Ongeveer een vierde van het noordelijk halfrond is bedekt met permafrost. Nutsvoorzieningen, deze permanent bevroren bodembedden, steen, en sediment zijn eigenlijk niet zo permanent:ze ontdooien steeds sneller.

Door de mens veroorzaakte klimaatverandering warmt deze landen op, het ijs smelten, en het losmaken van de grond. Dit klinkt misschien als een goedaardige lentedooi, maar de spartelende permafrost kan ernstige schade aanrichten:bossen vallen; wegen storten in; en, in een ironische draai, de warmere bodem stoot nog meer broeikasgassen uit, die de effecten van klimaatverandering kunnen verergeren.

Vanaf de eerste tekenen van dooi, wetenschappers haastten zich om de uitstoot van de twee meest invloedrijke antropogene (door de mens gegenereerde) broeikasgassen (kooldioxide en methaan) te controleren. Maar tot voor kort, de dreiging van de derde grootste (lachgas) is grotendeels genegeerd.

In het meest recente rapport van de Environmental Protection Agency (EPA) (uit 2010), het agentschap beoordeelt deze emissies als "verwaarloosbaar". Misschien omdat het gas moeilijk te meten is, weinig studies weerleggen deze bewering.

Nutsvoorzieningen, een recent artikel laat zien dat de uitstoot van lachgas door ontdooiende permafrost in Alaska ongeveer twaalf keer hoger is dan eerder werd aangenomen. "Een veel kleinere toename van lachgas zou dezelfde soort klimaatverandering met zich meebrengen als een grote CO2-pluim", zegt Jordan Wilkerson, eerste auteur en afgestudeerde student in het lab van James G. Anderson, de Philip S. Weld hoogleraar atmosferische chemie aan Harvard.

Aangezien lachgas ongeveer 300 keer krachtiger is dan koolstofdioxide, deze onthulling zou kunnen betekenen dat het noordpoolgebied - en ons mondiale klimaat - meer gevaar lopen dan we dachten.

In augustus 2013 leden van het Anderson-lab (pre-Wilkerson) en wetenschappers van de National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) reisden naar de North Slope van Alaska. Ze brachten een vliegtuig mee dat net groot genoeg was voor één (kleine) piloot.

laag vliegen, niet hoger dan 50 meter boven de grond, het vliegtuig verzamelde gegevens over vier verschillende broeikasgassen over ongeveer 310 vierkante kilometer, een gebied dat 90 keer groter is dan Central Park. Met behulp van de eddy-covariantietechniek - die de verticale windsnelheid en de concentratie van sporengassen in de atmosfeer meet - kon het team bepalen of er meer gas naar boven dan naar beneden ging.

In dit geval, wat gaat er omhoog, komt niet altijd naar beneden:Broeikasgassen stijgen op in de atmosfeer waar ze warmte vasthouden en de planeet verwarmen. En, lachgas vormt een tweede, speciale dreiging:in de stratosfeer, zonlicht en zuurstof werken samen om het gas om te zetten in stikstofoxiden, die aan de ozonlaag eten. Volgens de EPA, atmosferische niveaus van het gas stijgen, en de moleculen kunnen tot 114 jaar in de atmosfeer blijven.

in Alaska, Anderson's veldteam concentreerde zich op koolstofdioxide, methaan, en waterdamp (een natuurlijk broeikasgas). Maar, hun kleine vliegtuig nam lachgasniveaus op, te.

Toen Wilkerson in 2013 bij het lab kwam, de lachgasgegevens waren nog onbewerkt, onaangeroerd. Dus, hij vroeg of hij de cijfers als bijproject kon analyseren. Zeker wel, Anderson zei, ga rechtdoor. Beiden verwachtten dat de gegevens zouden bevestigen wat iedereen al leek te weten:lachgas is geen geloofwaardige bedreiging van permafrost.

Wilkerson voerde de berekeningen uit. Hij controleerde zijn gegevens. Hij stuurde het naar Ronald Dobosy, de tweede auteur van het artikel, een atmosferische wetenschapper en eddy-covariantie-expert aan de Oak Ridge Associated Universities (ORAU) bij NOAA. "Ik was sceptisch dat er iets van zou komen, ' zegt Dobos.

Na drievoudige controles, Wilkerson moest toegeven:"Dit is wijdverbreid, vrij hoge uitstoot." In slechts een maand tijd het vliegtuig registreerde genoeg lachgas om de verwachte limiet voor een heel jaar te vervullen.

Nog altijd, de studie verzamelde alleen gegevens over emissies in augustus. En, hoewel hun vliegtuig meer grond besloeg dan enige eerdere studie, de gegevens vertegenwoordigen slechts 310 van de 14,5 miljoen vierkante kilometer in het noordpoolgebied, zoals het gebruik van een perceel ter grootte van Rhode Island om de hele Verenigde Staten te vertegenwoordigen.

Toch, een paar recente studies bevestigen de bevindingen van Wilkerson. Andere onderzoekers hebben kamers gebruikt - overdekte, containers ter grootte van taartplaten geplant in toendra - om de gasemissies gedurende maanden en zelfs jaren te volgen.

Andere studies extraheren cilindrische "kernen" uit de permafrost. Terug in een laboratorium, de onderzoekers verwarmen de kernen in een gecontroleerde omgeving en meten hoeveel gas het veen vrijgeeft. Hoe meer ze de grond verwarmden, hoe meer lachgas eruit lekte.

Zowel kamers als kernen beslaan nog minder grond (niet meer dan 50 vierkante meter) dan Anderson's luchtlandingssysteem. Maar samen, alle drie wijzen ze op dezelfde conclusie:Permafrost stoot veel meer lachgas uit dan eerder werd verwacht. "Het maakt die bevindingen een stuk serieuzer, ', zegt Wilkerson.

Wilkerson hoopt dat deze nieuwe gegevens verder onderzoek zullen inspireren. "We weten niet hoeveel meer het gaat toenemen, " hij zegt, "en we wisten niet dat het significant was totdat deze studie uitkwam."

Direct, eddy-covariantietorens - dezelfde technologie die de Anderson-bemanning in hun vliegtuig gebruikte - bewaken zowel de uitstoot van kooldioxide als van methaan in het noordpoolgebied. Anderson was de eerste die wervelcovariantie in de lucht gebruikte om gegevens te verzamelen over de lachgasniveaus in de regio. En, afgezien van de kleinschalige maar belangrijke kamer- en kernstudies, niemand kijkt uit naar het krachtigste broeikasgas.

Aangezien het noordpoolgebied bijna twee keer zo snel opwarmt als de rest van de planeet, de permafrost zal naar verwachting steeds sneller ontdooien. Deze warme temperaturen kunnen ook meer vegetatie naar de regio brengen. Omdat planten stikstof eten, ze kunnen helpen toekomstige lachgasniveaus te verlagen. Maar, om te begrijpen hoe planten het risico kunnen verminderen, onderzoekers hebben meer gegevens nodig over het risico zelf.

In zijn plaats, Wilkerson hoopt dat onderzoekers opschieten en deze gegevens verzamelen, hetzij per vliegtuig, toren, kamer, of kern. Of nog beter, alle vier. "Dit moet serieuzer worden genomen dan het nu is, " hij zegt.

De permafrost kan vastzitten in een eeuwige cyclus van klimaatverandering:naarmate de planeet opwarmt, permafrost smelt, de planeet opwarmen, het smelten van de vorst, enzovoort. Om erachter te komen hoe je de cyclus kunt vertragen, we moeten eerst weten hoe erg de situatie is.