De grootste studie ooit van boomringen uit Norilsk in het Russische Noordpoolgebied heeft aangetoond dat de directe en indirecte effecten van industriële vervuiling in de regio en daarbuiten veel erger zijn dan eerder werd gedacht.

Een internationaal team van onderzoekers, onder leiding van de Universiteit van Cambridge, heeft ringbreedte- en houtchemiemetingen van levende en dode bomen gecombineerd met bodemkenmerken en computermodellering om aan te tonen dat de schade die is aangericht door tientallen jaren van nikkel- en koperwinning niet alleen lokale omgevingen heeft verwoest, maar ook van invloed op de wereldwijde koolstofcyclus.

De omvang van de schade aan het boreale bos, het grootste landbioom op aarde, is te zien in de jaarlijkse jaarringen van bomen bij Norilsk waar de afsterving zich tot 100 kilometer heeft verspreid. De resultaten worden gerapporteerd in het tijdschrift Ecologie Brieven .

Norilsk, in Noord-Siberië, is 's werelds meest noordelijke stad met meer dan 100, 000 mensen, en een van de meest vervuilde plekken op aarde. Sinds de jaren dertig, intensieve winning van het massieve nikkel in het gebied, koper- en palladiumafzettingen, gecombineerd met weinig milieuregels, heeft geleid tot ernstige vervuilingsniveaus. Een enorme olieramp in mei 2020 heeft de milieuschade in het gebied nog groter gemaakt.

Niet alleen zijn de hoge emissies in de lucht van het industriecomplex van Norilsk verantwoordelijk voor de directe vernietiging van ongeveer 24, 000 vierkante kilometer boreaal bos sinds de jaren 60, overlevende bomen op een groot deel van de hoge noordelijke breedtegraden hebben ook te lijden. De hoge vervuilingsniveaus veroorzaken een afnemende boomgroei, die op hun beurt een effect hebben op de hoeveelheid koolstof die kan worden vastgelegd in het boreale bos.

Echter, hoewel het verband tussen vervuiling en de gezondheid van bossen algemeen bekend is, het heeft het 'divergentieprobleem' in de dendrochronologie niet kunnen verklaren, of de studie van boomringen:een ontkoppeling van boomringbreedte van stijgende luchttemperaturen sinds de jaren zeventig.

Gebruikmakend van de grootste dataset ooit van boomringen van zowel levende als dode bomen om de geschiedenis en intensiteit van Norilsk's bossterfte te reconstrueren, de onderzoekers hebben aangetoond hoe de hoeveelheid vervuiling die door mijnen en smelterijen in de atmosfeer wordt gespuwd, op zijn minst gedeeltelijk verantwoordelijk is voor het fenomeen 'Arctic dimming', nieuw bewijs leveren om het divergentieprobleem te verklaren.

"Met behulp van de informatie die is opgeslagen in duizenden jaarringen, we de gevolgen kunnen zien van Norilsks ongecontroleerde milieuramp in de afgelopen negen decennia, " zei professor Ulf Büntgen van de afdeling Geografie van Cambridge, die het onderzoek leidde. "Hoewel het probleem van zwavelemissies en bossterfte in een groot deel van Europa met succes is aangepakt, voor Siberië, we hebben niet kunnen zien wat de impact is geweest, grotendeels te wijten aan een gebrek aan monitoringgegevens op lange termijn."

De uitbreiding van jaarlijks vastgestelde en absoluut gedateerde boomringbreedtemetingen, samengesteld door de eerste auteur van het artikel, Alexander Kirdyanov, samen met nieuwe metingen met hoge resolutie van hout- en bodemchemie, stelde de onderzoekers in staat om de omvang van de verwoestende ecosysteemschade van Norilsk te kwantificeren, die een hoogtepunt bereikte in de jaren zestig.

"We kunnen zien dat de bomen bij Norilsk in de jaren zestig massaal begonnen af ​​te sterven als gevolg van stijgende vervuilingsniveaus, "zei Büntgen. "Aangezien de luchtvervuiling in het noordpoolgebied zich ophoopt als gevolg van grootschalige circulatiepatronen, we breidden onze studie uit tot ver buiten de directe effecten van de industriële sector van Norilsk en ontdekten dat bomen op de hoge noordelijke breedtegraden ook lijden."

De onderzoekers gebruikten een procesgebaseerd voorwaarts model van boreale boomgroei, met en zonder oppervlaktestralingsforcering als proxy voor verontreinigende stoffen, om aan te tonen dat de arctische verduistering sinds de jaren 70 de boomgroei aanzienlijk heeft verminderd.

Arctische dimming is een fenomeen dat wordt veroorzaakt door verhoogde deeltjes in de atmosfeer van de aarde, hetzij door vervuiling, stof of vulkaanuitbarstingen. Het fenomeen blokkeert gedeeltelijk zonlicht, het verdampingsproces vertragen en de hydrologische cyclus verstoren.

De opwarming van de aarde zal naar verwachting de groei van boreale bomen doen toenemen, maar de onderzoekers ontdekten dat naarmate de vervuilingsniveaus piekten, het tempo van de boomgroei in Noord-Siberië vertraagde. Ze ontdekten dat de vervuilingsniveaus in de atmosfeer het vermogen van de bomen om zonlicht door fotosynthese in energie om te zetten, verminderden. en dus waren ze niet in staat om zo snel of zo sterk te groeien als in gebieden met lagere vervuilingsniveaus.

"Wat ons verraste, is hoe wijdverbreid de effecten van industriële vervuiling zijn - de omvang van de schade laat zien hoe kwetsbaar en gevoelig het boreale bos is, " zei Büntgen. "Gezien het ecologische belang van dit bioom, de vervuilingsniveaus op de hoge noordelijke breedtegraden kunnen een enorme impact hebben op de hele wereldwijde koolstofcyclus."