Jedna czwarta całej ziemi na półkuli północnej jest stale zamarznięta. Ale ocieplenie klimatu prowadzi do topnienia wiecznej zmarzliny, która uwalnia gazy cieplarniane, które dodatkowo przyspieszają ten proces. Relacja z delty Leny.
Poruszanie się wśród 1500 wysepek w delcie Leny wymaga nieskazitelnej koncentracji: jednym okiem trzeba spojrzeć na radar, aby nie osiąść na mieliźnie, a drugim podążać za przybrzeżnymi punktami orientacyjnymi, które rozsiane są po tej nieskończonej przestrzeni wodnej i lądowej. Zanim wpłynie do Morza Łaptiewów w północnej Syberii, rzeka rozlewa się tak szeroko, że jej brzegi zamieniają się w zamglone pasy na horyzoncie.
Wyspa Samoilov wyróżnia się drewnianą chatą położoną na brzegu, w której mieszkają naukowcy i leśniczy rezerwatu, która obejmuje ujście rzeki i zbocza pasma Kharaulakh. Dopiero teraz powolna, ale nieodwracalna erozja grozi zanurzeniem domu w wodach Leny. W przyszłości może też zniknąć cała wyspa: silny wzrost wody w wyniku wiosennego topnienia lodu powoduje erozję jej brzegów.
Tak czy inaczej, głównym ciosem dla tej wysepki o powierzchni 5 km2 jest cofnięcie się wiecznej zmarzliny pod wpływem ocieplenia klimatu. Mowa o glebach, których górna warstwa topnieje w porze ciepłej, utrzymując w głębi temperatury poniżej zera przez co najmniej dwa kolejne lata.
„Ekosystemowi Samoilova grozi potencjalna destrukcja” - mówi artykuł poświęcony temu zagadnieniu w czasopiśmie Biogeosciences. Niemka Julia Boike i jej koledzy z Instytutu Badań Polarnych i Morskich. Alfred Wegener (AWI) nie wytrzyma takiej perspektywy.
Każdego roku od kwietnia do września pracownicy AWI i ich rosyjscy koledzy z Arctic and Antarctic Research Institute oraz Permafrost Institute podróżują na wyspę Samoilov, aby badać zmiany w glebie i krajobrazie, a także związek między ociepleniem klimatu a rozmarzaniem wiecznej zmarzliny.
Dwie trzecie powierzchni Rosji
Film promocyjny:
Wyspa, na której znajduje się nowoczesna stacja badawcza (ufundowana przez Instytut Geologii Nafty i Geofizyki), staje się ulubionym punktem obserwacyjnym: wieczna zmarzlina zajmuje 95% Syberii i dwie trzecie terytorium Rosji. Ogólnie rzecz biorąc, zamarznięta gleba stanowi jedną czwartą całej półkuli północnej, głównie na Alasce, w Kanadzie, Grenlandii, Rosji i Chinach.
Europa Zachodnia wyróżnia się wieczną zmarzliną typu alpejskiego, która występuje w wielu pasmach górskich. Jego struktura i geodynamika różnią się od zamarzniętych gleb północnych szerokości geograficznych, ale jest też wrażliwa na zmiany klimatyczne. Tak więc 23 sierpnia ruch gleby w wyniku rozmrożenia wiecznej zmarzliny porwał osiem osób w pobliżu szwajcarskiej wioski Bondo.
„W niektórych miejscach syberyjska wieczna zmarzlina powstała dawno temu, w plejstocenie (okres od 2,6 mln lat temu do 11 000 lat temu)” - mówi Julia Boike. „Jest bardzo zimno, około -9 ° C i dochodzi do głębokości prawie 1500 metrów na północy Jakucji”.
„Na wyspie Samoilov jest stosunkowo stabilna i bogata w materię organiczną z obecnością torfowisk” - dodaje, zakładając grube kalosze, bez których nie można chodzić po gęstej tundrze wyspy. Towarzyszący jej młodzi naukowcy jadą z nią do Kurungny. Sąsiednia wyspa ma złożone formacje lodowe, a jej rzeźbę tworzą osady termokarstowe (powstałe w wyniku długotrwałego osiadania zamarzniętej ziemi).
