Je leest:

Tien jaar Siberië

Tien jaar Siberië

Auteur: | 14 maart 2012

Al sinds 2002 doen aardwetenschappers en biologen van de Vrije Universiteit in Amsterdam en Wageningen Universiteit onderzoek naar het vrijkomen van broeikasgassen uit de permanent bevroren bodems (permafrost) in oostelijk Siberië. De broeikasgassen veranderen het klimaat – maar de klimaatverandering beïnvloedt op zijn beurt ook de uitstoot van de broeikasgassen. Tien jaar Siberië – een ooggetuigeverslag.

J. van Huissteden, VU Amsterdam, met toestemming

In de toendra van het Indigirka laagland, aan de rivier de Berelegh, ligt het kleine onderzoeksstation Kytalyk. Het is een afgelegen plek, op 71 graden noorderbreedte, en de omstandigheden zijn er primitief. Stroom wordt geleverd met een dieselgenerator, maar de diesel moet over tachtig kilometer rivier worden aangevoerd. Zoveel mogelijk van de nodige elektriciteit wordt daarom opgewekt met zonnepanelen en windmolens. Maar het onderzoeksstation – resultaat van een samenwerking tussen een biologisch onderzoeksinstituut van de Russische Academie van Wetenschappen in Yakutsk, de Vrije Universiteit in Amsterdam en de Universiteit van Wageningen – bewijst zijn dienst. Tien jaar lang al wordt hier het effect van de opwarming van de atmosfeer op de toendra onderzocht. En met succes.

Welke opwarming?

Voor je de invloed van opwarming kan bestuderen, zul je moeten vaststellen of er wel echt sprake van opwarming is. Dit kan je niet alleen uit de direct waarnemingen bepalen: Tien jaar lijkt weliswaar lang, maar is statistisch gezien erg kort. Je ziet echter duidelijke veranderingen als je de gegevens over langere tijd bekijkt, zoals die van het weerstation van het nabijgelegen Chokurdagh. Vooral voorjaar en herfst worden hier warmer, en het groeiseizoen wordt langer. Over heel Siberië worden de winters warmer, en valt er meer neerslag. Klimaatmodellen tonen aan dat de opwarming van de aarde zich in deze gebieden extra sterk doet voelen: Als het wereldwijd gemiddeld twee graden warmer wordt, gaat de temperatuur in het hoge noorden wel acht graden omhoog.

Dooimeer op de toendra: een belangrijke bron van het broeikasgas methaan

J. van Huissteden, VU Amsterdam, met toestemming

Toendra

Ogenschijnlijk lijkt de toendra een eenvormige groene vlakte, maar er zijn grote verschillen in plantengroei. Droge plekken begroeid met lage struikjes van de dwergberk wisselen af met natte stukken waar zegge en wollegras groeit, of veenmos. De vegetatie wordt bepaald door de aanwezigheid van ijs in de ondergrond. Op de drogere plaatsen is de opdooilaag dun, en is meer ijs aanwezig in de bodem. Op natte plaatsen verzamelt zich smeltwater en is de opdooilaag dikker. Daarnaast zijn er poelen, en uitgestrekte dooimeren waar het ijs in de ondergrond is gaan smelten. Overigens zijn veel dooimeren aan het einde van de laatste ijstijd ontstaan. Veel van die dooimeren zijn daarna weer leeggelopen. Het onderzoeksstation zelf is gevestigd op de bodem van zo’n voormalig dooimeer.

Poelen

Ondanks de gemiddelde jaartemperatuur van -14 graden in het gebied blijkt de permafrost niet onaantastbaar. Dankzij de Koude Oorlog kunnen we enkele decennia terugkijken in de tijd: Door foto’s van een Amerikaanse spionagesatelliet te vergelijken met recente satellietbeelden weten we dat er bij het onderzoeksstation drie keer meer poelen zijn dan veertig jaar geleden. Die poelen ontstaan door het afsmelten van ijslenzen – dikke ijspakketten in de bodem. Vooral plekken met veel ijs in de bodem zijn natuurlijk gevoelig. Overigens speelt niet alleen de temperatuur, maar ook de hoeveelheid sneeuw in de winter een grote rol. Een dikker sneeuwdek isoleert de bodem van de winterkou, en zorgt in de zomer voor een nattere toendra.

In het onderzoeksgebied zie je dwergberken in de poelen wegzakken en afsterven. De oever van een nabijgelegen dooimeer heeft zich twintig meter ingevreten in een vijftien meter hoge rug van ijsrijke permafrost. Of dit sneller gaat dan vroeger is niet zeker, maar spectaculair is het wel: grote blokken toendra bodem glijden over het smeltende ijs het meer in.

