De poolcirkel werd op 20 juni ongelooflijk heet. In de Russische gemeenschap van Verchojansk, temperaturen boven 38C, markeert wat misschien wel de hoogste luchttemperatuur is die ooit in het noordpoolgebied is gemeten.

De temperaturen in Verchojansk maken deel uit van een grotere trend in West-Rusland deze zomer, met kleine gemeenschappen in de hele regio die temperaturen rapporteren die al tientallen jaren lokale records verbreken. In de tweede helft van juni, de oppervlaktetemperaturen in heel West-Siberië waren maar liefst 10C boven de historische normen, het is een van de warmste juni ooit, ondanks de relatief koele temperaturen aan het begin van de maand.

Voor wetenschappers over de hele wereld zijn deze recordbrekende temperaturen alarmbellen, wat het soort extreme weersomstandigheden aantoont dat we vaker kunnen verwachten als de klimaatverandering ongecontroleerd doorgaat. Echter, het is de langdurige gevolgen van moderne hittegolven waar veel noordelijke wetenschappers zich grote zorgen over maken, omdat ze onze planeet nog tientallen jaren zullen beïnvloeden.

De branden die volgen

Tijdens hittegolven stijgen de oppervlaktetemperaturen, vaak leidend tot een keten van brandbevorderende weersomstandigheden, waaronder extreme onweersbuien. Deze onweersbuien hebben honderden blikseminslagen die de droge grond en vegetatie kunnen doen ontbranden die als brandstof voor vuur dienen.

In noordelijke regio's zoals het boreale bioom, deze brandbevorderende omstandigheden kunnen grootschalige bosbranden veroorzaken die in één zomer miljoenen hectaren bos verbranden.

historisch, de mensheid heeft natuurbranden als een ware ramp beschouwd en heeft aanzienlijke middelen uitgegeven om ze te onderdrukken. We begrijpen nu dat ondanks het aanvankelijke verlies van bestaande bomen en gronden, bosbranden zijn een natuurlijk en integraal onderdeel van het boreale bioom.

moderne bosbranden, echter, komen met toenemende frequentie en intensiteit voor, een groter gebied bestrijken als gevolg van weersomstandigheden zoals ernstige hittegolven. In extreme brandjaren deze moderne bosbranden kunnen diep in de organische bodem branden die de boreale bossen kenmerken. Deze koolstofrijke bodems zijn in duizenden jaren opgebouwd en bevatten ongeveer 30 procent van 's werelds terrestrische koolstofvoorraden.

Wanneer branden diep in de bodem branden of te snel terugkeren naar een bos, ze verliezen hun "oude koolstof"-voorraden. In plaats van in de grond te worden vastgehouden, worden deze oude koolstofreserves verbrand en terug in de atmosfeer gebracht, verhoging van het koolstofgehalte. De hogere koolstofdioxidegehaltes die door bosbranden worden gegenereerd, versterken de gevolgen van klimaatverandering, zoals hittegolven, die tot verdere bosbranden kunnen leiden, het vormen van een krachtige "positieve feedback"-lus met klimaatverandering.

Hoewel deze trends alleen al alarmerend zijn, noordelijke onderzoekers waarschuwen dat de neerslag van hittegolven niet zal stoppen wanneer de branden uitbranden. In noordelijke regio's waar de bodem historisch het hele jaar door bevroren blijft, een hele reeks nieuwe veranderingen begint vorm aan te nemen.

Wanneer permafrost vergaat

Permafrost vormt zich op het landschap wanneer bodemmaterialen twee of meer opeenvolgende jaren onder het vriespunt blijven. In sommige gebieden vormt zich permafrost als directe reactie op een koud klimaat.

Naarmate men verder naar het zuiden gaat, echter, permafrost wordt steeds meer afhankelijk van de aanwezigheid van dikke organische bodems, oppervlaktevegetatie en een schaduwrijke bovenverdieping om de warme zomermaanden te overleven. In die gevallen, het ecosysteem werkt als een gigantische beschermende deken, het beperken van de zonnewarmte die de bevroren permafrostmaterialen eronder kan bereiken.

Wanneer permafrost-ecosystemen verbranden, de natuurbrand verteert deze beschermende lagen, vaak leidend tot permafrostdooi. Dit kan geleidelijk gebeuren, met de ontdooide laag die zich in de loop van decennia langzaam uitbreidt, of abrupt, waarbij de ontdooide laag in de loop van de jaren dramatisch uitbreidt. Het land kan instorten of zinken, plantengemeenschappen kunnen volledig veranderen en lokale waterstromen kunnen worden omgeleid.

In beide gevallen, het verlies van permafrost maakt de enorme Arctische koolstofreserves kwetsbaarder voor verlies. Met geleidelijke dooi kunnen microben afbreken en de eerder bevroren koolstof terug naar de atmosfeer afgeven als koolstofdioxide. In tegenstelling tot, abrupte dooi komt vaak voor in ijsrijke permafrost, wat resulteert in warmere maar ook nattere bodems. Onder deze omstandigheden vindt nog steeds ontleding plaats, maar koolstof wordt gewoonlijk teruggevoerd naar de atmosfeer als methaan, een broeikasgas dat ongeveer 30 keer krachtiger is in het vasthouden van warmte dan koolstofdioxide.

Al deze verloren koolstof kan de positieve feedback met klimaatverandering nog sterker maken. Terwijl wetenschappers proberen te begrijpen of de vegetatie die groeit na het ontdooien van de permafrost in staat is om alle koolstof die vrijkomt tijdens de ontbinding te compenseren, de meeste huidige modellen geven aan dat permafrostdooi uiteindelijk een bron van atmosferische koolstof zal zijn.

Onderzoekers beginnen te begrijpen hoe nauw deze verstoringen, veroorzaakt door klimaatverandering, met elkaar verbonden zijn. Wat lijkt op een individuele gebeurtenis - hittegolf, bosbrand of permafrost-dooi - heeft trapsgewijze vertakkingen door tijd en ruimte in het noordpoolgebied, mogelijk als kiemkristal dienen voor de volgende verstoring in de komende maanden, jaren of zelfs decennia die volgen.

Hittegolven, bosbranden en permafrost-dooi vertegenwoordigen een milieu-trifecta die inherent met elkaar verbonden zijn en verandering in het voorkomen en de intensiteit van elkaar stimuleren.

Dit artikel is opnieuw gepubliceerd vanuit The Conversation onder een Creative Commons-licentie. Lees het originele artikel.