Permafrostböden

Durch Frosthub, Kryoturbation und Solifluktion verursachte Steinstreifen
Durch Frosthub, Kryoturbation und Solifluktion verursachte Steinstreifen

Permafrostböden sind in Grönland weit verbreitet. Diese auch als Dauerfrostböden bezeichneten Böden sind ab einer gewissen Tiefe das ganze Jahr hindurch gefroren. Während der Sommermonate taut an der Oberfläche oft eine Schicht von wenigen Zentimetern bis zu mehreren Metern auf. Sie wird als Auftauboden bezeichnet. Unterhalb des Auftaubodens liegt der permanent gefrorene Dauerfrostboden, darunter der sogenannte Niefrostboden. Der Auftauboden ist während der Sommermonate meist mit Wasser durchtränkt, das Wasser kann durch das Eis im Permafrostbereich des Bodens nicht versickern. Eine Folge der hohen Bodenfeuchtigkeit ist das Auftreten von Bodenfließen (Solifluktion) und Bodendurchmischung (Kryoturbation).
Solifluktion tritt auf, wenn eine Hangneigung von mindestens 2° und ein ausreichend hoher Anteil an Feinmaterial im Boden vorhanden ist. Die aufgetaute obere Bodenschicht beginnt dann, der Hangneigung folgend einige Zentimeter pro Jahr zu fließen.
Kryoturbation tritt auf, wenn die obere Bodenschicht, die auch als "Active Layer" bezeichnet wird, wiederholt auftaut und wieder gefriert. Der Gefriervorgang geschieht dabei von oben nach unten. Da das Wasser in gefrorenem Zustand ein größeres Volumen als im flüssigen Zustand hat, entsteht zwischen dem Dauerfrostboden und der wieder gefrorenen oberen Schicht des Auftaubodens ein Auflastdruck. Der noch nicht gefrorene Teil des Substrats ist wassergesättigt und durch den Druck wird ein Teil des Wassers zusammen mit feinem Bodenmaterial durch Risse und Spalten an die Oberfläche gepresst. Der feine Schlamm fließt wie ein Fladen an der Oberfläche auseinander und durch wiederholte Gefrier- und Auftauzyklen wird der gesamte Active Layer im Laufe der Zeit durchmischt.
Ebenfalls an die Kryoturbation gekoppelt ist das Auftreten von Frostmusterböden. Dabei handelt es sich um Oberflächenstrukturen, die auf Sortierprozesse in Folge der Kryoturbation zurückzuführen sind. Besonders häufig treten in Böden mit unterschiedlichen Korngrößen und einem gewissen Anteil Grobmaterial Steinpolygone bzw. Steinringe auf, die zu Steinnetzen verschmelzen können. Beim Gefriervorgang dehnt sich das im Boden vorhandene Wasser aus, dabei entsteht ein leichter nach oben gerichteter Druck, der sowohl Fein- als auch Grobmaterial im Boden anhebt (Frosthub). Der Boden wölbt sich dabei an der Oberfläche meist kreisähnlich. Schmilzt das Eis im Sommer, entstehen im Boden kleine Hohlräume, die durch eingeschwemmtes Feinmaterial aufgefüllt werden, während das Grobmaterial an der Oberfläche verbleibt. Wiederholen sich diese Vorgänge über viele Jahre, sammelt sich an der Oberfläche langsam Grobmaterial an, der Boden wird regelrecht nach Korngröße sortiert. Das an der Oberfläche angehäufte Grobmaterial wandert durch die winterliche kreisförmige Bodenhebung langsam an die Seiten der Aufwölbung und bildet schließlich Steinringe. Liegen mehrere Steinringe nebeneinander, können sie zu einem Steinnetz verschmelzen. Bei stärkerer Hangneigung kommt der Effekt der Solifluktion hinzu, es entstehen Stein-Ellipsen oder sogar parallele Steinstreifen.