Grondwater kan een niet-herkende rol spelen bij het ontdooien van Arctische permafrost na bosbranden, volgens nieuw onderzoek.

De nieuwe studie onthult dat, nadat een bosbrand een deel van de organisch rijke grond afbrandt die normaal de permafrost isoleert, zomerwarmte dringt dieper door in de bevroren bodem, waardoor grondwater stroomafwaarts kan stromen en mogelijk kan bijdragen aan een grotere uitstoot van broeikasgassen.

De hoofdauteur van de studie, ecohydroloog Samuel Zipper van McGill University en de University of Victoria (Canada), zal zijn bevindingen delen op 22 oktober tijdens de Geological Society of America Annual Meeting in Seattle, Washington.

conventioneel, Rits zegt, onderzoekers hebben de neiging om permafrost-dooi te schatten door de ontdooide bodemdiepte op afzonderlijke locaties verticaal te meten, biedt een eendimensionaal perspectief van de nawerkingen van vuur op het Arctische landschap.

In plaats daarvan, hij vermoedde dat grondwater een niet-erkende rol zou kunnen spelen in het proces, waar het permafrost in andere gebieden ontdooit nadat het door eenmaal bevroren bodems is gestroomd. Zodra natuurbranden door de organisch-rijke grond branden die gewoonlijk permafrost isoleert, zomertemperaturen kunnen dieper in de bevroren grond reiken, bijdragen aan een nog grotere dooi.

"Wat mij interesseert, " zegt Zipper, "is als je één locatie verbrandt, hoe reageren andere delen van het landschap op die brand? Kan grondwaterstroming de effecten van verbranding van de ene plek naar de andere overbrengen door water en warmte door de ondergrond te verplaatsen?"

Om de vraag te onderzoeken, Zipper en zijn collega's liepen over 20, 000 simulaties van de grootste toendra-brand in de geschiedenis:de Anaktuvuk River Fire in Alaska, die meer dan 400 vierkante mijl verschroeide. Ze voerden simulaties uit met en zonder grondwaterstroming om de bijdrage aan de dooi van de permafrost na branden te achterhalen. Zipper vermoedde dat, nadat de zomertemperaturen de permafrost binnendringen, grondwater sneller zou stromen, het leveren van een grotere hoeveelheid water in nabijgelegen stromen.

Ze vonden dat, inderdaad, wildvuur leidt tot diepere dooi van de permafrost, die wordt versterkt door grondwaterstroming. Maar, verrassend genoeg, meer water verdampt na brand, dus er was minder algemene grondwaterstroming die de stroom bereikte.

"Hoewel het water sneller kon stromen, " zegt Zipper, "er werd door deze verandering in verdamping eigenlijk minder water aan de ondergrond geleverd. We vonden dit soort interessante dynamiek waar er meer ruimte was voor water om te stromen, maar minder water beschikbaar om te stromen."

Aanvullend, de resultaten suggereren dat wildvuur een positieve feedbacklus van permafrostdooi kan veroorzaken. Als permafrost ontdooit door de warmte van de zon, grondwater stroomt van de ontdooide grond naar meer permafrost, het smelten, waardoor meer grondwater vrijkomt om meer permafrost te ontdooien. Zipper vermoedt dat vuur deze lus voortijdig in gang kan zetten en de effecten kan versterken.

Om de resultaten van het onderzoek op te volgen, Zipper is van plan om te werken met gegevens van meer veldsites in Alaska, die hem zal helpen de alomtegenwoordigheid van het fenomeen te bepalen. "Wij willen weten, hoe reëel en wijdverbreid is dit proces?"

Permafrost bevat veel organische verbindingen die zijn achtergelaten door lang geleden overleden maar niet aangetaste bevroren planten. Door het ontdooien van permafrost komen broeikasgassen uit die verbindingen vrij in de atmosfeer, wat de opwarming nog versterkt. Het noordpoolgebied is een van de snelst opwarmende gebieden op aarde, en warmere zomers hebben de neiging om meer brandgevoelige vegetatie te brengen, volgens Zipper.

Om deze landschappen goed te beheren en te beschermen, Zipper zegt dat het belangrijk is om een ​​compleet beeld te krijgen van hun reactie op vuur, en het opnemen van grondwater in dat beeld is essentieel.

"Onze bevindingen laten zien dat je niet echt kunt begrijpen hoe permafrost zal reageren op verstoringen zoals brand zonder te begrijpen wat er in het grondwatersysteem gebeurt, ", zegt Zipper. "Grondwater is een onderdeel van de watercyclus van het Noordpoolgebied dat ondergewaardeerd is vanwege een gebrek aan gegevens. Het is een soort van volgende grens om uit te zoeken wat er gaat gebeuren in de toekomst van het Noordpoolgebied."