Er wordt vaak gezegd dat het noordpoolgebied een van de meest kwetsbare plekken is voor klimaatverandering. De temperaturen stijgen daar sneller dan waar ook ter wereld. Stijgende wintertemperaturen betekenen toenemende hoeveelheden regen in plaats van sneeuw, en wetenschappers zijn nog steeds bezig om te begrijpen wat dit op de grond precies betekent.

Nutsvoorzieningen, een team van biologen, meteorologen en geofysici hebben jarenlange sneeuw- en weergegevens van twee locaties in de arctische archipel van Spitsbergen bekeken en ontdekten dat de toegenomen hoeveelheid winterregen heeft geleid tot meer ijs op de grond daar. Hun bevindingen zijn zojuist gepubliceerd in Brieven voor milieuonderzoek .

De verschuiving is zo groot, zeggen de onderzoekers, dat de grond sinds het begin van deze eeuw in de winter vrijwel niet ijsvrij is geweest.

Regen op plaatsen zoals Spitsbergen vormt een uitdaging die minder een probleem is in meer zuidelijke klimaten. Hier, bij 78 graden N, de poolnacht duurt meer dan drie maanden, en de grond is bedekt met permafrost. Dat betekent dat als het op sneeuw regent, de regen kan bevriezen op de bodem van het snowpack, het creëren van een ijslaag. Onderzoekers noemen dit soort ijsvorming "basaal ijs, " omdat het aan de voet van het sneeuwpakket ligt.

Het kan soms zo dik zijn dat het planten volledig kan inkapselen en doden, en dieren verhongeren, zoals rendieren, die normaal op mossen grazen, dwergstruiken en andere bladeren die ze vinden door door de sneeuw te klauwen. In een publicatie uit 2013 in Wetenschap , De ecoloog Brage Bremset Hansen en collega's van de Noorse Universiteit voor Wetenschap en Technologie (NTNU) beschreven hoe een extreme ijsvorming in de winter woelmuizen voorkwam, sneeuwhoen en rendieren van het vinden van voedsel, waardoor hun bevolking instortte. Hansen is de senior auteur van het nieuw gepubliceerde artikel.

Populaties poolvossen, die zich voeden met de karkassen van dode rendieren, bulderde toen de andere dieren stierven. Maar het jaar daarop de vossenpopulatie worstelde, omdat elk rendier dat de grote uitsterving had overleefd meer zomervoedsel had, omdat hun totale aantal was gekelderd. Dat betekende minder karkassen voor vossen in het jaar na het grote glazuurgebeurtenis.

Basaal ijs kan ook problemen opleveren voor rendierherders in noordelijke gemeenschappen, terwijl regen-op-sneeuw, zelfs zonder ijsvorming, sneeuwpakketten kunnen verzadigen tot het punt waar ze kunnen lawines.

Hoeveel ijs hangt af van de sneeuwniveaus

De hoeveelheid sneeuw die al op de grond ligt, is een belangrijke factor bij basale ijsvorming, zeggen de onderzoekers. "Wanneer, waar en hoeveel ijs wordt gevormd is een ingewikkeld proces, " zegt Bart Peeters, de hoofdauteur van het artikel en een Ph.D. kandidaat bij NTNU's Center for Biodiversity Dynamics. "Maar de belangrijkste patronen zijn duidelijk:basale ijsvormen wanneer regen en smeltwater bevriezen op de bevroren grond, hoewel dit afhangt van hoe diep de sneeuwlaag is, als er al sneeuw ligt, en als het begint te regenen."

Als er veel sneeuw op de grond ligt en maar een beetje regen, de regen kan door de sneeuw worden opgezogen en in de rugzak bevriezen. Dat betekent geen basaal ijs. Als er een dik pak sneeuw ligt, echter, en veel regen de regen kan het smelten van de sneeuw versnellen, zodat er veel water door het hele pak sneeuw stroomt. Het bevriest dan wanneer het op de bevroren grond op de bodem van de verpakking landt. Dit zijn de omstandigheden die leiden tot de vorming van een dikke ijzige laag.

