Op de zeebodem van de ondiepe kustgebieden ten noorden van Siberië, micro-organismen produceren methaan wanneer ze plantenresten afbreken. Als dit broeikasgas in het water terechtkomt, het kan ook vast komen te zitten in het zee-ijs dat zich in deze kustwateren vormt. Als resultaat, het gas kan duizenden kilometers over de Noordelijke IJszee worden getransporteerd en maanden later in een heel andere regio worden vrijgegeven. Dit fenomeen is het onderwerp van een artikel van onderzoekers van het Alfred Wegener Instituut, gepubliceerd in het huidige nummer van het online tijdschrift Wetenschappelijke rapporten . Hoewel deze interactie tussen methaan, oceaan en ijs hebben een grote invloed op klimaatverandering, tot op heden is het niet weerspiegeld in klimaatmodellen.

In augustus 2011 de ijsbreker Polarstern van het Alfred Wegener Instituut, Helmholtz Center for Polar and Marine Research (AWI) baande zich een weg door de met ijs bedekte Noordelijke IJszee, op een parcours dat haar slechts een paar honderd kilometer van de Noordpool bracht. Vroeger, AWI-geochemicus dr. Ellen Damm testte de wateren van het hoge noorden op het broeikasgas methaan. Tijdens een expeditie naar dezelfde regio vier jaar later, ze had de kans om de metingen op verschillende tijdstippen te vergelijken, en vond significant minder methaan in de watermonsters.

Ellen Damm, samen met Dr. Dorothea Bauch van het GEOMAR Helmholtz Center for Ocean Research in Kiel en andere collega's, analyseerde de monsters om de regionale niveaus van methaan te bepalen, en de bronnen. Door de zuurstofisotopen in het zee-ijs te meten, de wetenschappers konden afleiden waar en wanneer het ijs werd gevormd. Om dit te doen, ze hadden ook zee-ijsmonsters genomen. Hun bevindingen:het ijs transporteert het methaan over de Noordelijke IJszee. En dat blijkt elk jaar anders te zijn, zoals de twee onderzoekers en hun collega's van de AWI, het Fins Meteorologisch Instituut in Helsinki en de Russische Academie van Wetenschappen in Moskou vertellen in het online tijdschrift Wetenschappelijke rapporten .

De monsters uit 2011 waren afkomstig van zee-ijs dat bijna twee jaar eerder aan zijn lange reis naar het noorden was begonnen in de kustwateren van de Laptev-zee in Oost-Siberië, in oktober 2009. De monsters uit 2015, die nog maar half zo lang in de Noordelijke IJszee aan de gang was, toonde een duidelijk lager niveau van het broeikasgas. Uit de analyse bleek dat dit ijs veel verder weg was gevormd, in de diepere oceaanwateren. Echter, tot nu, de modellen van de klimaatonderzoekers hebben geen rekening gehouden met de interactie tussen methaan, de Noordelijke IJszee en het ijs dat erop drijft.

Elk molecuul methaan in de lucht heeft 25 keer zoveel effect op de temperatuurstijging als een molecuul koolstofdioxide dat in de atmosfeer vrijkomt door verbranding van steenkool, olie of gas. Methaan in het noordpoolgebied heeft ook een enorme impact op de opwarming op noordelijke breedtegraden, en de opwarming van de aarde verder verergert - een goede reden om de methaancyclus in het Hoge Noorden nader te onderzoeken.

Methaan wordt geproduceerd door veeteelt en rijstteelt, evenals verschillende andere natuurlijke processen. Bijvoorbeeld, de overblijfselen van algen en ander plantaardig materiaal verzamelen zich op de bodem van de ondiepe Laptev-zee, en in andere ondiepe wateren voor de Arctische kust. Als er geen zuurstof is, micro-organismen breken deze biomassa af, methaan produceren. Daten, simulaties hebben te weinig aandacht besteed aan de routes van door koolstof en vrijkomen van methaan uit de Arctische gebieden.

In de herfst, als de luchttemperatuur daalt, veel gebieden van open water beginnen ook af te koelen. "Zee-ijs vormt zich op het oppervlak van de Russische plankzeeën, en wordt dan naar het noorden gedreven door de sterke wind, " legt AWI zee-ijsfysicus Dr. Thomas Krumpen uit, die ook meededen aan het onderzoek. De ijsvorming en offshore winden veroorzaken sterke stromingen in deze ondiepe marginale zeeën, die het sediment oproeren en het daar geproduceerde methaan in de waterkolom brengen. Het methaan kan ook vast komen te zitten in het ijs dat zich in de winter snel vormt in deze open watergebieden - ook wel polynya genoemd.

"Als meer zeewater bevriest, kan het de pekel die erin zit verdrijven, het meesleuren van grote hoeveelheden methaan opgesloten in het ijs, ", legt AWI-onderzoeker Ellen Damm uit. onder het ijs wordt een waterlaag gevormd die grote hoeveelheden zout en methaan bevat. Maar het ijs aan de oppervlakte en het dichte zoute water eronder, samen met het broeikasgas dat het bevat, worden allemaal voortgestuwd door wind en stroming. Volgens Thomas Krumpen "Het duurt ongeveer twee en een half jaar voordat het ijs gevormd langs de kust van de Laptevzee over de Noordelijke IJszee en langs de Noordpool naar de Fram Strait tussen de oostkust van Groenland en Spitsbergen wordt gedragen." Onnodig te zeggen, het methaan dat vastzit in het ijs en het onderliggende zoute water is mee voor de rit.

De stijgende temperaturen veroorzaakt door klimaatverandering doen dit ijs steeds meer smelten. Zowel het wateroppervlak dat bedekt is met zee-ijs als de dikte van het ijs is de afgelopen jaren afgenomen, en dunner ijs wordt door de wind verder en sneller geblazen. "In de laatste paar jaren, we hebben waargenomen dat ijs steeds sneller over de Noordelijke IJszee wordt vervoerd, " bevestigt Thomas Krumpen. En dit proces betekent natuurlijk grote veranderingen in de methaanomzet in het Noordpoolgebied. het kwantificeren van de bronnen, putten en transportroutes van methaan in het noordpoolgebied blijven een aanzienlijke uitdaging vormen voor de wetenschappelijke gemeenschap.