Permafrost is grond die het hele jaar door bevroren blijft; het beslaat bijna een kwart van het land op het noordelijk halfrond. Door de bevroren toestand van permafrost kan het grote hoeveelheden koolstof opslaan; ongeveer twee keer zoveel als in de atmosfeer. De snelheid en mate van toekomstige ontdooiing van permafrost, en de daaruit voortvloeiende afgifte van zijn koolstof, is moeilijk te voorspellen op basis van moderne waarnemingen alleen.

Echter, een cruciale relatie uit het verleden tussen het zomerse zee-ijs in het noordpoolgebied en de permafrost, ontdekt in dit onderzoek, wordt nu begrepen, met grote gevolgen voor de toekomst.

Prof. Gideon Henderson, een auteur van de studie gebaseerd op het Departement Aardwetenschappen, Universiteit van Oxford, zei:'We waren verrast toen we ontdekten dat de tijden dat de permafrost in het verleden smolt, niet gewoon overeenkwamen met de tijden dat de aarde het warmst was, maar waren veel waarschijnlijker toen het noordpoolgebied in de zomer ijsvrij was. Deze ontdekking over het gedrag van permafrost in het verleden suggereert dat het verwachte verlies van Arctisch zee-ijs in de toekomst het smelten van de permafrost die momenteel in een groot deel van Siberië wordt aangetroffen, zal versnellen.'

De afgelopen jaren zijn aanzienlijke afnames van het Arctische zee-ijs waargenomen, en het noordpoolgebied zal naar verwachting de komende decennia vrij zijn van zomerzee-ijs. Dergelijk verlies van zee-ijs zal waarschijnlijk leiden tot een versnelling van het ontdooien van de permafrost in Siberië en tot het vrijkomen van koolstof.

Het nieuwe onderzoek is gebaseerd op uitdagend veldwerk om Siberische grotten te ontdekken en te verkennen. Grotten zijn krachtige registreerders van perioden waarin in het verleden geen permafrost bestond. stalagmieten, stalactieten en stroomstenen kunnen zich alleen vormen als er vloeibaar water is, en dus niet als het bovenliggende land permanent bevroren is. De aanwezigheid van stalagmieten in grotten onder de huidige permafrost toont dus perioden aan waarin permafrost in het verleden afwezig was.

Ontwikkeling van nieuwe benaderingen om stalagmieten te dateren met behulp van metingen van natuurlijk uranium en lood, laat datering toe van de herstelde stalagmieten - en dus van perioden van afwezigheid van permafrost - voor de laatste anderhalf miljoen jaar. Stalagmieten groeiden met tussenpozen van 1, 500, 000 tot 400, 000 jaar geleden, en de laatste 400 niet gegroeid zijn, 000 jaar. De timing van stalagmietvorming, en dus afwezigheid van permafrost, hebben niet alleen betrekking op de mondiale temperaturen in het verleden, maar komen met name vaker voor toen de Noordelijke IJszee vrij was van zomers zee-ijs.

Deze studie laat zien dat verschillende processen kunnen leiden tot de relatie tussen Arctisch zee-ijs en permafrost. De afwezigheid van zee-ijs leidt tot een toename van de warmte- en vochtoverdracht van de oceaan naar de atmosfeer en dus tot warmere lucht die ver over het land naar Siberië wordt getransporteerd. Vochttransport verhoogt ook de sneeuwval boven Siberië tijdens de herfstmaanden. Deze sneeuwdeken isoleert de grond tegen de extreme kou van de winter, wat leidt tot een stijging van de gemiddelde jaarlijkse grondtemperatuur, de permafrost destabiliseren. Bijgevolg, in regio's met verhoogde sneeuwbedekking en isolatie, permafrost begint te ontdooien, waarbij koolstofdioxide vrijkomt dat millennia lang vastzat.

Het artikel - 'Palaeoklimaat bewijs van kwetsbare permafrost in tijden van laag zee-ijs' - zal online beschikbaar zijn op Natuur op 8 januari 2020,