In 2017 en 2018 zagen onderzoekers een regio in Alaska voor hun ogen transformeren. En het was niet zo fraai.

Welke impact zal een verdere opwarming van de aarde op het Arctisch gebied hebben? Om die vraag te beantwoorden, doen onderzoekers vaak een beroep op klimaatmodellen. Maar in 2018 – toen de temperaturen in een deel van Alaska uitzonderlijk hoog uitvielen en zelfs in de buurt kwamen van wat die eerder genoemde modellen voor het jaar 2100 voorspelden – konden onderzoekers met eigen ogen zien wat dergelijke temperaturen met het Arctische gebied en in het bijzonder de permafrost deden. En het was even schrikken, zo stelt onderzoeker Ingmar Nitze, verbonden aan het Alfred Wegener Institute. Samen met collega’s zag hij hoe dooimeren – ontstaan door smeltend permafrost – razendsnel leeg liepen. En niet zomaar op één of twee plekken, maar op grote schaal. “Dat schokte ons,” aldus Nitze.

Thermokarstmeren
In hun studie richtten de onderzoekers zich op zogenoemde thermokarstmeren, die ontstaan wanneer de permafrost ontdooit. “Permafrost (eigenlijk niets anders dan bevroren grond, red.) bevat ijs. Zodra de permafrost ontdooit, smelt een deel van het ijs. Hierdoor neemt het volume van de grond af en ontstaan kleine kuilen waarin zich water kan verzamelen. Door de tijd heen kunnen deze kleine met water gevulde depressies groter worden doordat het water ervoor zorgt dat ook omringend permafrost ontdooit.” De meren zijn in principe geen ongewoon verschijnsel in het Arctisch gebied. “Dooimeren komen vaak voor in ijsrijke permafrost in laaglandgebieden. Veel van deze meren vormden zich rond 10.000 jaar geleden (aan het eind van de Laatste IJstijd, red.). Maar wat we nu zien is dat er kriskras in het Arctisch gebied veel nieuwe, kleine meertjes ontstaan.”


Daarnaast lopen die meertjes ook steeds vaker leeg. Want omdat de temperaturen in het Arctisch gebied stijgen, bevriest de permafrost ook ‘s winters niet meer volledig. “Hierdoor wordt de permafrost en daarmee ook de oevers van de meertjes instabiel,” aldus Nitze.

In het gebied dat de onderzoekers bestudeerden, liggen de winterse temperaturen normaliter rond de -20 graden Celsius. Maar in het winterseizoen van 2017/2018 lagen ze op sommige dagen wel 10 tot 20 graden Celsius hoger dan normaal. Doordat de luchtvochtigheid hoog was, viel er bovendien veel sneeuw. Deze sneeuw vormde een isolerend laagje op de permafrost en beschermde deze zo tegen de koude lucht, waardoor het bovenste deel van de permafrost dat ‘s zomers ontdooid was, ook in de winter niet meer bevroor. “Na een warme, natte winter is het waterpeil in de meren vrij hoog en als dan ook de sneeuw nog eens versneld wegsmelt, breekt het water gemakkelijk door de instabiele oevers heen.” Op de foto zie je een flink thermokarstmeer dat leeg is gelopen. Afbeelding: Alfred-Wegener-Institut / Guido Grosse.

Uitzonderlijk
Deze processen – de vorming van thermokarstmeren en het leeglopen ervan – zijn met name de laatste jaren geen ongewone processen in het Arctisch gebied. Maar wat de onderzoekers in het uitzonderlijk warme 2018 zagen gebeuren, maakte toch diepe indruk. Ze zagen dooimeren op grote schaal leeglopen. “In de milde jaren 2005 en 2006 liepen al verschillende meren leeg – maar dit keer (in 2018, red.) waren het er twee keer zoveel.” En zo ontvouwde zich voor hun ogen een scenario dat tot voor kort nog heel futuristisch had geleken. “De winter van 2017/2018 was extreem nat en warm. De omstandigheden waren vergelijkbaar met de omstandigheden waarvan onze klimaatmodellen voorspellen dat ze tegen het eind van deze eeuw normaal zullen zijn. In zekere zin hebben we dan ook inkijkje gekregen in de toekomst.” En dat is toch even schrikken. “In de afgelopen 20 jaar zijn in dit gebied al veel meren leeggelopen, maar de schaal waarop dat in 2018 en later ook in 2019 gebeurde, was ongeëvenaard en we waren met name heel verrast om te zien dat de meren in zo’n groot gebied in slechts enkele weken tijd leegliepen. In het gebied dat wij bestudeerden – en dat ooit bezaaid lag met veel grote dooimeren – zijn vandaag de dag niet veel meren meer over.”

Snel leeg
De onderzoekers zagen de meertjes ook heel snel leeglopen. “Met een diepte van 1 tot 3 meter zijn de meren relatief ondiep en dus ook snel leeg,” aldus Nitze. Het water dat door de oevers heen brak, kerfde onderweg bovendien geultjes uit in de reeds ontdooide bovenlaag van de omringende permafrost. Het water kan zo bijdragen aan een verdere degradatie van de permafrost en zelfs het leeglopen van nabije meren, zo stelt Nitze. “We zagen een soort sneeuwbaleffect, waarbij het leeglopen van het ene meer ertoe leidde dat een ander, stroomafwaarts gelegen meer overliep en deels leegliep.”

Drinkwater
Het leeglopen van de dooimeren heeft met name grote gevolgen voor de weinig mensen die in dit gebied wonen. “Dooimeren zijn vaak de belangrijkste bron van drinkwater voor afgelegen dorpen,” vertelt Nitze aan Scientias.nl. “Als de meren leeglopen, komen deze populaties in de problemen.”


Zowel het ontstaan van dooimeren als het leeglopen ervan, getuigt van het versneld ontdooien van permafrost. En dat laatste is wat onderzoekers echt zorgen baart. Want permafrost bevat naast ijs ook plantenresten, die soms al duizenden jaren in de grond zitten opgesloten. Wanneer de permafrost ontdooit, kunnen microben die plantenresten afbreken en daarbij komen broeikasgassen zoals CO2 en methaan vrij, die vervolgens bijdragen aan een verdere opwarming van de aarde. Een vicieuze cirkel dreigt. En dat is – zo benadrukt dit onderzoek maar weer eens – geen toekomstmuziek. “Wat de gebeurtenissen (in 2018, red.) simpelweg laten zien, is de extreme mate van opwarming en de impact die dit de komende decennia op de toendra en de permafrost in het Arctisch gebied zal hebben. Maar bovenal laat het onderzoek zien dat extreme gebeurtenissen niet alleen aan het eind van deze eeuw, maar nu al plaatsvinden en ook in de komende jaren zullen plaatsvinden.”