https://frosthead.com

Arctic Dispatch: En optøning i den arktiske tundra

Elissa Schuett, der er knæet dybt i de mudrede beskadigede af den kollapsede Alaskan-tundra, peger på resterne af en hul, som hun kunne stå i sidste sommer. I dag er den forsvundet, snublet op af den gabende maw, der er kendt som en thermokarst, der fortsætter med at marsjere udad, når landet hurtigt smelter.

Thermokarst-fejl opstår, når permafrost - et lag med frosset jord i jordens polære regioner - optøves og bliver ustabil. Selvom begivenhederne forekommer naturligt i hele Arktis, har mange videnskabsmænd mistanke om, at stigende temperaturer i nord får flere af disse funktioner til at dannes. Ved at sammenligne luftfotos fra 1985 med nylige fotos, "Vi kan nu sige med en vis sikkerhed ... at nogle steder [er der] mellem to og fem gange flere af disse funktioner nu end i de tidlige 1980'ere, " siger William Bowden, en akvatisk økolog ved University of Vermont.

Derfor studerer Bowden, hans forskningsassistent Schuett og andre på Toolik Field Station, et universitet i Alaska, Fairbanks, forskningsfacilitet 150 miles nord for Arctic Circle i det nordlige Alaska studiet af thermokarsters indvirkning på miljøet. Deres arbejde passer ind i en lang tradition for forskning i klimaændringer hos Toolik, som siden grundlæggelsen i 1975 har tilvejebragt et uberørt laboratorium til at studere, hvordan en varmere verden vil omdanne land og vandveje i Arktis.

Forståelse af klima- og miljøændringer er ifølge Norman Marcotte fra Canadas forskningsråd for naturvidenskab og teknik det "brændende problem" i den arktiske forskning internationalt. Forskningsstationer som Toolik er nøglen til at indsamle langsigtede data og udforske spørgsmål på området, siger han pr. E-mail, og Canada har planer om at udvikle en arktisk forskningsstation med mange af de samme elementer som Toolik.

Selvom meget af arktisk forskning har fokuseret på iagttagelse af miljøet, "Hos Toolik er vi i stand til at gå dybere ind i det" og "studere, hvad der rent faktisk kontrollerer alle disse processer, " siger Toolik-medstifter John Hobbie, en seniorforsker ved økosystemerne Center for det marine biologiske laboratorium i Woods Hole, Massachusetts.

Det er også "det eneste sted i Nordamerika, hvor vi kan se eller få et avanceret syn på, hvordan klimaændringer kan påvirke økosystemer, " tilføjer han.

Og på mange måder er klimaændringerne allerede begyndt at omforme dette dikotomt skrøbelige og hårdføre land. Mellem 1966 og 1995 steg de arktiske temperaturer 0, 7 grader Celsius pr. Årti, en tendens, der sætter "det nordlige Alaska i det varme sæde, " siger Syndonia Bret-Harte, Tooliks associerede videnskabsdirektør. Arktis opvarmes hurtigere end endda de tropiske områder i verden: Foråret ankommer tidligere, falder ned senere, og temperaturen på permafrosten i mange områder, inklusive Toolik, svæver farligt tæt på nippegrad Celsius-tippepunktet. Det er da den frosne jord, der giver tundraen sin rygrad, kunne smuldre væk.

Nye termokarster i Alaska kunne også vise, hvordan opvarmning kan ændre vandløb eller søer, da disse funktioner ofte forekommer i nærheden af ​​vand. Da en thermokarst blev opdaget i 2003 nær Toolik-floden, fandt Bowden og kolleger, at den havde løsnet så meget sediment i floden, at vandet blev mudret 40 kilometer nedstrøms. Han og hans kolleger rapporterede også i juni 2008 i Journal of Geophysical Research om at ammonium, nitrat og fosfor, der udsendes fra det kollaps, over tid vil "ændre flodens struktur og funktion betydeligt."

For Bowden og andre Toolik-forskere var sådanne observationer kendte. Mellem 1983 og 2004 så de, hvordan drastisk fosfor kunne omstrukturere en flod i et eksperiment, der blev udført på Kuparuk-floden nær Toolik - "det bedst studerede vandløbsbassin i hele Arktis, " ifølge Hobbie. I dette eksperiment tilføjede forskere små mængder fosfor, et næringsstof, der er almindeligt i gødning og bolig- og industriel forurening, til floden hver sommer. Efter otte år ekspanderede mose i floden, trængte ud andre plantearter og udløste en vækst i visse insekttyper. Produktiviteten generelt i floden boomede. Denne undersøgelse kan skygge for, hvad der sker, når permafrost smelter og næringsstoffer frigøres i luften og vandet.

På land har Toolik-forskere også tilføjet gødning til forskellige typer tundra. I et eksperiment, der har været i drift siden 1989, har seniorforsker Gaius Shaver i Ecosystems Center fundet, at nogle løvfugtige buske, såsom dværgbjørk, kan udnytte tilstrømningen af ​​nitrogen og fosfor ved at øge i overflod og reducere artsdiversiteten. Toolik-forskere er også fokuseret på, hvorfor Arktis ser ud til at blive grønnere, forklarer Bret-Harte. Det kan skyldes flere buske: For omkring 12.000 år siden, da klimaet var varmere, dominerede buske landskabet, sagde hun.

Selvom disse polære forskydninger kan virke isolerede fra resten af ​​verden, kunne en smeltende arktisk fremskynde klimaændringerne. Bret-Harte påpeger, at arktiske landmasser - inklusive de boreale skove - besidder næsten 40 procent af verdens jordkulstof, men kun udgør en sjettedel af Jordens landareal. Hvis det kulstof, der er fastlåst i jorden, frigives ved at smelte permafrost, siger hun, kunne det mere end fordoble koncentrationen af ​​kuldioxid, en vigtig drivhusgas, i miljøet.

Bowden fra University of Vermont mener, at der er "stærke beviser" for, at fanget kulstof og metan kunne frigøres under thermokarst-begivenheder og bidrage til opvarmningen. Han søger finansiering til at undersøge, hvordan thermokarsts generelt vil påvirke arktiske økosystemer. F.eks. Kan en termokarst, der forårsager en stigning i sedimenter i vandveje, kvæle planter, tilstoppe fiskegræs og i sidste ende udskyde en kaskade af effekter helt op på fødevaren.

"Det er ikke en rædselshistorie - det er ikke som om dette ikke er en naturlig proces, " advarer Bowden. "Men jeg tror, ​​at der er stærke bevis for, at [menneskelige] påvirkninger, der er langt fra Arktis, har disse sekundære effekter ... som vil være potentielt meget vigtige i struktureringen af ​​det arktiske landskabs udseende og opfører sig i fremtiden."

Arctic Dispatch: En optøning i den arktiske tundra