Een kwart van al het land op het noordelijk halfrond is constant bevroren. Maar klimaatopwarming leidt tot het smelten van permafrost, waardoor broeikasgassen vrijkomen die dit proces verder versnellen. Verslag uit de Lena-delta.
Om tussen 1500 eilandjes in de Lena-delta te reizen, is een onberispelijke concentratie vereist: met één oog moet je naar de radar kijken om niet aan de grond te lopen, en het andere om de kustoriëntatiepunten te volgen die deze eindeloze uitgestrektheid van water en land markeren. Voordat hij uitmondt in de Laptevzee in Noord-Siberië, spreidt de rivier zich zo breed uit dat de oevers aan de horizon in mistige strepen veranderen.
Samoilov-eiland valt op door zijn houten hut aan de kust, waar wetenschappers en jachtopzieners van het reservaat wonen, die de monding van de rivier en de hellingen van de Kharaulakh-kam bedekt. Pas nu dreigt een langzame maar onomkeerbare erosie het huis onder te dompelen in de wateren van de Lena. In de toekomst kan ook het hele eiland verdwijnen: een sterke stijging van het water als gevolg van het smelten van het voorjaar van ijs tast de kusten aan.
Hoe het ook zij, de grootste klap voor dit 5 km2-eilandje is de terugtrekking van permafrost onder de aanval van klimaatopwarming. We hebben het over bodems waarvan de bovenste laag ontdooit in het warme seizoen, terwijl de temperatuur gedurende ten minste twee opeenvolgende jaren onder nul wordt gehouden.
"Het Samoilov-ecosysteem wordt bedreigd met mogelijke vernietiging", zegt een artikel over dit onderwerp in het tijdschrift Biogeosciences. De Duitse vrouw, Julia Boike, en haar collega's van het Institute for Polar and Marine Research. Alfred Wegener (AWI) zal zo'n vooruitzicht niet pikken.
Elk jaar van april tot september reizen AWI-medewerkers en hun Russische collega's van het Arctic and Antarctic Research Institute en het Permafrost Institute naar Samoilov Island om veranderingen in bodem en landschap te bestuderen, evenals de relatie tussen klimaatopwarming en permafrost-ontdooiing.
Twee derde van de oppervlakte van Rusland
Promotie video:
Het eiland waarop een modern onderzoeksstation is gevestigd (gefinancierd door het Institute of Petroleum Geology and Geophysics) wordt een favoriet observatiepunt: permafrost beslaat 95% van Siberië en tweederde van het Russische grondgebied. In het algemeen beslaat bevroren grond een kwart van het gehele noordelijk halfrond, voornamelijk in Alaska, Canada, Groenland, Rusland en China.
West-Europa onderscheidt zich door permafrost van het alpinetype, die in een aantal bergketens voorkomt. Zijn structuur en geodynamica verschillen van bevroren bodems op noordelijke breedtegraden, maar het is ook gevoelig voor klimaatverandering. Dus op 23 augustus voerde de beweging van de grond als gevolg van het ontdooien van permafrost acht mensen weg in de buurt van het Zwitserse dorp Bondo.
"Op sommige plaatsen is de Siberische permafrost lang geleden gevormd, in het Pleistoceen (de periode van 2,6 miljoen jaar geleden tot 11.000 jaar geleden)", zegt Yulia Boike. "Het is erg koud, ongeveer -9 ° C, en gaat tot een diepte van bijna 1.500 meter in het noorden van Yakutia."
"Op het eiland Samoilov is het relatief stabiel en rijk aan organisch materiaal met de aanwezigheid van veengebieden", voegt ze eraan toe, terwijl ze dikke rubberen laarzen aantrekt, zonder welke het onmogelijk is om op de stroperige toendra van het eiland te lopen. De jonge wetenschappers die haar vergezellen, gaan met haar mee naar de Kurungny. Het naburige eiland heeft complexe ijsformaties en het reliëf wordt gevormd door thermokarst-sedimenten (verkregen als gevolg van langdurige verzakking van bevroren land).
