Northumbria University zal een leidende rol spelen in een grote studie om de langetermijneffecten van de opwarming van de aarde op de ontdooiende permafrost van Siberië te beoordelen.

Permafrost is bevroren grond waarin grote hoeveelheden fossiele koolstof zijn opgeslagen. Aangezien permafrost twee keer zoveel koolstof bevat als de atmosfeer, en dat bijna een kwart van het noordelijk halfrond bedekt is met permafrost, dit bevroren land speelt een essentiële rol bij het stabiliseren van de klimaatverandering.

Het ontdooien van permafrost wordt beschouwd als een van de belangrijkste klimaatbepalende elementen die op lange termijn zouden leiden tot onomkeerbare veranderingen in het mondiale klimaat. Echter, de huidige opwarming van de aarde betekent dat de permafrost begint te ontdooien en broeikasgassen in de atmosfeer vrijgeeft.

Northumbria University is de thuisbasis van een team van toonaangevende academici die gespecialiseerd zijn in het reconstrueren van klimaat- en milieuveranderingen door de millennia heen. Ze hebben een Leverhulme Trust Research Project Grant van £ 489 ontvangen, 000 om het klimaat van Siberië over de afgelopen 500 tot 800 duizend jaar te reconstrueren en het lot op lange termijn van de permafrost van Siberië onder de huidige stijgende temperaturen te schatten.

De onderzoekers zullen samenwerken met experts van het Duitse Alfred Wegener Institute Helmholtz Center for Polar and Marine Research (AWI) in Potsdam.

In juni 2020 werd in Oost-Siberië een recordhoogte van 38 graden gemeld. Dit leidde tot een ongekend aantal bosbranden in de regio, het vrijgeven van meer koolstof in de atmosfeer. De verbanden tussen natuurbranden en stabiliteit van de permafrost zijn complex, maar er zijn aanwijzingen dat het ontdooien en degraderen van permafrost de afgelopen jaren is verdrievoudigd als reactie op meer en hetere branden.

De vierjarige studie zal beoordelen hoe de permafrost van Siberië uitbreidde en samenkromp als reactie op de veranderende klimaten uit het verleden, en de rol van de koude ijstijden en de warmere interglaciale perioden.

De studie zal de eerste zijn die de archieven van permafrostijs, grotafzettingen en fossielen van schaaldieren om vroegere temperaturen en regionale klimaatgeschiedenissen te reconstrueren. Eerdere studies hebben deze archieven alleen afzonderlijk onderzocht.

Permafrost-ijs is afkomstig van, en conserven, atmosferische neerslag, wat betekent dat het records bevat van winter- en zomertemperaturen. Dankzij de samenstelling van de oude permafrost-ijsmonsters kunnen de onderzoekers de klimaatomstandigheden ontcijferen op het moment dat het ijs werd gevormd. In een vergelijkbare ader, grotafzettingen kunnen informatie geven over de gemiddelde temperatuurveranderingen op lange termijn, en fossielen van schaaldieren vertellen het verhaal van de zomertemperatuur, elk met een belangrijk klimaatarchief.

De onderzoekers hopen dat de holistische kijk die wordt verkregen door de bevindingen uit elk van deze archieven te combineren, nieuwe inzichten zal geven in hoe temperaturen veranderden, die kunnen helpen om seizoensveranderingen in het verleden aan het licht te brengen.

Het team heeft verschillende sites gevonden die volgens hen veelbelovend zijn om hen te voorzien van de belangrijke monsters en gegevens die ze nodig hebben van grotten, ijsafzettingen en afzettingen in meren.

Ze zullen kleine ondiepe meren en permafrostijs van de Arctische kust gebruiken, van de Batagay Megaslump en de Mamontova Gora-site in Centraal Yakutia; de Botovskaya-grot in Zuid-Siberië; en de tot nu toe onbestudeerde regio Kirensk Karst, meer dan 500 mijl ten noordoosten van het Baikalmeer.

Grotten bevatten cruciaal bewijs van milieuomstandigheden in het verleden. Carbonaatformaties die bekend staan ​​als speleothemen kunnen alleen groeien als er water vanuit de grond erboven in de grot stroomt. Net als bij permafrost is al het water bevroren, dit betekent dat speleothemen alleen konden groeien in een tijd dat het klimaat warmer was en het land boven de grot niet bevroren was.

