En fjärdedel av hela landet på den norra halvklotet är ständigt fryst. Men klimatuppvärmningen leder till smältning av permafrost, som frigör växthusgaser som ytterligare påskyndar denna process. Rapport från Lena delta.
Att flytta mellan 1 500 holmar i Lena Delta kräver oklanderlig koncentration: med det ena ögat måste du titta på radarn för att inte springa i land, och den andra för att följa kustens landmärken som prickar denna oändliga bredd av vatten och land. Innan den flödar ut i Laptevhavet i norra Sibirien sprider floden så bred att dess banker förvandlas till dimmiga ränder vid horisonten.
Samoilov Island skiljer sig från sin träkoja som ligger på stranden, där forskare och spelare i reservatet bor, som täcker älvets mun och sluttningarna av Kharaulakh-åsen. Först nu hotar långsam men irreversibel erosion att sänka huset i Lena-vattnen. I framtiden kan hela ön också försvinna: en stark vattenökning till följd av att vårens smältning eroderar dess stränder.
Det är som det är, det största slaget för denna 5 km2 holm är tillbakadragningen av permafrost under angrepp av klimatuppvärmningen. Vi talar om jordar, där det övre skiktet tiner under den varma säsongen, samtidigt som temperaturen hålls under djupet under minst två år i rad.
"Samoilov-ekosystemet hotas med potentiell förstörelse," - säger en artikel som ägnas åt detta nummer i tidskriften Biogeosciences. Den tyska kvinnan, Julia Boike, och hennes kollegor vid Institute for Polar and Marine Research. Alfred Wegeners (AWI) kommer inte att tänka sig ett sådant perspektiv.
Varje år från april till september reser AWI-anställda och deras ryska kollegor från Arctic and Antarctic Research Institute och Permafrost Institute till Samoilov Island för att studera förändringar i mark och landskap, liksom förhållandet mellan klimatuppvärmning och permning av permafrost.
Två tredjedelar av Rysslands område
Kampanjvideo:
Ön där en modern forskningsstation ligger (finansierad av Institute of Petroleum Geology and Geophysics) blir en favoritobservationspunkt: permafrost upptar 95% av Sibirien och två tredjedelar av Rysslands territorium. I allmänhet står fryst jord för en fjärdedel av hela norra halvklotet, främst i Alaska, Kanada, Grönland, Ryssland och Kina.
Västeuropa kännetecknas av permafrost av alpin typ, som finns i ett antal bergskedjor. Dess struktur och geodynamik skiljer sig från frysta jordar på norra breddegrader, men den är också känslig för klimatförändringar. Så den 23 augusti förde jordens rörelse till följd av upptining av permafrost åtta personer nära den schweiziska byn Bondo.
"Vissa platser bildades Siberian permafrost för länge sedan, tillbaka i Pleistocene (perioden från 2,6 miljoner år sedan till 11 000 år sedan)," säger Yulia Boike. "Det är väldigt kallt, cirka -9 ° C och går till ett djup på nästan 1 500 meter i norra Yakutia."
"På Samoilov Island är den relativt stabil och har mycket organiska ämnen med närvaron av torvmarker," tillägger hon och dricker tjocka gummistövlar, utan vilka det är omöjligt att gå på öns viskösa tundra. De unga forskarna som följer henne åker med henne till Kurungny. Den närliggande ön har komplexa isformationer, och dess lättnad bildas av termokarstavlagringar (erhållna som en följd av insjö av frysta mark under lång tid).
Dalerna, längs AWI-forskare som går i sex timmar, är fulla av bäckar. "Vi vill förstå om det här vattnet kommer från säsongsnedbörd eller från issmältning när marken förändras," förklarar geomorfolog Anne Morgenstern. Hon har alltid en anteckningsbok redo och hennes ryggsäck är full av tagna vattenprover.
Enorm frys
Smältning av permafrost i Sibirien och i andra regioner där forskare gör mätningar är ett bekräftat faktum. Tack vare sensorer som finns i flera brunnar (vissa borrades till ett djup av 100 meter) lyckades det ryska-tyska teamet av specialister registrera en temperaturökning på 1,5-2 ºº sedan 2006.
”Vi ser en tendens till uppvärmning av marken och en ökning av lufttemperaturen på vintern,” bekräftar Yulia Boike. - Förändringen i temperaturkomponenten återspeglas i hela balansen mellan energiflöden, vatten och växthusgaser. En oroande slutsats med tanke på att Arktis är involverat i att reglera hela jordens klimat.