De valleien, waar AWI-wetenschappers zes uur lang langs lopen, zitten vol beekjes. “We willen weten of dit water afkomstig is van seizoensgebonden regenval of van smeltend ijs als de bodem verandert”, legt geomorfoloog Anne Morgenstern uit. Ze heeft altijd een notitieboekje bij de hand en haar rugzak staat vol met genomen watermonsters.
Enorme vriezer
Het smelten van permafrost in Siberië en in andere regio's waar wetenschappers metingen uitvoeren, is een bevestigd feit. Dankzij sensoren in verschillende putten (sommige werden tot een diepte van 100 meter geboord), slaagde het Russisch-Duitse team van specialisten erin om sinds 2006 een temperatuurstijging van 1,5-2 ºС te registreren.
"We zien een neiging tot opwarming van de grond en een stijging van de luchttemperatuur in de winter", bevestigt Yulia Boike. - De verandering in de temperatuurcomponent wordt weerspiegeld in de gehele balans van energiestromen, water en broeikasgassen. Een verontrustende conclusie, aangezien de Noordpool betrokken is bij het reguleren van het hele klimaat op aarde.
"De permafrost is een enorme vriezer", legt Torsten Sachs van het Duitse Geologisch Onderzoekscentrum (GFZ) uit, dat voor de achtste keer naar het eiland is gekomen. "Als je de vriezerdeur open laat, zal je pizza ontdooien, zal je ijs smelten en zullen microben zich voortplanten op deze organische stof." Bij permafrost komen organische stoffen vrij, die onder invloed van micro-organismen bij aanwezigheid van zuurstof of methaan in een anaerobe omgeving CO2 afgeven, bijvoorbeeld op de veengebieden van Samoilov.
Deze broeikasgassen dragen bij aan hogere temperaturen, die op hun beurt leiden tot het ontdooien van permafrost en het vrijkomen van gassen. Experts noemen dit "het retroactieve proces van koolstof in permafrost". Volgens hen bevat het 1.500 gigaton koolstof, wat twee keer zoveel is als in de atmosfeer.
Extra opwarming
Maar wat zijn de verhoudingen van kooldioxide en methaan die door bodems worden uitgestoten tijdens het ontdooien? Dat laatste zorgt overigens voor een 25 keer sterker broeikaseffect. "Dit is een van de grootste vragen voor de toekomst", zegt Gerhard Krinner van het National Center for Scientific Research.
De zorg is des te ernstiger omdat in de modellen van het Intergovernmental Panel on Climate Change die tot dusver zijn gevormd geen rekening is gehouden met de effecten van het ontdooien van permafrost. "Extra opwarming door permafrost ontdooien is ongeveer 10%", zegt Gerhardt Krinner. Zo kan de uitstoot van broeikasgassen door permafrost de thermometer tegen 2100 met 0,3 ºС doen stijgen.
In het laboratorium van het onderzoeksstation (het wordt op een stabiele temperatuur gehouden door middel van drie oorverdovende bulderende generatoren) onderzoeken wetenschappers grafieken van broeikasgasemissies in de atmosfeer. Methaanpieken komen voor in de zomer, maar data-analyse blijft een uitdaging op zulke hoge breedtegraden. De eerste meetperiode (2002-2012) werd uitgevoerd zonder geautomatiseerde apparatuur, die beschikbaar is op de moderne basis die in 2013 in gebruik is genomen.
Drie jaar eerder, tijdens een bezoek aan het eiland Samoilov, vond president Vladimir Poetin dat de Russisch-Duitse samenwerking op het gebied van permafrost een betere infrastructuur verdiende. Tot dat moment moesten AWI-medewerkers (hun eerste expeditie naar het eiland vond plaats in 1998) genoegen nemen met het minimum: slapen in tenten, zich warmen met brandhout (uit het bos dat langs de Lena afdaalt) en de hut van de rangers als hun hoofdkwartier gebruiken.