De onderzoekers wilden weten hoe wijdverbreid de vorming van basaal ijs in de winter is. Ze onderzochten 2539 snowpack-metingen gedurende 16 jaar vanaf twee locaties op het hoofdeiland Spitsbergen; een aan de kust in een stad genaamd Ny-Ålesund, en één in Nordenskiöld Land in het midden van het eiland. Dit laatste gebied ligt ongeveer 20 km ten zuiden van het weerstation op Svalbard Airport in de hoofdstad Longyearbyen.

Naast gegevens van de twee meteorologische stations in Longyearbyen en Ny-Ålesund, de onderzoekers waren in staat om dagelijkse gemiddelde luchttemperaturen en hoeveelheid regen te krijgen van vijf andere stations verspreid over Spitsbergen. Hierdoor konden ze patronen in winterregen zoeken in zowel ruimte als tijd. Wat ze ontdekten was dat de gemiddelde hoeveelheid winterregen aan de kust meer dan twee keer zo hoog was als in het midden van het eiland. Dat betekende ook dikker basaal ijs aan de kust.

Echter, ze ontdekten ook dat als het in de winter regende, het regende meestal over afstanden van enkele honderden kilometers. Hetzelfde, als de grond aan de kust bedekt was met dik ijs, hetzelfde scenario werd gevonden in het midden van het eiland.

"Warme winterperioden en regen-op-sneeuwgebeurtenissen op Spitsbergen hebben de neiging zich voor te doen wanneer de regio wordt beïnvloed door lagedruksystemen uit het zuidwesten, " zei Ketil Isaksen, een senior onderzoeker aan het Noorse Meteorologisch Instituut en een co-auteur van de studie. "Deze weersystemen bevorderen het transport van waterdamp uit bronnen in het zuiden van de Atlantische Oceaan, waardoor temperaturen boven nul en regen over de hele archipel."

Verhuizen geen optie

Waar het op neerkomt, is dat ijsvorming zich meestal in grote gebieden voordoet, en is geen plaatselijk evenement, aldus de onderzoekers. Als resultaat, dieren die op het eiland overwinteren, zoals rendieren en sneeuwhoenders, niet altijd de mogelijkheid hebben om naar een betere plek met minder ijs te verhuizen.

Hansen zegt dat de belangrijkste ecologische implicatie van de grootschalige regen-op-sneeuw-evenementen is dat het tegelijkertijd alle soorten in de overwinterende dierengemeenschap van het eiland kan treffen.

"Dit betekent uiteindelijk dat de ups en downs van populaties en hele natuurgemeenschappen over grote afstanden kunnen worden gesynchroniseerd, "zei hij. "In theorie, de synchronisatie van populatiedynamiek over grote afstanden, veroorzaakt door schommelingen in het weer, zal het risico op uitsterven op de lange termijn vergroten." echter, dat er geen bewijs is dat de soorten die op de Svalbard-toendra overwinteren momenteel gevaar lopen.

Hansen is hoofd van een project genaamd INSYNC, gefinancierd door de Onderzoeksraad van Noorwegen, die kijkt naar hoe klimaatverandering de populatiedynamiek van arctische natuurgemeenschappen beïnvloedt.

Spitsbergen een klokje voor wat komen gaat

Extreme weersomstandigheden, zoals regen-op-sneeuw, komen steeds vaker voor, zeiden de onderzoekers, en ze begrijpen nu beter hoe basaal ijs zich vormt en de factoren die de dikte en timing beïnvloeden. Maar terwijl het noordpoolgebied blijft opwarmen, de complexe relaties tussen regen, dikte sneeuwlaag, luchttemperaturen en timing tijdens de winter suggereren dat patronen kunnen veranderen, ze zeiden.

"We weten met een groot vertrouwen dat de mondiale temperaturen nog tientallen jaren zullen blijven stijgen. Naarmate de winters warmer en natter worden in het noordpoolgebied, het zal interessant zijn om de patronen in basale ijsvorming te observeren wanneer het sneeuwpakket volledig smelt en het grondoppervlak ontdooit, ' zei Peeters. 'Echter, omdat het noordpoolgebied het snelst opwarmt op Spitsbergen, het is een voorbode van wat komen gaat voor ecosystemen in andere regio's van het hoge Noordpoolgebied."