Daniel Ruiz-Carrascal staat op een heuvel van grillige rotsen die niet op zijn plaats lijken in het verder gladde en met gras begroeide landschap. "De gletsjer was hier in het midden van de 15e eeuw, " legt hij uit. De witte top van Nevado Santa Isabel doemt een mijl verder en ongeveer 1, 300 voet groter dan onze eigen duizelingwekkend grote hoogte. Het is moeilijk voor te stellen dat wit zich helemaal naar beneden uitstrekt tot aan deze rotsachtige heuvel, de hele vallei in ijs begraven.

Ruiz-Carrascal bracht me hier in de Colombiaanse Andes om de páramo te bezoeken, een van de meest unieke ecosystemen op aarde - en een van de meest bedreigde door een veranderend klimaat.

De páramos komen alleen voor in het Andesgebergte op hoogtes boven de 12, 500 voet. De lucht is zo ijl dat je stil kunt ademen. Het weer kan verraderlijk regenachtig en sneeuwachtig zijn, en elke dag schommelt de temperatuur van onder het vriespunt tot ongeveer 60 graden Fahrenheit. Maar ondanks de barre omstandigheden, de páramos zijn 's werelds meest diverse ecosysteem op grote hoogte, naar schatting 5, 000 soorten-3, waarvan er 000 nergens anders op aarde leven.

Dit ecosysteem is niet alleen belangrijk voor planten en dieren. In de hele Andes, de páramo's werken als een spons, het verzamelen van water uit mist, motregen, en smeltende gletsjers op de bergtop, het opbergen, en dan los te laten in de laaglanden. Naar schatting 40 miljoen mensen, inclusief inwoners van Bogotá, Colombia en Quito, Ecuador - zijn afhankelijk van de páramos voor drinkwater.

Helaas, de tropische Andes warmen sneller op dan waar dan ook buiten de poolcirkel. De gletsjers smelten, minder neerslag bereikt de bergtoppen, en de páramos drogen uit. Soorten worden gedwongen om naar steeds grotere hoogten te migreren om op zoek te gaan naar de koude temperaturen waaraan ze zijn aangepast. Eventueel, er is misschien nergens meer om heen te gaan.

Ruiz-Carrascal, een hydroklimatoloog en adjunct bij het International Research Institute for Climate and Society (IRI) aan het Earth Institute van Columbia University, werkt aan het begrijpen van deze veranderingen en het evalueren van adaptatiestrategieën. Leiding geven aan een team van de Escuela de Ingeniería de Antioquia (EIA) in Medellín, hij heeft een netwerk van sensoren opgezet om de veranderingen in de páramos te meten en te begrijpen wat de toekomst in petto heeft. Het team is een van de weinige die langetermijnstudies doet naar dit buitengewone en belangrijke bioom.

Ruiz-Carrascal is een alumnus van het masterprogramma Climate and Society van IRI. Hij behaalde zijn Ph.D. in Earth and Environmental Sciences van Columbia University ook, en besloot zijn onderzoek te richten op omgevingen op grote hoogte. Hij heeft zijn hele leven door deze bergen gewandeld.

Er zijn maar heel weinig weerstations geïnstalleerd in de páramos - de hoogte en de afgelegen ligging maken het te moeilijk om de apparatuur te bedienen en te onderhouden. Als resultaat, er is een grote kloof geweest in het begrip van wetenschappers van wat er gebeurt in de hoge delen van de Andes. Daarom heeft het team van Ruiz-Carrascal 23 sensoren geïnstalleerd in de páramos van de regio Los Nevados in Colombia. De sensoren volgen de temperatuur, relatieve vochtigheid, en dauwpunt elk uur op een hoogte tot 16, 000 voet.

Elke paar maanden, het team rijdt de páramos in om de gegevens van hun sensoren te verzamelen, en neem andere metingen. "We drijven de wetenschap tot het uiterste, " Ruiz-Carrascal vertelt me ​​in zijn kantoor bij EIA, waar hij een universitair hoofddocent is, voordat we aan de lange en hobbelige rit de bergen in gingen.