Verwerkingssnelheid
Overwinteren was toen onmogelijk. "We konden in de winter gewoon geen gegevens verzamelen", zegt Torsten Sachs. "Het was nodig om elke drie dagen brandstof aan de externe generator toe te voegen bij een temperatuur van -40 ° C op een poolnacht." Andere problemen met de interpretatie van gegevens zien er veel bekender uit. Tien jaar is een te korte periode om veranderingen in de gasstroomontwikkeling op lange termijn te detecteren. Bovendien is het noodzakelijk om het aantal observatieposten te vergroten, wat zeker niet zo gemakkelijk te bereiken is in Siberië, dat in oppervlakte meer dan 20 keer groter is dan Frankrijk.
Op een behoorlijke afstand van het station, geschilderd in de kleuren van de Russische vlag, voltooit het AWI-team de bouw van een iglo, die de computer en elektronische apparatuur van de nieuwe weertoren in 2018 zal huisvesten. De cocon van glasvezel moet de noodzakelijke voorwaarden scheppen voor stabiele metingen en beschutting bieden tegen de felle wind en sneeuwstormen van de Siberische winter. Net als andere gebouwen op het eiland staat de iglo op palen om niet te worden beïnvloed door bodembewegingen. Dus bij de eerste meteorologische toren zonk de aarde in een jaar tijd met 10 centimeter.
"Er bestaat geen twijfel meer over het verband tussen klimaatopwarming en smeltende permafrost", merkt ingenieur Peter Schreiber op, die de iglo in elkaar zet. "De vraag is nu hoe snel de permafrost zal blijven smelten en hoe de natuur op dit proces zal reageren."
De natuur is de belangrijkste manager in de omstandigheden van de veranderingen die plaatsvinden in Siberië, merkt Fjodor Selliakhov op. Het hoofd van het onderzoeksstation geeft toe dat er veranderingen zijn opgetreden rond: “20 jaar geleden was hier bijvoorbeeld geen enkele boom, maar alleen vegetatie die typisch is voor de toendra. Tijdens een reis naar de delta vorig jaar zag ik bomen van 2 meter hoog."
Hoe het ook zij, deze inwoner van Yakutia aan de Vilyui-kust gelooft niet in de antropologische oorzaken van klimaatverandering. “Dit is de kringloop van de natuur. Het was hier 100 jaar geleden warm, toen werd het koud, en nu breekt er weer een periode van opwarming aan”, zegt hij in zijn kantoor, dat versierd is met fossielen die in de buurt zijn gevonden.
Mammoet slagtand
Wat betreft de permafrost: "het smelt waarschijnlijk, maar langzaam." “Als we een gigantische slagtand uit de grond halen, beseffen we dat het andere uiteinde nog steeds in de grond zit, nog steeds bevroren. Dit is een teken dat de permafrost erg koud blijft”, vervolgt hij. Een onverwacht gevolg van het ontdooien van bodems in het hoge noorden was de ontwikkeling van de jacht op oude overblijfselen.
Günter Stoof, bijgenaamd "Molo", begrijpt de houding van zijn Russische vrienden. "De natuur beslist, niet de mens", zegt deze AWI-technicus die de langste tijd op het eiland heeft doorgebracht. Nu 65 jaar oud, belooft hij dat dit seizoen de laatste van zijn carrière zal zijn (48 expedities naar de Noordpool en Antarctica). De Oost-Duitse inwoner was het jongste lid van een bijna twee jaar durende Sovjet-expeditie (1975-1977) met als taak een basis op Antarctica te bouwen. Hij kreeg de kans om de poolgebieden meer dan eens te bezoeken, zowel alleen als in groepen.