Doliny, po których naukowcy AWI chodzą przez sześć godzin, są pełne strumieni. „Chcemy wiedzieć, czy ta woda pochodzi z opadów sezonowych, czy z topnienia lodu podczas zmian w glebie” - wyjaśnia geomorfolog Anne Morgenstern. Zawsze ma pod ręką zeszyt, a jej plecak jest pełen pobranych próbek wody.
Ogromna zamrażarka
Topnienie wiecznej zmarzliny na Syberii iw innych regionach, w których naukowcy dokonują pomiarów, jest potwierdzonym faktem. Dzięki czujnikom umieszczonym w kilku studniach (niektóre zostały wywiercone na głębokość 100 metrów), rosyjsko-niemieckiemu zespołowi specjalistów udało się zarejestrować wzrost temperatury o 1,5-2 ºС od 2006 roku.
„Obserwujemy tendencję do ocieplania się gleby i wzrostu temperatury powietrza zimą” - potwierdza Yulia Boike. - Zmiana składnika temperatury znajduje odzwierciedlenie w całym bilansie przepływów energii, wody i gazów cieplarnianych. Niepokojący wniosek, biorąc pod uwagę, że Arktyka bierze udział w regulowaniu klimatu na całej Ziemi.
„Wieczna zmarzlina to ogromna zamrażarka” - wyjaśnia Torsten Sachs z Niemieckiego Centrum Badań Geologicznych (GFZ), które przybyło na wyspę po raz ósmy. „Jeśli zostawisz drzwi zamrażarki otwarte, pizza rozmrozi się, lody się stopią, a mikroorganizmy zaczną rozmnażać się na tej materii organicznej”. Wieczna zmarzlina uwalnia substancje organiczne, które pod wpływem mikroorganizmów uwalniają CO2 w obecności tlenu lub metanu w środowisku beztlenowym np. Na torfowiskach Samoilov.
Te gazy cieplarniane przyczyniają się do wyższych temperatur, co z kolei prowadzi do rozmrażania wiecznej zmarzliny i uwalniania gazów. Eksperci nazywają to „wstecznym procesem wytwarzania węgla w wiecznej zmarzlinie”. Według nich zawiera 1500 gigaton węgla, czyli dwa razy więcej niż w atmosferze.
Dodatkowe ocieplenie
Ale jakie są proporcje dwutlenku węgla i metanu emitowane przez gleby podczas rozmrażania? Nawiasem mówiąc, ten ostatni tworzy 25 razy silniejszy efekt cieplarniany. „To jedno z największych pytań na przyszłość” - mówi Gerhard Krinner z Narodowego Centrum Badań Naukowych.
Niepokój jest tym poważniejszy, że w dotychczasowych modelach Międzyrządowego Zespołu ds. Zmian Klimatu nie uwzględniono skutków rozmrażania wiecznej zmarzliny. „Dodatkowe ocieplenie spowodowane rozmarzaniem wiecznej zmarzliny wynosi około 10%” - mówi Gerhardt Krinner. Zatem emisje gazów cieplarnianych z wiecznej zmarzliny mogą podnieść termometr o 0,3 ºС do 2100 r.
W laboratorium stacji badawczej (utrzymywanej w stabilnej temperaturze za pomocą trzech ogłuszających ryczących generatorów) naukowcy badają wykresy emisji gazów cieplarnianych do atmosfery. Szczyty metanu występują latem, ale analiza danych pozostaje trudna na tak dużych szerokościach geograficznych. Pierwszy okres pomiarowy (2002-2012) został przeprowadzony bez zautomatyzowanego sprzętu, który jest dostępny na nowoczesnej bazie oddanej do użytku w 2013 roku.