Uit circulatie

De ochtenden brengen heldere luchten in de páramos, terwijl de valleien beneden zwemmen in een zee van wolken, neergeslagen door koude temperaturen. Naarmate de dag warmer wordt, die wolken komen meestal op, met mist en motregen in de páramos. Deze opwaartse vochtstroom is als de bloedtoevoer van de páramo.

Maar het team van Ruiz-Carrascal vindt bewijs dat de circulatiepatronen die dit vocht afgeven veranderen, waardoor de bovenste delen van de tropische Andes zeer snel opwarmen en uitdrogen. Volgens de sensoren van het team, de páramos warmen ongeveer 1,6 keer sneller op dan de omliggende laaglanden. Deze snelle transformatie lijkt te worden veroorzaakt door een ongewone opwarming in de bovenste troposfeer van de regio.

Onder normale omstandigheden, als een stukje lucht in de laaglanden opwarmt, het wordt minder dicht en drijft naar boven. Het luchtpakket zal blijven stijgen zolang het warmer blijft dan de lucht eromheen. Eventueel, het koelt af en geeft water vrij op grote hoogten.

Echter, het team denkt dat in de toekomst, die luchtplekken zullen niet zo hoog kunnen stijgen als gewoonlijk, behalve tijdens zeer ongebruikelijke gebeurtenissen, en de páramos zullen minder water krijgen.

"Er zit een groot gat in de klimaatmodellen, " Ruiz-Carrascal zegt, omdat ze niet volledig rekening houden met de veranderingen die plaatsvinden in de atmosfeer boven de tropische Andes. Gegevens van zijn sensornetwerk helpen dat gat te vullen. Aangezien de páramos in de bovenste troposfeer steken, het volgen van temperatuur en vochtigheid op de grond houdt tegelijkertijd atmosferische veranderingen in de gaten. Eigenlijk, zegt Ruiz-Carrascal, de páramos zijn "een plek waar je de bovenste atmosferische dynamiek kunt aanraken."

Bladeren door het verleden

Als de Colombiaanse páramos een affichekind hadden, het zou Espeltia zijn. Deze planten hebben de bijnaam frailejones - grote broeders - dankzij hun soms torenhoge hoogten en dikke bruine stengels, die in theorie zou kunnen worden aangezien voor monastieke gewaden op een mistige dag. Espeltia zijn uniek voor de páramos. En omdat hun stengels vocht uit de mist absorberen en het de grond in leiden, ze spelen een belangrijke rol bij het reguleren van de watervoorziening van páramo.

Zijn best doen om op een notitieblok te tekenen terwijl ons voertuig met vierwielaandrijving over een onverharde weg stuitert, EIA-milieuingenieur Enrique Ángel-Sanint legt me uit waarom Espeletia ook een belangrijke rol speelt in het onderzoek van het team. In plaats van bruine gewaden, hun stengels zijn gehuld in dode bladeren die nooit vallen. En omdat elk individu een eeuw of langer kan leven, die bladeren zouden een rijke bibliotheek kunnen vormen van het vroegere klimaat van de páramos, als het team erachter kan komen hoe ze ze moeten lezen.

De eerste stap is leren hoe Espeletia groeit. Voor deze, Ángel-Sanint gebruikt een plastic "naaipakket" vol spelden, heersers, en gradenbogen om de groeisnelheid van de plant gedurende zijn hele levensduur te meten.

"Als je dit eenmaal hebt, je kunt de lengte van een persoon zien en zijn leeftijd afleiden, " legt hij uit. Dan, omdat de bladeren op een zeer voorspelbare manier groeien - zijn gekronkelde tekeningen laten zien dat ze uit de kroon springen, fris en lang, dan plat naar beneden en afstervend als de plant groeit - hij zal in staat zijn om elk blad een specifieke leeftijd te geven. Door kenmerken zoals de grootte en dichtheid van de microscopisch kleine poriën van het blad te correleren, huidmondjes genoemd, Ángel-Sanint hoopt dat elk blad een record van vochtigheidsniveaus zal geven vlak voordat het werd geboren, of dat nu een jaar geleden was of 130.

