"Dit meer was hier 50 jaar geleden niet."

Katey Walter Anthony, een ecoloog aan de Universiteit van Alaska-Fairbanks, doopt haar peddel in het water terwijl haar kajak over het meer glijdt. "Jaren geleden was de grond ongeveer drie meter hoger en was het een sparrenbos", zegt ze.

Big Trail Lake is een thermokarstmeer, wat betekent dat het is ontstaan ​​door de dooi van de permafrost. Permafrost is grond die het hele jaar door bevroren blijft; de permafrost in het binnenland van Alaska heeft ook enorme wiggen van echt ijs opgesloten in de bevroren grond. Wanneer dat ijs smelt, stort het grondoppervlak in en vormt een zinkgat dat zich met water kan vullen. Zo wordt een thermokarstmeer geboren.

Walter Anthony is een onderzoeker die samenwerkt met het Arctic Boreal Vulnerability Experiment (ABoVE)-project van NASA. Ze bestudeert de vorming van deze thermokarstmeren en hoe dit proces wordt veroorzaakt door en bijdraagt ​​aan het veranderende klimaat op aarde.

"Meren zoals Big Trail zijn nieuw, ze zijn jong en ze zijn belangrijk omdat deze meren zijn wat er in de toekomst gaat gebeuren," legde ze uit.

Ze boeren ook methaan - een krachtig broeikasgas - de atmosfeer in.

Op het eerste gezicht lijkt Big Trail op elk meer. Maar kijk dichterbij en er is iets dat het oppervlak verstoort:bellen.

Er gebeuren twee dingen als de permafrostlaag onder meren ontdooit:de microbiële activiteit neemt toe en er vormen zich paden in de permafrost. Bij Big Trail Lake en andere thermokarstmeren in het noordpoolgebied verteren microben dode planten en ander organisch materiaal in de eerder bevroren grond in een proces dat kooldioxide en methaan produceert. Meer zelden kan permafrost-dooi "schoorstenen" vormen onder meren waardoor methaan en andere gassen - voorheen diep onder de grond opgesloten - kunnen ontsnappen. Deze release van "geologisch" methaan vindt plaats bij Esieh Lake, een andere ABoVE-studielocatie van Katey Walter Anthony. In alle thermokarstmeren borrelen de gassen naar het oppervlak van het meer en komen vrij in de atmosfeer.

"Bij Big Trail Lake is het alsof je de deur van je vriezer voor de eerste keer opent en al het voedsel in je vriezer aan microben geeft om te ontleden. Terwijl ze het ontleden, braken ze methaangas uit", zegt Walter Anthony. Ze leunt voorover en duwt haar peddel in de sponsachtige grond onder water, waardoor clusters van methaanbellen op het oppervlak uitbarsten.

Omdat het meer in de winter bevriest, kunnen de bellen voorkomen dat er ijs wordt gevormd en zorgen ze voor open water dat het hele seizoen door methaan blijft uitstoten. In andere gebieden creëren de methaanbellen bevroren ijskoepels op het oppervlak van het meer.

"Zodra zich ijs op deze meren heeft gevormd, zullen de stijgende methaanbellen in het ijs bevriezen", legt Franz Meyer uit, hoofdwetenschapper bij de Alaska Satellite Facility in Fairbanks. Meyer is ook een van de hoofdwetenschappers van NISAR, een gezamenlijke NASA- en ISRO-satelliet die onze planeet zal bestuderen. Een van de instrumenten die op NISAR zal staan, is een radar die lijkt op het instrument dat het ABoVE-team over Arctische en boreale gebieden vliegt om de grond, het ijs en de meren eronder te bestuderen.

"Deze bubbels die we in het ijs zien, veranderen de manier waarop het radarsignaal interageert met het ijsoppervlak", legt hij uit. De radar kan ruwheid detecteren - zoals van bevroren methaanbellen - op het oppervlak van het land, ijs en water eronder. Thermokarstmeren met een hoge ruwheid of meer bellen hebben doorgaans een hogere methaanuitstoot in vergelijking met gladde meren. Door de radargegevens in de lucht te combineren met metingen die in het veld zijn verzameld, kunnen wetenschappers inschatten hoeveel methaanmeren in een groot gebied uitstoten.

Walter Anthony zegt dat ze ons iets wil laten zien en peddelt naar wat lijkt op een stuk afval:een omgekeerde plastic fles die uit het water steekt. Het is een apparaat voor het verzamelen van methaan, zegt ze, en ze legt uit dat de fles methaan vasthoudt terwijl het door het water omhoog borrelt. Walter Anthony draait aan een klep en verzamelt een monster van het gas in een kleinere fles, die haar team chemisch zal analyseren om de leeftijd en concentraties van de verschillende gassen erin te bepalen.

Maar er is een snellere manier om te weten of het meer methaan afgeeft.

Walter Anthony opens the valve, lights a match, and holds it to the opening. A burst of flame ignites. She lets the flame burn for a few seconds and then turns off the valve. It's like a more extreme version of lighting a gas stove.

There are millions of lakes in the Arctic, but only the newer ones are releasing high amounts of methane. That's because most Arctic lakes are hundreds or thousands of years old. Those lakes used to be just like Big Trail Lake, but the microbes there have since run out of permafrost organic matter to decompose, and instead are emitting methane from more modern carbon sources. That means the older lakes are no longer emitting as much old methane.

"So what's a concern for the future, when we think about permafrost carbon feedback, are areas that are newly thawed," says Walter Anthony. Just like Big Trail Lake. + Verder verkennen

New technique uses radar to gauge methane release from Arctic lakes