchte das Team an einem künstlichen Flussbett, wie Wasser mit gefrorenem Boden wechselwirkt. Demnach erzeugt der noch gefrorene Boden in der Tiefe stärkere Strömungen im bereits aufgetauten Geröll des Flussbetts, sodass das Wasser viel mehr Material mitreißt.

Bisher hatten Fachleute eine recht einfache Vorstellung davon, wie Flüsse in der Arktis gefrorenen Boden abtragen. Demnach klebt das Eis im Untergrund Sand und Kies fest zusammen, sodass Wasser sie nicht wegtragen kann. Ist das Eis getaut, trägt das Wasser genauso schnell Material weg wie bei Flüssen, deren Untergrund nicht friert. In der Summe gräbt sich solch ein Fluss also weniger stark ein als zum Beispiel einer in Europa oder gar in den Tropen. Doch Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler finden immer wieder Indizien dafür, dass das nicht so ganz stimmen kann; arktische Flüsse können sich überraschend schnell in die Landschaft schneiden. Oft vermuten Fachleute dahinter einen momentanen Effekt des Klimawandels. Die Untersuchung des Teams von Eschenfelder legt jedoch nahe, dass hinter der schnellen Entwicklung von Flussbetten in Permafrostgebieten ein grundlegender Mechanismus steckt.

Die Arbeitsgruppe ließ Wasser über einen Untergrund aus zusammengefrorenen Plastikkügelchen strömen. Diese hielt das Eis am Anfang fest. Doch als das Wasser den Boden nach und nach tiefer auftauen ließ, änderte sich das Bild. Das strömende Wasser drang in den Untergrund ein; während sich das Wasser in einem nicht gefrorenen Flussbett in alle Richtungen verteilen kann, beschränkt der vereiste Boden in der Tiefe den Wasserstrom auf ein schmales Band. Zusätzlich konzentrieren Unebenheiten die Eisschmelze an bestimmten Punkten, sodass im gefrorenen Boden immer tiefere Einbuchtungen entstehen. Wie das Team zeigte, setzt das einströmende Wasser das Material des Flussbetts in solchen Mulden in Bewegung. Am Ende einer solchen Vertiefung strömt das Wasser wieder aus dem Boden ins Flussbett zurück und trägt Teile des aufgewühlten Materials mit. Dadurch wird besonders im Frühsommer viel mehr Sand und Kies weggetragen als in vergleichbaren Flüssen.