Trzy lata wcześniej, podczas wizyty na Wyspie Samojłow, prezydent Władimir Putin uznał, że rosyjsko-niemiecka współpraca w zakresie wiecznej zmarzliny zasługuje na lepszą infrastrukturę. Do tego momentu pracownicy AWI (ich pierwsza wyprawa na wyspę odbyła się jeszcze w 1998 roku) musieli zadowolić się minimum: spać w namiotach, ogrzewać się drewnem opałowym (z lasu schodzącego wzdłuż Leny) oraz korzystać z chaty strażników jako kwatery głównej.
Tempo procesu
Zimowanie było wtedy niemożliwe. „Po prostu nie mogliśmy zbierać danych zimą” - mówi Torsten Sachs. „Konieczne było dodawanie paliwa do zewnętrznego generatora co trzy dni w temperaturze -40 ° C w noc polarną”. Inne trudności z interpretacją danych wyglądają znacznie lepiej. Dziesięć lat to zbyt krótki okres, aby wykryć zmiany trendów przepływu gazu w dłuższej perspektywie. Ponadto konieczne jest zwiększenie liczby punktów obserwacyjnych, co wcale nie jest takie łatwe na Syberii, która jest ponad 20-krotnie większa niż we Francji.
W przyzwoitej odległości od stacji pomalowanej w barwy rosyjskiej flagi zespół AWI kończy budowę igloo, w którym w 2018 roku zmieści się komputer i sprzęt elektroniczny nowej wieży meteorologicznej. Kokon z włókna szklanego powinien stwarzać niezbędne warunki do stabilnych pomiarów, chroniąc przed silnymi wiatrami i zamieciami syberyjskiej zimy. Podobnie jak inne budynki na wyspie, igloo stoi na palach, aby nie podlegać ruchowi gleby. Tak więc przy pierwszej wieży meteorologicznej ziemia zatonąła o 10 centymetrów w ciągu roku.
„Nie ma już żadnych wątpliwości co do związku między ociepleniem klimatu a topnieniem wiecznej zmarzliny” - zauważa inżynier Peter Schreiber, który montuje igloo. „Pytanie brzmi, jak szybko wieczna zmarzlina będzie się topić i jak natura zareaguje na ten proces”.
Natura jest głównym menadżerem warunków przemian na Syberii - zauważa Fiodor Selliakhov. Szef stacji badawczej przyznaje, że zmiany, jakie zaszły wokół: „Przykładowo 20 lat temu nie było tu ani jednego drzewa, a jedynie roślinność typową dla tundry. Podczas zeszłorocznej wycieczki do delty widziałem 2-metrowe drzewa”.
Tak czy inaczej, ten rodak z Jakucji z wybrzeży Vilyui nie wierzy w antropologiczne przyczyny zmian klimatycznych. „To jest cykl natury. Tu było ciepło 100 lat temu, potem zrobiło się zimno, a teraz zaczyna się kolejny okres ocieplenia - mówi w swoim gabinecie, który zdobią skamieniałości znalezione w pobliżu.
Kieł mamuta
Jeśli chodzi o wieczną zmarzlinę, „prawdopodobnie topi się, ale powoli”. „Kiedy wyciągamy kieł mamuta z ziemi, zdajemy sobie sprawę, że drugi koniec jest nadal w ziemi, wciąż zamarznięty. To znak, że wieczna zmarzlina pozostaje bardzo zimna”- kontynuuje. Nieoczekiwaną konsekwencją topnienia gleb na dalekiej północy był rozwój polowań na starożytne szczątki.
Günter Stoof, nazywany „Molo”, rozumie postawę swoich rosyjskich przyjaciół. „To natura decyduje, a nie człowiek” - mówi technik AWI, który spędził na wyspie najdłużej. Obecnie 65-letni obiecuje, że ten sezon będzie ostatnim w jego karierze (48 wypraw na Arktykę i Antarktydę). Pochodzący z NRD był najmłodszym członkiem prawie dwuletniej sowieckiej ekspedycji (1975-1977), której zadaniem było zbudowanie bazy na Antarktydzie. Miał okazję niejednokrotnie odwiedzać rejony polarne, zarówno w pojedynkę, jak iw grupach.