Het El Niño-klimaatpatroon, gedreven door oceaan- en atmosferische temperaturen in de Stille Oceaan, dramatisch verergert opwarming en uitdroging in de páramos. Vroeger, na deze droge periodes, De bladeren van Espeletia zouden waarschijnlijk hebben gereageerd door bladeren te produceren met minder huidmondjes, waardoor ze water konden verliezen. Door de bladeren van Espeletia onder een microscoop te leggen, het team hoopt erachter te komen of El Niño-evenementen vaker voorkomen als gevolg van klimaatverandering - en wat dat zou kunnen betekenen voor de toekomst van de páramos.

"Het wordt een puinhoop als je El Niño-evenementen hebt die warmte toevoegen aan de bovenste niveaus van de troposfeer bovenop de langdurige opwarming, " legt Ruiz-Carrascal uit. Het verleden bestuderen, hij zegt, helpt om "te projecteren wat er waarschijnlijk zal gebeuren in een toekomstige warmere wereld."

Totale kernsmelting

Toen Ángel-Sanint 30 jaar geleden Los Nevados bezocht, hij zag sneeuw en ijs die de vulkaan El Cisne bedekten. Nu ziet de top er bruin en kaal uit. In de buurt, de Nevado Santa Isabel zou de volgende kunnen zijn. Tussen 2016 en begin 2018, het verloor 37 procent van zijn resterende ijsoppervlak, waaronder op sommige plaatsen zo'n 11 meter dikte.

Colombia's gletsjers krimpen al duizenden jaren langzaam, sinds het einde van de laatste ijstijd. Maar de afgelopen decennia is de teruglopende snelheid is dramatisch gestegen als gevolg van door de mens veroorzaakte klimaatverandering. Sinds de jaren vijftig, De gletsjers van Colombia zijn afgenomen van 113 vierkante kilometer tot slechts 37 in 2017. Ze zouden binnen 30 jaar volledig kunnen verdwijnen.

Om beter te begrijpen wat het verlies van de gletsjers betekent voor de páramo's en de mensen die ervan afhankelijk zijn, Ruiz-Carrascal en teams van de Universiteit van Ierland in Galway en Universidad Nacional de Colombia Sede Medellín bestuderen de rotsen die de terugtrekkende gletsjers hebben achtergelaten.

Zijn voet in wat losse grond op het pad duwen, Ruiz-Carrascal laat zien hoe grond en rotsen zich ophopen voor een gletsjertong terwijl deze groeit en zich verspreidt tijdens koude periodes. Vervolgens, als het klimaat warmer wordt, de krimpende gletsjer trekt zich terug, de heuvel achterlatend die hij er ooit voor had geduwd - een morene.

Het afschrapen van monsters van de morenenrotsen, de onderzoekers kunnen helium-3 en beryllium-10 gebruiken om in te schatten wanneer de gletsjer elke voetafdruk heeft achtergelaten. Samen met aanwijzingen uit het landschap, de teams reconstrueren de glaciale geschiedenis van de regio, het creëren van een record van de timing en omvang van glaciale bewegingen in de afgelopen 20 tot 30, 000 jaar.

Andes-gletsjers zijn in die periode vele malen geëvacueerd en gestroomd, en de páramo's groeiden en krimpen - en groeiden opnieuw - samen met de ijskappen. Zullen ze kunnen herstellen van de snelle, door mensen veroorzaakte aanval die hen nu frituurt? Er achter komen, ecoloog María Elena Gutiérrez-Lagoueyte van Universidad EIA bestudeert páramo veerkracht.

