Het gaat hard met het methaan uit de permafrost

Komende week begint in Fairbanks, Alaska, de negende internationale conferentie over permafrost. De verzamelde onderzoekers slaan alarm; het gaat opeens hard, noteert verslaggever en Alaskakenner Tseard Zoethout....

Permafrost, zegt Vladimir Romanowsky, professor geofysica aan de University of Alaska in Fairbanks (UAF) maar ronduit, is vooral bevroren troep. Vuil.

Verreweg het grootste deel bestaat uit toendra. Talloze grassen, een scala planten en honderden soorten mossen waarvan de ondergrond zich over een immens gebied uitstrekt, van de kustvlakten van Alaska tot aan de steppen van Siberië, van Groenland tot aan het midden van Scandinavië, tot het begin van de boomgrens, de majestueus grote naaldwouden die onder de poolcirkel opkomen.

De grenzen van deze eeuwig bevroren grond zijn na de eeuwwisseling aan steeds meer veranderingen onderhevig.

Zó groot zelfs dat diverse wetenschappers die veranderingen als een systeemsprong zijn gaan beschouwen. Drie jaar geleden signaleerde Sergei Kirpotin, een botanist aan de Universiteit van Tomsk, dat er op bevroren veengronden van West-Siberië, een gebied zo groot als Duitsland en Frankrijk samen, steeds meer thermokarst meren zijn bijgekomen.

Die bevatten volgens een schatting van de Universiteit van Californië alleen al zeventig miljoen ton methaan, ruim tien procent van de huidige hoeveelheid methaan in onze atmosfeer (nu op 730 miljoen ton geschat). Methaan houdt als broeikasgas warmte 21 keer effectiever vast dan kooldioxide.

Met die meren is iets vreemds aan de hand. Hielden de veengronden de koolstof eerst keihard in ijs vastgeklonken en werkten ze als ‘sink’. Nu de half vergane plantenresten beginnen te ontbinden en op water reageren, komt er steeds meer methaan vrij en veranderen de gebieden juist in een bron van broeikasgasemissies.

Natalia Shakhova, onderzoekster bij het International Arctic Research Center (IARC) van de UAF en spreker op de negende internationale permafrostconferentie die komende week in Fairbanks plaatsvindt, heeft daar een goede verklaring voor. ‘Wanneer moerassen uitdrogen door opwarming oxideert het methaan om veel later als kooldioxide te worden uitgestoten. Maar wanneer een meer zich begint te vormen, komt het gas rechtstreeks in de atmosfeer terecht. Er is slechts een kleine temperatuursstijging op geringe diepte in de permafrostlaag voor nodig om de uitstoot van methaan te verdubbelen’, zegt ze.

En die uitstoot kan soms snel gaan. Katey Walter, twee jaar geleden summa cum laude op methaanemissies uit arctische meren gepromoveerd, zag in 2005 in het westen van Siberië dat methaan zó hard uit de dooiende permafrost naar boven borrelde dat de bovenlaag, zelfs ’s winters, niet langer meer bevroor.

Tegenwoordig is ze als hoofdonderzoeker aan het UAF verbonden en reist ze heel Alaska af om methaanemissies uit verschillende permafrostlagen te onderzoeken. Van Barrow aan de Arctische zee tot het Seward schiereiland en Cordova in het zuiden heeft ze al methaanmeetpunten opgezet.

Walter verwacht geen significante verschillen met de Westsiberische meren van waaruit de laatste dertig jaar ruim vijftig procent meer methaan is ontsnapt, zo luidt de huidige consensus. ‘Wat er in Siberië gebeurt, gaat ook voor Alaska op. Als de permafrostlaag ijsrijk is en afwatering matig, ontstaan meren. Boven het vriespunt gaan organismen onmiddellijk aan de slag plantenresten in methaan om te zetten’, stelt Walters die dit jaar nog haar bevindingen in Nature of Science zal publiceren.

Vladimir Romanowsky, als fondsenwerver, coördinator en hoofdspreker betrokken bij de 9de permafrost conferentie, begint zich dan ook zorgen te maken. Weliswaar reikt de permafrost in de Brooks Range ruim tweehonderd diep en gaat die op de poolvlakte tot 650 meter in de grond, het grootste percentage ijs en koolstof ligt in het bovenste deel. En juist die laag is de laatste twintig jaar aan grote veranderingen onderhevig: de periode waarin deze laag actief is, wordt door de opwarming van de aarde steeds langer.

‘Zie het als een ijsje dat tussen wafels ingeklemd zit’, vergelijkt Romanowsky. ‘De kern blijft hard maar bij de randen begint het ijsje, door de stijgende temperatuur, te smelten. Dat gebeurt steeds meer. Allerlei microbiologische processen, die eerder door de vorst in bedwang werden gehouden, komen op gang. Latere opvriezing en eerdere dooi kunnen er binnen vijf jaar toe leiden dat de toendra van opslagbron in producent van broeikasgassen verandert.’