"Permafrosten är en enorm frys," förklarar Torsten Sachs från det tyska geologiska forskningscentret (GFZ), som har kommit till ön för åttonde gången. "Om du lämnar frysdörren öppen kommer din pizza att avfrostas, din glass smälter och mikrober börjar föda på detta organiska ämne." Permafrost frisätter organiska ämnen, som under påverkan av mikroorganismer frigör CO2 i närvaro av syre eller metan i en anaerob miljö, till exempel på Samoilovs torvmark.
Dessa växthusgaser bidrar till högre temperaturer, vilket i sin tur leder till upptining av permafrost och frigörande av gaser. Experter kallar detta "den retroaktiva processen med kol i permafrost." Enligt dem innehåller den 1 500 gigaton kol, vilket är dubbelt så mycket som i atmosfären.
Ytterligare uppvärmning
Men vad är andelen koldioxid och metan som släpps ut av jord under upptining? Det senare skapar förresten 25 gånger kraftigare växthuseffekt.”Detta är en av de största frågorna för framtiden,” säger Gerhard Krinner från National Center for Scientific Research.
Oronet är desto mer allvarligt eftersom modellerna från den mellanstatliga panelen för klimatförändringar som hittills har bildats inte har tagit hänsyn till effekterna av upptining av permafrost. "Ytterligare uppvärmning på grund av tining av permafrost är cirka 10%", säger Gerhardt Krinner. Således kan utsläpp av växthusgaser från permafrost höja termometern med 0,3 ºС med 2100.
I laboratoriet på forskningsstationen (det hålls vid en stabil temperatur med hjälp av tre öronhjälpande brusande generatorer) undersöker forskare grafer över växthusgasutsläpp i atmosfären. Metan toppar förekommer på sommaren, men dataanalys förblir utmanande på så höga breddegrader. Den första mätperioden (2002–2012) genomfördes utan automatiserad utrustning, som finns tillgänglig vid den moderna bas som togs i drift 2013.
Tre år tidigare, under ett besök på Samoilov Island, kände president Vladimir Putin att det ryska-tyska samarbetet om permafrost förtjänade bättre infrastruktur. Fram till det ögonblicket måste AWI-anställda (deras första expedition till ön ägde rum 1998) nöja sig med det lägsta: sova i tält, värma sig med ved (från skogen som går ner längs Lena) och använda hytten för rangarna som sitt huvudkontor.
Process tempo
Övervintring var då omöjligt. "Vi kunde helt enkelt inte samla in data på vintern," säger Torsten Sachs. "Det var nödvändigt att lägga till bränsle till den externa generatorn var tredje dag vid en temperatur på -40 ° C på en polär natt." Andra svårigheter med datatolkning ser mycket mer bekanta ut. Tio år är för kort för att upptäcka förändringar i gasflödesutvecklingen på lång sikt. Dessutom är det nödvändigt att öka antalet observationsställen, vilket inte alls är så lätt att uppnå i Sibirien, som är mer än 20 gånger större i området än Frankrike.
På ett anständigt avstånd från stationen målade i färgerna på den ryska flaggan slutför AWI-teamet byggandet av en iglo, som kommer att hysa datorn och elektronisk utrustning i det nya vädretornet under 2018. Glasfiberkokonen bör skapa de nödvändiga förutsättningarna för stabila mätningar och ge skydd mot de hårda vindarna och snöstormerna på den sibiriska vintern. I likhet med andra byggnader på ön står igloen på stylter för att inte påverkas av markrörelse. Så vid det första meteorologiska tornet sjönk jorden med 10 centimeter på ett år.
"Det finns inte längre några tvivel om sambandet mellan klimatvärme och smälta permafrost," konstaterar ingenjör Peter Schreiber, som sätter igloo. "Frågan är nu hur snabbt permafrosten kommer att fortsätta smälta och hur naturen kommer att reagera på denna process."
Naturen är huvudansvarig för förändringarna i Sibirien, konstaterar Fyodor Selliakhov. Chefen för forskningsstationen medger de förändringar som har skett runt:”Till exempel för 20 år sedan fanns det inte ett enda träd här, utan bara vegetation typisk för tundran. På en resa till deltaet förra året såg jag 2 meter höga träd."
Hur som helst så tror inte denna infödda i Yakutia från Vilyui-kusten på de antropologiska orsakerna till klimatförändringar.”Det här är naturcykeln. Det var varmt här för 100 år sedan, då blev det kallt, och nu börjar en annan period med uppvärmning, säger han på sitt kontor, som är dekorerat med fossil som finns i närheten.