Een verwarde bank

Voordat we op pad gingen naar Nevado Santa Isabel, Ruiz-Carrascal vertelt me:"Je zult soorten zien waarvan je zeker weet dat je ze nog nooit in je leven hebt gezien, en je zult het nergens anders op aarde zien." Hij heeft gelijk, natuurlijk. Er zijn lange Espeltia met hun palmachtige kronen; ronde, kei-achtige kussenplanten; en "páramo vingers" die vreemd wiebelen in de wind.

Gutiérrez-Lagoueyte wijst ons op een duizelingwekkende reeks soorten terwijl we lopen. Ze indexeert páramo-soorten in een online catalogus die tot nu toe ongeveer 500 soorten bevat. Ze bestudeert ook hoe de verspreiding van soorten verschuift naarmate de páramo's opwarmen, en proberen te bepalen welke soort het meest kwetsbaar zou kunnen zijn.

Terwijl de planeet opwarmt, veel bergplanten en dieren migreren naar hoger gelegen gebieden. Maar de reactie van elke soort is anders. Om te controleren welke planten zich ter plekke aanpassen versus migreren of uitsterven, het team heeft proefpercelen opgezet op verschillende hoogten. Elke paar maanden, ze kijken in de percelen welke planten aanwezig zijn en in welke hoeveelheden, veranderingen in de tijd in de gaten houden.

Het vinden van een van deze experimentele plots is verrassend moeilijk, zelfs in het boomloze landschap. We verlaten het pad en volgen Gutiérrez-Lagoueyte op een omweg een heuvel op, pas op dat je niet op de meer kwetsbare soorten stapt. 'Het is hier ergens...' zegt ze na een verkeerde afslag.

Eindelijk, we passeren een paar struiken en strompelen het perceel binnen - een grote doos die wordt omlijnd door een hangend koord. Binnen is een weerstation, een van de vier die het team heeft geïnstalleerd, bedekt met dozen en draden en bedekt met een draaiende windvaan. De technologie voelt schokkend aan in dit landschap dat anders de sporen van menselijk ingrijpen verbergt.

Naast het bestuderen van de plantensamenstelling, het team volgt de bodemtemperatuur en vochtigheid, niveaus van inkomend zonlicht, windrichting en snelheid, en regenval in dit perceel. Zwarte kabels strekken zich uit van de basis van het weerstation in de grond om te meten hoe de planten het bodemvocht beïnvloeden en bijdragen aan wateropslag en -afgifte. "We proberen te verbinden hoe vegetatie de dienst van waterregulering in het park brengt, " legt Gutiérrez-Lagoueyte uit.

Waterregistratie

De meren langs het pad naar Nevado Santa Isabel waren heilig voor de lokale inheemse bevolking - een plek om hulde te brengen aan de goden. De lucht voelt hier groter en dichterbij, en overal is water, glanzend in kussenmoerassen, de blauwe lucht en de wolken weerkaatsen in kleine poeltjes, en bergafwaarts stromend in beekjes.

De Río Claro is slechts een zacht straaltje hier, breed genoeg om over te springen. Verder de berg af, het wordt een echte rivier, gutsen en spetteren. Het is een van de vele waterwegen die het vocht dat is opgeslagen in páramo-veengebieden en -poelen naar de laaglanden transporteert, helpen om watervoerende lagen op te laden tijdens droge perioden.

Hoeveel water geven de páramos eigenlijk uit? En hoe zal dat veranderen als de opwarming van de bovenste troposfeer de waterhuishouding verandert? Er achter komen, het team bestudeert de stroomgebieden van de rivieren Claro en Otún.

"Iedereen zegt dat de páramo's zijn als fabrieken voor water, maar we weten niet hoeveel ze produceren, " zegt Santiago Ortega-Arango, een ingenieur watervoorraden bij Universidad EIA. "Als we het niet kunnen kwantificeren, we zullen het niet goed kunnen beheren."

