Permafrostprognose

Land / Region: Deutschland

Projektanfang: 01.01.2017

Projektende: 30.04.2019

Projektstand: 12.04.2019

Permafrostausbreitung während der Weichsel- bzw. Würm-Kaltzeit in Deutschland Quelle: BGR

Bei der Sicherheitsbewertung von Endlagerstandorten für hochradioaktive Abfälle müssen die zukünftigen Auswirkungen sicherheitsrelevanter Prozesse für die nächsten 1 Million Jahre berücksichtigt werden. Ein solcher Prozess ist die Entwicklung von Permafrost während Kaltzeiten. Permafrost kann bis in große Tiefen vordringen und die thermischen, hydraulischen und mechanischen Bedingungen des Untergrundes verändern. Dabei ist der Einfluss auf den Grundwasserchemismus und den Grundwasserfluss und somit auch auf einen möglichen Radionuklidtransport besonders stark. Auch technische Barrieren, wie z. B. Schachtverschlüsse, können ihre Eigenschaften durch den Dauerfrost verändern. Um die Auswirkungen auf das Endlagersystem richtig beurteilen zu können, ist es deshalb wichtig, Vorhersagen über die zukünftig mögliche Permafrosttiefe treffen zu können.

Das Ausmaß des pleistozänen Permafrostes in Mitteleuropa wurde mehrmals auf der Grundlage von Geländebefunden wie zum Beispiel Eiskeilpseudomorphosen, die als Anzeiger für ehemaligen Permafrost und periglaziale Klimabedingungen fungieren, rekonstruiert. Danach kann davon ausgegangen werden, dass es während der letzten Kaltzeit, in Deutschland die Weichsel- bzw. Würm-Kaltzeit, kontinuierlichen Permafrost in ganz Deutschland gab. Ähnliche Bedingungen sind deshalb auch in einer zukünftigen Kaltzeit wieder möglich.

Fossile Frostbodenerscheinung Quelle: F. Boeker

In dem Arbeitspaket „Permafrostprognose“ soll eine Datengrundlage erarbeitet und bewertet werden, die den aktuellen wissenschaftlichen Stand hinsichtlich der Entstehung von Permafrost und Methoden zur Modellierung von Permafrost berücksichtigt. Anhand dieser Daten soll eine Methode zur Prognose der zukünftig möglichen Permafrosttiefe in Deutschland entwickelt werden. Dabei sollen numerische Modellierungen auf ihre Anwendbarkeit als Prognosebasis beurteilt werden. Ebenfalls wird der Umgang mit Ungewissheiten, die sich z. B. aus der engen Kopplung mit Klimaprognosen oder einer heterogenen Datenbelegung (frühe Phasen im Standortauswahlverfahren gemäß StandAG) ergeben, betrachtet.
Eine Abschätzung der zeitlichen Entwicklung von Permafrost und seiner maximalen Tiefe kann auf der Basis von numerischen Simulationen erfolgen. Dafür verwendete Eingangsparameter basieren auf den für die Entstehung von Permafrost wesentlichen Kontrollfaktoren wie Klima, Topographie, Eigenschaften des Untergrundes und terrestrischer Wärmestrom. Ein gängiger Ansatz, die zukünftige Permafrostentwicklung zu modellieren, ist es, die vergangene Klimaentwicklung (z. B. Weichsel) als Analogon zu nehmen.