De smeltende permafrost is nog altijd een enigma wat betreft de impact op het klimaat. Wat komt er allemaal onder vandaan en hoeveel CO2 en methaan komen er vrij? Onderzoekers melden deze week in Nature enigszins zorgelijke bevindingen.
De CO2-uitstoot uit de grond is gevoeliger voor de opwarming in gebieden waar de permafrost is ingestort dan waar dat niet is gebeurd. Er zijn al lange tijd zorgen over de permafrost. Hogere temperaturen leiden tot een snelle dooi ervan in Siberiën en Noord-Amerika, waar de meeste permafrost te vinden is. In ongeveer 20 procent van de noordelijke permafrostgebieden speelt iets dat thermokarst wordt genoemd. Dit is een heel abrupte, supersnelle dooi waardoor de permafrost min of meer instort. Helaas zit juist in die noordelijke permafrost ongeveer de helft van alle ondergrondse koolstof opgeslagen. De plotse dooi kan allerlei gevolgen hebben voor het landoppervlak en leiden tot abrupte veranderingen van de grond en de bijbehorende koolstofcyclus van het ecosysteem.
5,5 keer meer CO2
Thermokarst en non-thermokarst worden uiteraard tegelijk en even hard blootgesteld aan de opwarming van de aarde. Waar echter nooit naar is gekeken, is of er verschil is in de gevolgen voor de CO2-opslag van deze twee landvormen. Daarom hebben Chinese wetenschappers onderzocht wat er gebeurt met die CO2 bij thermokarst. Ze deden daartoe tegelijkertijd experimenten in thermokarst en in non-thermokarst. De conclusie baart zorgen: door de opwarming komt er 5,5 keer zo veel CO2 vrij uit de grond in thermokarst dan in aangrenzende gewone permafrost.
Thermokarst of cryokarst is het land dat ontstaat als de permafrost in het Noordpoolgebied snel ontdooit. Daardoor wordt een heel grillig landschap gevormd met kleine heuvels, moerassen en kuilen (zie foto boven). Ook ontstaan er dooimeren die de omliggende, bevroren grond nog sneller ontdooien en waarbij methaan en CO2 vrijkomt. Het leidt tot een zogenoemde positieve feedbackloop waardoor de aarde nog sneller opwarmt.
Vervolgens keken de onderzoekers naar dertig mogelijke oorzaken van de effecten op de CO2-uitstoot. Ze ontdekten dat de grotere reactie op de opwarming voornamelijk te wijten is aan de lagere kwaliteit van het bodemsubstraat (het gedeelte waar planten in groeien) en de grotere hoeveelheid bodemmicroben die organisch materiaal afbreken in door thermokarst aangetaste bodem.
Door nog op zes andere locaties onderzoek te doen, ontdekten de bodemonderzoekers ook nog dat de vorming van thermokarst de gevoeligheid van CO2-uitstoot voor een temperatuurstijging flink verhoogt, wat nog weer aanvullend bewijs is voor de sterkere CO2-reactie van de bodem op de opwarming.
Erger dan gedacht
Professor Yang Yuanhe rekent voor dat als je de reactie van de CO2-uitstoot extrapoleert naar alle thermokarst op het noordelijk halfrond er een extra 0,4 gigaton koolstof per jaar vrijkomt. “Dat is een kwart van het voorspelde verlies aan koolstof in de permafrost tegen het eind van de 21ste eeuw”, aldus Yang.
Deze studie komt dus met duidelijk bewijs dat er door de opwarming veel meer koolstof vrijkomt uit de permafrost dan tot nu toe was berekend, wat het gevolg is van de vorming van thermokarst. De bevindingen kunnen dus helpen om beter in beeld te krijgen wat de impact is van het verlies aan permafrost voor de opwarming van de aarde.
Alles over de permafrost
Permafrost, letterlijk bevroren grond, beslaat maar liefst 20 procent van het aardoppervlak. ’s Winters is de grond meters diep bevroren, ’s zomers ontdooit alleen het bovenste laagje, waar dan nog wat planten in kunnen groeien. Deze laag is hooguit 60 tot 360 centimeter dik. De permafrost zelf kan tientallen meters dik zijn. In Alaska is ooit ruim 400 meter gemeten.
Wetenschappers houden de permafrost scherp in de gaten, omdat er vier keer zo veel koolstof ligt opgeslagen als die mensen tot nu toe hebben uitgestoten. Omdat er pas sinds 1970 nauwkeurige data worden verzameld over wat er gebeurt als de boel ontdooit, is nog steeds niet helemaal duidelijk hoe groot het effect is op de opwarming en hoe veel methaan en CO2 er precies vrijkomen uit de grond. Er zijn wel studies die erop wijzen dat de impact mogelijk veel groter is dan gedacht, omdat er bijvoorbeeld te weinig rekening is gehouden met de rol van bodemmicroben, die als reactie op de stijgende temperatuur wakker worden en organisch materiaal afbreken dat jarenlang in de permafrost lag opgeslagen. Daarbij komen CO2 en methaan vrij, zo schreven we eerder al.
