Wetenschappers schatten Arctische permafrost-koolstoffeedback voor de eerste keer

Een gevaarlijke terugkoppeling tussen Arctische opwarming, permafrostsmelt en uitstoot van broeikasgassen zou volgens nieuw onderzoek binnenkort uit de hand kunnen lopen.

Klimaatmodellen voorspellen al lang dat smeltende grond in het Noordpoolgebied oud organisch materiaal blootstelt aan lucht en microben, waardoor het uiteenvalt, wat zal resulteren in uitstoot van koolstofdioxide en het krachtige broeikasgas methaan. Het is een enge propositie; er zit momenteel bijna twee keer zo veel koolstof vast in permafrost dan in de atmosfeer van de aarde.

Het potentiële probleem is immens, en dat geldt ook voor de uitdaging voor onderzoekers die deze feedbackkring proberen te meten. De meeste studies zijn gericht op het voorspellen van de toekomst, hoewel permafrost decennia lang soms spectaculair degradeert. Het meten van gassen die uit de Arctische bodem oprijzen is moeilijk om te doen, vooral als je bedenkt dat de koolstof die is afgebroken uit oud organisch materiaal zich zal vermengen met dat van nieuwere bronnen voordat het de grond verlaat.

Katey Walter Anthony, een ecoloog bij de University of Alaska Fairbanks, en een team onderzoekers kwamen met een gedeeltelijke oplossing voor dit probleem door hun aandacht te richten op thermokarstmeren, pools van smeltwater boven permafrost. In de winter wordt het methaan dat vrijkomt uit de bodem ingevangen als bellen in het ijs op het oppervlak, waardoor het gemakkelijker te bemonsteren en te meten is.

Het resulterende artikel, online gepubliceerd maandag in Natuur Geoscience, schat voor het eerst de koolstof feedback lus van permafrost rond Arctic thermokarstmeren. De onderzoekers vonden een duidelijke correlatie tussen de uitbreiding van het oppervlak van de meren - een indicator van afbraak door permafrost - en het volume van methaan en koolstofdioxide uitgestoten door ijs en de bodem. Koolstofdatering toonde aan dat de leeftijd van methaan in de bellen omgeven door ijs overeenkwam met de leeftijd van de omliggende permafrost.

Dit zijn goede aanwijzingen dat de methoden en aannames van de onderzoeker redelijk gezond zijn. Dit is echter pas de eerste keer dat een heel complex probleem wordt aangehaald en het bereiken van een conclusie die het gehele Noordpoolgebied omvat op basis van metingen van 37 meren in drie landen is een risicovolle onderneming. Die onzekerheid komt tot uiting in de brede inschatting van de auteurs: tussen de 0,2 en 2,5 miljard ton koolstof die vrijkomt uit thermokarst-gebieden in de Arctische gebieden in de afgelopen 60 jaar. Dat is geen rekening met koolstof uitgestraald door terrestrische gebieden van permafrostsmelt, die een veel groter gebied bedekken.

Het lijkt een groot aantal, maar als de voorspellingen van andere onderzoekers uitkomen, is dat maar een heel klein topje van een hele grote ijsberg. Studies hebben koolstofemissies van permafrost voorspeld die tussen de 100 en 900 keer groter zijn dan alles wat op aarde wordt waargenomen gedurende minstens 11.700 jaar. "Ons onderzoek wijst uit dat de dramatische toename van de permafrost-koolstofemissies die naar verwachting op het punt staat te verschijnen, geen teken lijkt te zijn dat we begonnen zijn", schrijven de auteurs.

Dat is niet goed.