Pingo

Merkmale und Bedeutung

Ein Pingo ist ein im Permafrost entstandener Erdhügel. Sein Inneres besteht aus einem Eiskern aus Injektionseis oder Segregationseis. Pingos sind kreisrund oder oval, werden bis zu 600 Meter breit und bis zu 60 Meter hoch. Über dem Eiskern liegt eine vegetationsbedeckte Erdschicht. Einzelne Pingos sind deutlich größer: Der Ibyuk Pingo, der größte Pingo Kanadas, hat an seiner Basis etwa 1000 Meter Durchmesser.

Schmilzt der Eiskern, sackt der Hügel zusammen. Es entsteht eine Vertiefung mit Randwall, die fossiler Pingo, Pingo-Ruine oder Pingorelikt genannt wird. Pingos und ihre Ruinen zeigen daher an, dass ein Gebiet gegenwärtig oder früher von Permafrost geprägt war.

Verbreitung

Pingos und fossile Pingos sind typische Bodenformen von heutigen und ehemaligen Permafrostgebieten. Sie kommen unter anderem in der Subantarktis, auf Grönland, in Nordamerika, Nordsibirien, auf Spitzbergen und in Nordskandinavien vor.

In Deutschland und Holland gibt es wegen fehlenden Permafrostes nur noch fossile Pingos. Die höchste Dichte an Pingos und Pingo-Ruinen weltweit hat Grönland. Es folgen das Mackenzie-Delta und Yukon in Kanada sowie Interior Alaska. In Mitteleuropa sind besonders Drenthe in den Niederlanden und Ostfriesland in Deutschland genannt. In Sibirien heißen Pingos auf Jakutisch Bulgunnjach (булгуннях).

Voraussetzungen und Haupttypen

Für die Bildung eines Pingos sind Permafrost, eine Wasserquelle für den Eiskern und ein Druckgradient nötig, der Wasser zum Eiskern befördert. Außerdem muss die Erdschicht über dem Kern dick genug sein. Liegt der Eiskern frei, kann Sonneneinstrahlung ihn abschmelzen.

Man unterscheidet zwei Hauptgruppen: Pingos des geschlossenen, hydrostatischen Systems und Pingos des offenen, hydraulischen Systems. Beide heben beim Wachstum des Eiskerns das darüberliegende Erdreich an, unterscheiden sich aber in der Wasserquelle und der Art, wie Druck aufgebaut wird.

Geschlossenes hydrostatisches System

Pingos des geschlossenen Systems entstehen meist unter verlandeten Thermokarstseen. Erforderlich sind starker Permafrost und ein wasserhaltiger Talik, also ein ungefrorener Bereich im Boden, der von Permafrost umgeben ist. Weil die Permafrostschicht darüber dünn ist, friert das Wasser von oben her zu.

Das neu gebildete Eis erzeugt kryostatischen Druck auf das Wasser darunter. Dieses kann weder nach unten noch seitlich ausweichen, wird nach oben gepresst und vergrößert den Eiskern als Injektionseis. Bei ausreichendem Wasservorrat wächst der Kern weiter und hebt das Erdreich zu einem Pingo an. Das Wachstum endet, wenn kein Wasser mehr ausgepresst werden kann, spätestens wenn der ehemals ungefrorene Boden vollständig gefroren ist. Taliks benachbarter Seen können sich unter Umständen verbinden.

Dieser Typ kommt vor allem in flachen, wasserreichen Gebieten wie Flussdeltas vor. Er heißt auch Mackenzie-Typ, weil das Mackenzie-Delta in Kanada nach Grönland die zweithöchste Pingodichte aufweist.

Offenes hydraulisches System

Pingos des offenen Systems wurden erstmals in Ost-Grönland entdeckt und heißen deshalb auch Ost-Grönland-Typ oder East-Greenland-Typ. Sie werden aus Grundwasser gespeist. Der Permafrost über dem Grundwasser muss an einer Stelle dünn sein, fehlen oder unterbrochen sein. Artesischer Druck drückt das Grundwasser nahe an die Oberfläche; dort gefriert es und bildet den Eiskern.

Der Pingo wächst, solange Wasser durch hydraulischen Anstieg zum Eiskern gelangen kann. Geeignete Böden liegen meist an Hängen, an Talböden oder an Übergängen zwischen Hangsedimenten und Talfülllagerstätten. Deshalb treten diese Pingos häufig in Gebieten mit unterschiedlichem Höhenprofil auf. Im Unterschied zum Mackenzie-Typ bilden sie zusammen mit Pingo-Ruinen oft Gruppen oder Reihen; dies wird auf Veränderungen des speisenden Grundwassers zurückgeführt. In flachen Gebieten können Quellen oder Gletscherschmelzwasser die Wasserversorgung übernehmen.

Zusammenbruch und Pingo-Ruinen

Pingo-Ruinen können bei beiden Pingotypen entstehen. Eine häufige Ursache ist der Rückgang des Permafrosts: Der Eiskern schmilzt langsam, der Hügel bricht ein und hinterlässt eine Bodensenke. Der Randwall besteht aus abgerutschtem Sedimentmaterial.

Ein Pingo kann auch zusammenbrechen, wenn der Eiskern durch ständige Wasserzufuhr zu groß wird. Dann reißt die darüberliegende Sedimentschicht auf oder rutscht an den Flanken ab. Der freiliegende Eiskern taut durch Sonneneinstrahlung. Auch in diesem Fall bleiben eine Bodensenke und ein Randwall zurück.