Uit andere bron wordt dat bevestigd: eind april signaleerde de NOAA (National Oceanic and Atmospheric Administration), een van Amerika’s toonaangevende onderzoeksinstituten, dat het aandeel methaan in de atmosfeer sinds 1998 licht is gestegen. Als oorzaken noemt de NOAA de snelle industrialisatie in Azië en de methaanuitstoot uit rijstvelden en arctische toendra’s. ‘Maar het is te vroeg om te zeggen dat de stijging van 2007 op een trend duidt’, aldus de NOAA in een verklaring.

De grote vraagstelling van permafrost deskundigen is tegenwoordig niet alleen meer hoeveel organisch materiaal in de bevroren toplaag wordt vastgehouden. Het gaat er ook en vooral om in hoeverre dieper gelegen lagen een rol bij methaanemissies spelen. Eerder ontdooide meren van duizenden jaren oud die in de loop der tijd weer zijn opgevroren, kunnen een ‘talik’ op zo’n honderd tot tweehonderd meter diepte bedekken, een ontdooide bron van waaruit methaan via allerlei kieren en spleten in het ijs kan ontsnappen. En de staat Alaska heeft bijna drie miljoen meren, verspreid over een oppervlakte van 30.000 vierkante kilometer, ruim voldoende om de staat België geheel onder water te laten staan.

Daarnaast staan permafrost deskundigen pas aan het begin van het onderzoek naar methaan en methaanverbindingen uit de arctische zee. Zo heeft dr. Igor Semiletov van het IARC de laatste vier jaar enkele expedities naar deze gebieden gehouden waaruit naar voren kwam dat methaanconcentraties aanzienlijk hoger waren dan voor mogelijk werd gehouden.

Ook Katey Walter heeft dit jaar methaan uit dieper gelegen lagen in de permafrost geconstateerd. ‘Als dooiende permafrost leidt tot het vrijkomen van methaan uit diepere lagen, kunnen de gevolgen groot zijn’, zo zegt ze voorzichtig.

Natalia Shakhova van het IARC durft wel een stap verder te gaan. ‘De grootste bron van natuurlijk gas zit opgeslagen in zogenaamde gashydraten onder de permafrost’, schrijft ze in een recente paper. ‘Die hoeveelheid wordt geschat op 32.000 gigaton. Dit is maar liefst een miljoen keer zoveel als alle methaan in de atmosfeer van het noordelijke ecosysteem.

‘Slechts een marginale verstoring van deze gashydraten kan al catastrofale gevolgen hebben. De ondiepe bodemsedimenten en permafrost zijn, sinds hun ontstaan, met zo’n vijftien graden opgewarmd. De trend is dat de gashydraten die in ondiepe wateren buitengaats zitten opgesloten, binnen tien tot dertig jaar door het opwarmende water onstabiel kunnen worden. Als ze ontbinden, komen ze uiteindelijk in de atmosfeer terecht.’

Waar permafrost deskundigen die tevens methaanemissies bestuderen tegenaan lopen, zijn voldoende gegevens, betrouwbare metingen en goede apparatuur. ‘We weten nauwelijks welke impact ontsnappende methaan op de koolstofcyclus en het klimaat heeft’, zegt Romanowsky.

‘We moeten dieper kijken dan de eerste centimeters. Maar boren in diepere permafrostlagen is duur. Daarvoor ontbreekt het ons aan goede apparatuur. We hebben behoefte aan meerdere en nieuwere methoden. Sommigen, zoals Katey Walter, zetten in op ‘remote sensing’ of het tellen van het aantal bellen in het ijs. Anderen gebruiken weer een combinatie van metingen en meteorologische gegevens. Maar alle gegevens over ontsnappende methaangassen uit dooiende permafrost dateren pas vanaf 2004. Voor het bouwen van een model is twintig, dertig jaar onderzoek nodig.’

Van één ding is Romanowsky wel overtuigd: de huidige toestand en het verdwijnen van de permafrost is een van de beste indicatoren voor de staat van het klimaat op het noordelijk halfrond.

Romanowsky: ‘Permafrost zal niet van de een op de andere dag volledig verdwijnen. En ook niet de komende honderd jaar, zoals sommige klimaatmodellen voorspellen. Wel zal tegen het einde van deze eeuw de Russische permafrost uit het holoceen beginnen te dooien. We staan nu aan het begin van een langzaam proces dat grondige effecten op ecosystemen, mensen, infrastructuur en de koolstofcyclus zal hebben.’

Katey Walker otnsteekt ontsnappend methaan. (Foto UAF) Beeld
Katey Walker otnsteekt ontsnappend methaan. (Foto UAF)
Meer over

Wilt u belangrijke informatie delen met de Volkskrant?

Tip hier onze journalisten


Op alle verhalen van de Volkskrant rust uiteraard copyright.
Wil je tekst overnemen of een video(fragment), foto of illustratie gebruiken, mail dan naar copyright @volkskrant.nl.
© 2021 DPG Media B.V. - alle rechten voorbehouden