Methaan borrelt op uit een dooimeer
J. van Huissteden, VU Amsterdam, met toestemming

Broeikasgas

Bij permafrost ontdooit ’s zomers alleen het bovenste laagje van de aarde – van maximaal anderhalve meter dik. Daaronder zit een bevroren laag van soms wel honderden meters. Vooral in Siberië bestaat die laag vaak grotendeels uit ijs. In de permafrost liggen grote hoeveelheden organische stof opgeslagen – van plantenresten en veenlagen tot hele mammoeten. Als de permafrost smelt komt een onbekend deel daarvan in de atmosfeer terecht als kooldioxide of methaan (moerasgas). Methaan is een broeikasgas en minstens 25 keer sterker is dan kooldioxide. Dit kan de opwarming verder versterken. De grote vraag die we proberen te beantwoorden is dan ook: hoeveel extra broeikasgas komt erbij?

Reuzenjampot

We meten de hoeveelheden methaan en kooldioxide die vrijkomen met verschillende apparatuur. Het eenvoudigste systeem is een zogenaamd kamertje – een soort omgekeerde reuzenjampot die je op de grond plaatst en waarin je vervolgens de toename van het gas meet. Dit geeft informatie over een beperkt oppervlak, maar door meerdere kamers op verschillende plaatsen te zetten kan je wel heel goed de effecten van verschillen in vegetatie zien. Het andere meetsysteem is een eddy correlatie toren. Deze meettechniek maakt gebruik van turbulenties van de lucht (eddies in het Engels). Het voordeel van deze techniek is dat je informatie krijgt over een groter gebied. Maar je hebt wel instrumenten nodig die heel precies, tien keer per seconde, de windsnelheid kunnen meten en tegelijk de concentratie van kooldioxide en methaan. Voor methaan bestaat die apparatuur nog niet zo lang, en het vreet stroom – een vat diesel per vijf dagen.

Meettorens met meteorologische instrumenten en apparatuur voor het meten van broeikasgassen kooldioxide en methaan
J. van Huissteden, VU Amsterdam, met toestemming

Balans

Uit de metingen blijkt dat uit de moerassige toendra bodem veel methaan vrij komt. Dat is de normale methaan-emissie van ieder moeras. Aan de andere kant nemen de moerasplanten ook kooldioxide op door fotosynthese. Het is een balans: over een heel groeiseizoen gemeten blijkt de opname van kooldioxide de afgifte van methaan ongeveer in evenwicht te houden. De gebieden met een stabiele toendra vegetatie geven zelfs vrij weinig methaan af, doordat overal veenmossen groeien: Microbiologen van de Radboud Universiteit in Nijmegen hebben onlangs ontdekt dat in het blad van veenmossen bacteriën leven die methaan omzetten in kooldioxide, waarna de plant het kan opnemen. In Kytalyk blijkt dit effect heel sterk te zijn.

Bij de poelen, waar de permafrost dooit, is het echter een heel ander verhaal. Daar komt zowel kooldioxide en methaan vrij, en veel ook. Gelukkig lijken de poelen na verloop van tijd weer dicht te groeien. Hoe snel dat gaat, daar richt het onderzoek zich nu op, want dat bepaalt heel sterk hoeveel broeikasgas er door smelten van de permafrost in de atmosfeer komt.

Het plaatsen van opvangtrechters voor methaanbellen in een meer.
J. van Huissteden, VU Amsterdam, met toestemming

Toekomst

Door jaren met verschillende weersomstandigheden te vergelijken kunnen we nu toch meer zeggen over de toekomst. In nattere jaren met meer sneeuw en regen komt veel meer methaan vrij – vooral uit de riviervlakte die dan soms lang overstroomd is. Ook het effect van het langere groeiseizoen kunnen we zien. In theorie zou er meer kooldioxide opgenomen moeten worden, doordat de planten langer groeien. Daar is echter weinig van te zien. In warmere jaren vindt namelijk ook meer omzetting van organische stof plaats in de bodem, en dat compenseert de extra opname van kooldioxide weer.

Zie ook:

Methaanuitstoot toendra geringer dan gedacht (Kennislinkartikel) Gevaar door dooiende permafrost (Kennislinkartikel) Siberië ontdooit (Kennislinkartikel) Methaanscheet uit meren in warmer klimaat (Kennislinkartikel) Als permafrost smelt (blog van de auteur, met filmpjes)

Dit artikel is een publicatie van NEMO Kennislink.
© NEMO Kennislink, sommige rechten voorbehouden
Dit artikel publiceerde NEMO Kennislink op 14 maart 2012

Discussieer mee

0

Vragen, opmerkingen of bijdragen over dit artikel of het onderwerp? Neem deel aan de discussie.

NEMO Kennislink nieuwsbrief
Ontvang elke week onze nieuwsbrief met het laatste nieuws uit de wetenschap.