Jego ścieżka życiowa odzwierciedla inną historię, współpracę NRD z ZSRR w okresie zimnej wojny. Po upadku muru berlińskiego utworzono komitet naukowy, któremu powierzono określenie programu badań naukowych dla zjednoczonych Niemiec. Zalecił utrzymanie kierunku polarnego i zbudowanie go wokół grupy badawczej AWI w Poczdamie. „W jej skład wchodzili specjaliści tacy jak Molo i Christine Siegert, którzy dzięki wspólnej pracy z ZSRR mieli 20-letnie doświadczenie w badaniu wiecznej zmarzliny” - wyjaśnia Anna Morgenstern.
Badania zamarzniętych gleb rozpowszechniły się w Rosji na początku XX wieku, zgodnie ze strategicznymi decyzjami Moskwy. Polityka rozwoju regionów wschodnich i północnych bogatych w węglowodory i inne zasoby naturalne nie mogłaby być realizowana bez budowy Kolei Transsyberyjskiej. Tak czy inaczej, do realizacji tego projektu początkowo konieczne było stworzenie nauki inżynierskiej o wszechobecnej tu wiecznej zmarzlinie.
Pod koniec lat trzydziestych w Moskwie powstał Instytut Wiecznej Zmarzliny. W 1960 r. Został przeniesiony do Jakucka. To duże miasto we wschodniej Syberii również stoi na zamarzniętej ziemi. Dwie podziemne galerie (na głębokości 4 i 12 metrów) u podstawy instytutu zapewniają „bezpośredni” dostęp do wiecznej zmarzliny. Piaszczyste warstwy opowiadają o geologicznej historii miasta, które zostało zbudowane na aluwialnych osadach Leny.
Wąglik i wgłębienia
Ciężkie drzwi utrzymują temperaturę poniżej zera. „Topniejąca wieczna zmarzlina zagraża planecie, ale w skali Jakucji wszystko jest nadal dość stabilne” - wyjaśnia dyrektor instytutu Michaił Grigoriew. „Jednocześnie konsekwencje topnienia są bardziej widoczne w innych regionach, zwłaszcza na Jamale”.
Po wyjątkowo ciepłym lecie 2016 r. Na półwyspie rozpoczęła się epidemia wąglika (pierwszy przypadek od 1941 r., Według Moskiewskiego Instytutu Epidemiologii) z powodu topnienia wiecznej zmarzliny, w której znajdował się patogen. Ponadto gazety ponownie zaczęły mówić o Okręgu Autonomicznym Jamalsko-Nienieckim po odkryciu dużych depresji. Stały się również wynikiem rozmrażania wiecznej zmarzliny. „Region jest bogaty w gaz. Kiedy gleba topi się, emituje bąbelki gazu, co wyjaśnia te eksplozje”- mówi Michaił Grigoriev.
Jednocześnie na wyspie Samoilov, na Alasce czy w północnej Kanadzie nie odnotowano dotychczas ani jednego takiego przypadku. Globalna sieć monitorowania wiecznej zmarzliny gromadzi dane z ponad 250 miejsc. Jego celem jest „zebranie wiedzy, a także walidacja nowych modeli klimatycznych” - mówi pracownik AWI Hugues Lantuit.
Ponadto badania nad alpejską wieczną zmarzliną nabierają tempa. Europejska konferencja wiecznej zmarzliny w czerwcu 2018 r. Ma przedstawić raport z tej pracy, która jest aktywnie rozwijana w Szwajcarii, ale we Francji wciąż raczkuje.
Erozja wybrzeża i jej konsekwencje społeczno-gospodarcze stają się kolejnym źródłem niepokoju: jedna trzecia linii brzegowej świata znajduje się w strefie wiecznej zmarzliny. Na Morzu Łaptiewa i Morzu Beauforta (Ameryka Północna) erozja wybrzeża może sięgać ośmiu metrów rocznie, co sprawia, że pobliskie wioski myślą o przenoszeniu domów. Na wyspie Samoilov nadal stoi nadbrzeżna drewniana chata. Ale jak długo to potrwa?
Simon Roger