De fossielen van kleine garnaalachtige wezens, bekend als ostracoden, houdt ook veel belofte in voor het onderzoeksteam. Met een grootte van slechts 0,5 tot 2 mm, ostracoden leven maar een paar maanden in de zomer en bouwen een carbonaatschelp die lijkt op mosselen. De gefossiliseerde carbonaatschelpen uit ondiepe vijvers in het permafrostgebied zullen onderzoekers een archief met gegevens bieden over de temperaturen op het moment dat ze werden gevormd.

Dankzij een recente investering in een laboratorium voor massaspectrometrie in de afdeling Geografie en Milieuwetenschappen in Northumbria, de onderzoekers zullen een methode gebruiken die bekend staat als geklonterde isotopengeothermometrie om details te extraheren over de isotopensamenstelling van de gefossiliseerde carbonaatschillen en de zomertemperaturen in Noord-Siberië over de millennia te reconstrueren. evenzo, het team zal speleothemen gebruiken om de temperatuurontwikkeling op lange termijn tijdens interglaciale perioden te onderzoeken.

Dr. Sebastian Breitenbach, Vice-kanselier's Senior Fellow in de afdeling Geografie en Milieuwetenschappen van Northumbria University zei:"De Siberische permafrost vormde voornamelijk, maar niet uitsluitend tijdens koude periodes, bekend als ijstijden of ijstijden, in de afgelopen twee miljoen jaar, terwijl in ieder geval een deel van de permafrost ontdooide tijdens warme stadia, interglacialen genoemd.

"Als we vandaag naar de temperaturen in Siberië kijken, we zien dat ze gedurende het jaar tot 90 graden variëren, van -60 in de winter tot ongeveer 30 graden in de zomer. Echter, we moeten deze seizoensamplitude in proxy zien. Was de verandering in temperatuur altijd hetzelfde zoals we die nu kennen, of was dat vroeger anders? Hoeveel warmer waren afgelopen zomers, hoe verschillend de winters?

"We weten dat de manier waarop permafrost reageert op klimaatverandering en klimaatbeheersing op de lange termijn ingewikkelder lijkt te zijn dan simpelweg reageren op warmere of koudere temperaturen. We geloven daarom dat als we bewijs kunnen leveren over het samenspel van temperatuur en neerslag op een seizoensgebonden schaal, we kunnen de cruciale vraag beantwoorden of de vorming en degradatie van permafrost in het verleden kunnen worden toegeschreven aan specifieke klimaatomstandigheden of seizoenspatronen.

"Deze studie zal ons in staat stellen om klimaatomstandigheden te reconstrueren en hopelijk een nieuw begrip te creëren van de vraag of de vroegere formatie, en vooral degradatie, van permafrost kan worden toegeschreven aan specifieke temperaturen of seizoenspatronen."

Dr. Hanno Meyer, Hoofd van de Stable Isotope Facility bij AWI Potsdam en expert voor op isotopen gebaseerde permafrostpaleoklimatologie zei:"De combinatie van meerdere isotopensignalen uit verschillende klimaatarchieven in Oost-Siberië biedt een opwindende mogelijkheid om de klimaatdynamiek uit het verleden op verschillende temporele en ruimtelijke schalen voor beide te ontrafelen. glacialen en interglacialen.

"Door deze paleoklimaatinformatie te combineren met geologisch bewijs van permafrostvorming, stabiliteit of degradatie zal ons helpen potentiële drempels in verschillende klimaatparameters te identificeren die verantwoordelijk waren voor de reactie van het permafrostsysteem op eerdere klimaatveranderingen. Deze kennis zal ons helpen om de toekomstige effecten van de opwarming van de aarde op de permafrost in Oost-Siberië en de gevolgen voor lokale gemeenschappen en het feedbackmechanisme naar het wereldwijde klimaatsysteem in te schatten."

Dr. Breitenbach voegde toe:"Met de installatie van ons nieuwe massaspectrometrielab, Northumbria wordt een van de slechts vier universiteiten in Engeland die in staat zijn om de gedetailleerde samengeklonterde isotopentests uit te voeren die nodig zijn om deze temperatuuromstandigheden te reconstrueren. We zijn erg enthousiast om onze nieuwe apparatuur te gaan gebruiken en Northumbria te vestigen als een toonaangevend centrum voor geothermometrie en carbonaatonderzoek."