Ortega-Arango werkt aan een páramo-waterscheidingsmodel, wat een primeur zou zijn. Deze stroomgebieden zijn "totaal anders" dan de standaardmodellen, zegt Ortega-Arango, want om te beginnen er is de horizontale neerslag van de páramos - het water dat wordt afgezet door mist. Veenmoerassen en het snelle in- en ontdooien op verschillende tijdstippen van de dag maken deze stroomgebieden ook vreemd.

Voordat hij kan beginnen met het bouwen van het model, Ortega-Arango heeft gegevens nodig. Dus het team volgt de stroomstroom, veranderingen in het smelten van sneeuw, en hoeveel water er in de moerassen wordt opgeslagen, lagunes, en vegetatie. Ze beoordelen ook regenval en verdampingsniveaus, om te zoeken naar veranderingen in de waterkringloop.

Als het klaar is, het open-source stroomgebiedmodel zal het team helpen bij het ontwikkelen van klimaatadaptatiestrategieën en het begeleiden van beslissingen over watergebruik in de regio.

Op zoek naar de toekomst

Het verzamelen van de gegevens van de sensoren van het team is net zo eenvoudig als de sensor uit zijn doosvormige stralingsschild trekken en op een computer aansluiten zoals een USB.

Daniel González-Duque, een masterstudent in water resources engineering aan Universidad Nacional de Colombia Sede Medellín en jonge onderzoeker bij EIA, analyseert de gegevens en voegt ze samen met de output van wereldwijde klimaatmodellen, proberen het verleden te reconstrueren en te begrijpen wat de toekomst voor de páramos in petto heeft.

Het team ziet nu al een opwarmingstrend. De gemiddelde temperatuur rond één sensor is in slechts tien jaar tijd gestegen van 6 graden Celsius naar 6,2. Dat klinkt niet als veel, maar het is bijna twee keer zo snel als de omliggende laaglanden.

Tien jaar is een relatief korte periode om langetermijnveranderingen te voorspellen, Ruiz-Carrascal waarschuwt. Maar hij hoopt de gegevensverzameling de komende decennia voort te zetten. Hij laat het netwerk van sensoren beetje bij beetje groeien, en wil uitbreiden naar andere onderzoekslijnen, ook - bijvoorbeeld het nemen van moeraskernen om te zien wat hun modderlagen kunnen onthullen over de geschiedenis van de vegetatie in de regio. Hij droomt er ook van om ooit een observatorium en bezoekerscentrum te openen om het publiek te informeren over de páramo en waarom het belangrijk is om het te behouden.

Colombia's National Natural Parks System ondersteunt het onderzoek van het team door hen vergunningen te verlenen om de sensoren te installeren en toegang te krijgen tot beschermde gebieden die niet toegankelijk zijn voor het publiek. Mario Franco-Ortiz, een technisch administratief beheerder met het parksysteem, zegt dat het onderzoek belangrijk is omdat "naarmate meer onderzoeksprocessen resultaten opleveren, we zullen beter weten waar we voor zorgen en wat we willen behouden, en waar we heen gaan."

Wat er in de Andes gebeurt, blijft niet in de Andes. Ruiz-Carrascal beschouwt de páramos als een voorbode van klimaatverandering, inzicht geven in hoe andere delen van de wereld zullen veranderen naarmate de mondiale thermostaat blijft stijgen.

Terwijl de toekomst angstaanjagend is, hij put hoop uit het feit dat de Colombiaanse regering nu volledig het belang begint te erkennen van de páramo voor de levering van drinkwater en voor het opwekken van waterkracht, en dat het stappen onderneemt om deze natuurlijke schat te beschermen. "Ze beginnen hoofden te draaien naar de páramo, " hij zegt, "en zien dat we een prachtig ecosysteem hebben dat behouden moet blijven."

Dit verhaal is opnieuw gepubliceerd met dank aan Earth Institute, Columbia University http://blogs.ei.columbia.edu.