Mammot bricka
När det gäller permafrosten "smälter den förmodligen, men sakta."”När vi tar en mammut brosk från jorden inser vi att den andra änden fortfarande är i marken, fortfarande frusen. Detta är ett tecken på att permafrosten förblir väldigt kall, fortsätter han. En oväntad följd av upptining av jord i norra norra var utvecklingen av jakt på forntida rester.
Günter Stoof, smeknamnet "Molo", förstår sina ryska vänner. "Naturen bestämmer, inte människan", säger denna AWI-tekniker som har tillbringat den längsta tiden på ön. Nu 65 år gammal lovar han att den här säsongen kommer att bli den sista i sin karriär (48 expeditioner till Arktis och Antarktis). Den östtyske infödaren var den yngsta medlemmen i en nästan tvåårig sovjetisk expedition (1975-1977) med uppgift att bygga en bas i Antarktis. Han hade en chans att besöka de polära regionerna mer än en gång, både ensam och i grupper.
Hans livsväg återspeglar en annan historia, samarbete mellan DDR och Sovjetunionen under det kalla kriget. Efter Berlinmurens fall bildades en vetenskaplig kommitté, som fick till uppgift att bestämma programmet för vetenskaplig forskning för ett förenat Tyskland. Han rekommenderade att hålla den polära riktningen och bygga den runt AWI-forskningsgruppen i Potsdam. "Det inkluderade experter som Molo och Christine Siegert, som hade 20 års erfarenhet av att studera permafrost tack vare deras gemensamma arbete med Sovjetunionen," förklarar Anna Morgenstern.
Studien av frysta jordar blev utbredd i Ryssland i början av 1900-talet i enlighet med de strategiska besluten från Moskva. Politiken för att utveckla de östra och nordliga regionerna som är rika på kolväten och andra naturresurser kunde inte genomföras utan byggandet av Trans-Siberian Railway. Det var som det var för genomförandet av detta projekt var det ursprungligen skyldigt att bilda en ingenjörsvetenskap om den allestädes närvarande permafrosten här.
I slutet av 1930-talet grundades Permafrost Institute i Moskva. 1960 flyttades han till Yakutsk. Denna stora östsibiriska stad står också på den frysta marken. Två underjordiska gallerier (på 4 och 12 meters djup) vid institutets bas ger "direkt" åtkomst till permafrosten. De sandiga lagren berättar om stadens geologiska historia, som byggdes på Lens alluviala avlagringar.
Mältbrand och hålor
Tunga dörrar håller temperaturen under frysen. "Smältning av permafrost är ett hot mot planeten, men i skala från Yakutia är allt fortfarande ganska stabilt," förklarar institutets direktör Mikhail Grigoriev. "Samtidigt märks konsekvenserna av smältning mer i andra regioner, särskilt i Yamal."
Efter den onormalt varma sommaren 2016 började en miltbrandsepidemi på halvön (det första fallet sedan 1941, enligt Moskva institutet för epidemiologi) på grund av upptining av permafrosten där patogenen låg. Dessutom började tidningarna återigen prata om Yamalo-Nenets autonoma Okrug efter upptäckten av stora depressioner. De blev också resultatet av tining av permafrost.”Regionen är rik på gas. När jorden smälter avger den gasbubblor, vilket förklarar dessa explosioner, säger Mikhail Grigoriev.
Samtidigt har ännu inte ett enda fall rapporterats på Samoilov Island, Alaska eller norra Kanada. Det globala övervakningsnätet för permafrost samlar data från över 250 webbplatser. Målet är att "samla kunskap och också validera nya klimatmodeller", säger AWI-anställd Hugues Lantuit.
Dessutom får forskning om alpin permafrost fart. Europakonferensen om permafrost i juni 2018 beror på att rapportera om detta arbete, som är aktivt utvecklat i Schweiz men fortfarande är i sin barndom i Frankrike.
Kusterosion och dess socioekonomiska konsekvenser blir en annan källa till oro: en tredjedel av världens kust är i permafrostzonen. I Laptevhavet och Beauforthavet (Nordamerika) kan kusterosion nå åtta meter per år, vilket får närliggande byar att tänka på att flytta hus. På Samoilov-ön är den kustnära träkojan fortfarande på plats. Men hur länge kommer det att pågå?
Simon Roger