In het meest noordelijke deel van de aarde smelt de arctische permafrost in versneld tempo. Al meer dan tien jaar observeert een internationaal team van onderzoekers van ETH Zürich, de University of Alaska Fairbanks en het German Aerospace Center topografische pokdalingen - grote depressies die worden aangeduid als 'retrogressieve dooi-inzinkingen'. De inzinking treedt op wanneer permanent bevroren grondlagen (ijsrijke permafrost) smelten, waardoor arctische heuvels kwetsbaar worden voor aardverschuivingen. De aardverschuivingen duiden op een risico voor het mogelijk vrijkomen van koolstof die al tienduizenden jaren in de permafrost is opgeslagen.

Risico voor vrijkomen van organische koolstof

Hun bevindingen, onlangs gepubliceerd in het tijdschrift van de European Geosciences Union The Cryosphere , onthullen substantiële veranderingen in de topografie van het Siberische schiereiland Taymyr, in het noorden van Rusland. De resultaten van de studie onthullen een sterke, 43-voudige toename in retrogressieve dooi-inzinkingsactiviteit en een 28-voudige toename in koolstofmobilisatie. De toename valt toevallig ook samen met een extreme hittegolf die in 2020 plaatsvond in Noord-Siberië, waarbij de temperatuur naar verluidt 38 graden Celsius (meer dan 100 graden Fahrenheit) bereikte - recordtemperaturen voor het noordpoolgebied.

"De sterke toename van de activiteit van de dooidaling als gevolg van de Siberische hittegolf laat zien dat koolstofmobilisatie uit permafrostbodems scherp en niet-lineair kan reageren op stijgende temperaturen", stelt de hoofdauteur van het artikel, Philipp Bernhard, Institute of Environmental Engineering, ETH Zürich.

Veranderingen in de Arctische permafrost meten

Met behulp van satellietgegevens heeft het onderzoeksteam een ​​nieuwe methode kunnen ontwikkelen om koolstofmobilisatie in permafrostgrond te kwantificeren. Momenteel bestaat er geen andere grootschalige methode die de veranderingen in permafrostgebieden meet, tot zo'n hoog niveau van ruimtelijke en verticale resolutie. Met deze methode kunnen onderzoekers een nauwkeurigere schatting van de toestand van de koolstofcyclus geven aan het wereldwijde koolstofbudget.

Voortbouwend op een eerdere veld- en luchtvluchtstudie uitgevoerd in de Mackenzie River Delta in Canada, verzamelden de onderzoekers pre-studiegegevens die ze later gebruikten om te vergelijken en te analyseren met satelliet verkregen gegevens over dezelfde regio. Sinds 2010 voert het Duitse lucht- en ruimtevaartcentrum een ​​innovatieve satellietmissie uit met behulp van single-pass synthetische apertuurradar, de TanDEM-X-missie, om driedimensionale hoogtegegevens over het aardoppervlak te verzamelen. Naast de radargegevens uit 2015 analyseerden onderzoekers gegevens die waren verkregen van de optische Sentinel-2-satellieten die werden ingezet als onderdeel van de aardobservatiemissie van het Europees Ruimteagentschap, het Copernicus-programma, met de focus op het arctische landschap.

Verwaarloosd onderdeel van de Arctische koolstofcyclus

Het Siberische Taymyr-schiereiland is, net als veel andere arctische gebieden, een afgelegen en bijna ontoegankelijke regio, waardoor wetenschappelijke veldstudies een uitdagende, zo niet onmogelijke operatie zijn. De bevindingen van dit onderzoek geven aan; echter dat zomerse hittegolven en opwarmende arctische gebieden een aanzienlijk milieurisico vormen dat de moeite waard is om in de gaten te houden.

De Arctische permafrost bevat naar verluidt ongeveer 1,5 biljoen ton organische koolstof, ongeveer twee keer zoveel als momenteel in de atmosfeer. Bernhard is het ermee eens dat de potentiële risico's die gepaard gaan met dit soort koolstofmobilisatie "een belangrijk, maar grotendeels verwaarloosd onderdeel van de Arctische koolstofcyclus" zijn. Het onderzoeksteam verwacht dat remote sensing via satelliet een onmisbaar instrument zal zijn voor het continu monitoren van koolstofmobilisatie als gevolg van smeltende permafrost in het Noordpoolgebied. + Verder verkennen

Minimaal bewijs van permafrost-koolstof in de Kolyma-rivier in Siberië