Zijn levenspad weerspiegelt een andere geschiedenis, de samenwerking tussen de DDR en de USSR tijdens de Koude Oorlog. Na de val van de Berlijnse muur werd een wetenschappelijk comité gevormd, dat belast was met het bepalen van het programma van wetenschappelijk onderzoek voor een verenigd Duitsland. Hij raadde aan om de poolrichting te behouden en deze op te bouwen rond de AWI-onderzoeksgroep in Potsdam. "Het omvatte experts als Molo en Christine Siegert, die 20 jaar ervaring hadden in het bestuderen van permafrost dankzij hun gezamenlijke werk met de USSR", legt Anna Morgenstern uit.
De studie van bevroren bodems werd aan het begin van de 20e eeuw wijdverspreid in Rusland in overeenstemming met de strategische beslissingen van Moskou. Het beleid om de oostelijke en noordelijke regio's te ontwikkelen die rijk zijn aan koolwaterstoffen en andere natuurlijke hulpbronnen, zou niet kunnen worden uitgevoerd zonder de aanleg van de Trans-Siberische spoorweg. Hoe het ook zij, voor de uitvoering van dit project was het aanvankelijk vereist om een technische wetenschap te vormen over de alomtegenwoordige permafrost hier.
Eind jaren dertig werd in Moskou het Permafrost Instituut opgericht. In 1960 werd hij naar Jakoetsk verhuisd. Ook deze grote Oost-Siberische stad staat op de bevroren grond. Twee ondergrondse galerijen (op een diepte van 4 en 12 meter) aan de voet van het instituut geven “directe” toegang tot de permafrost. De zandlagen vertellen over de geologische geschiedenis van de stad, die is gebouwd op de alluviale afzettingen van de Lena.
Anthrax en holtes
Zware deuren houden de temperatuur onder het vriespunt. "Smeltende permafrost is een bedreiging voor de planeet, maar op de schaal van Yakutia is alles nog redelijk stabiel", legt de directeur van het instituut Mikhail Grigoriev uit. "Tegelijkertijd zijn de gevolgen van het smelten meer merkbaar in andere regio's, vooral in Yamal."
Na de abnormaal warme zomer van 2016 begon een miltvuurepidemie op het schiereiland (het eerste geval sinds 1941, volgens het Moscow Institute of Epidemiology) als gevolg van het ontdooien van de permafrost waarin de ziekteverwekker zich bevond. Bovendien begonnen de kranten opnieuw te praten over de Yamalo-Nenets Autonomous Okrug na de ontdekking van grote depressies. Ze werden ook het resultaat van het ontdooien van permafrost. “De regio is rijk aan gas. Wanneer de grond smelt, zendt het gasbellen uit, die deze explosies verklaren”, zegt Mikhail Grigoriev.
Tegelijkertijd is er op het eiland Samoilov, Alaska of het noorden van Canada nog geen enkel geval van deze soort gemeld. Het wereldwijde permafrost-meetnetwerk verzamelt gegevens van meer dan 250 locaties. Het doel is om “kennis te bundelen en ook nieuwe klimaatmodellen te valideren”, zegt AWI-medewerker Hugues Lantuit.
Bovendien komt het onderzoek naar alpiene permafrost in een stroomversnelling. De Europese Permafrost-conferentie van juni 2018 zal verslag uitbrengen over dit werk, dat actief wordt ontwikkeld in Zwitserland, maar nog in de kinderschoenen staat in Frankrijk.
Kusterosie en de sociaaleconomische gevolgen daarvan worden een andere bron van zorg: een derde van de kustlijn van de wereld bevindt zich in de permafrostzone. In de Laptevzee en de Beaufortzee (Noord-Amerika) kan kusterosie oplopen tot acht meter per jaar, waardoor nabijgelegen dorpen denken aan verhuizingen. Op het eiland Samoilov staat de houten hut aan de kust nog steeds op zijn plaats. Maar hoe lang duurt het?
Simon Roger
