Jeroen Smits
Specialist data acquisitie
Meteorologisch onderzoek Noordpool gebied
In de afgelopen 50 jaar is het Noordpoolgebied drie keer sneller opgewarmd dan de gemiddelde opwarming van de aarde. Door deze opwarming ontdooit de permafrost, de permanent bevroren Arctische bodem. Nieuw onderzoek heeft onthuld dat extreme regenval in de zomer dit proces versnelt. Aangezien extreme regenbuien vaker voorkomen dankzij een warmer klimaat, kan de permafrost zelfs sneller ontdooien dan alleen onder invloed van stijgende temperaturen. Permafrost vormt de basis van Arctische ecosystemen en de nederzettingen van mensen die erop leven. Als de permafrost ontdooit, verliest de bodem zijn draagkracht. Bovendien valt de in de bevroren bodem opgeslagen organische koolstof gemakkelijker uiteen in broeikasgassen, zoals CO2 en methaan, die bijdragen aan de opwarming van de aarde. Het vrijkomen van broeikasgassen door permafrost-dooi veroorzaakt een zogenaamde positieve terugkoppeling , een zichzelf versterkend proces. Maar naast de temperatuur neemt ook de neerslag in het Arctisch gebied toe. In de winter heeft dit een negatieve invloed op de permafrost. Een dikkere laag sneeuw in de winter heeft een isolerende werking en beschermt de permafrost tegen extreem koude lucht, waardoor deze minder afkoelt. Maar er was weinig bekend over het effect van neerslag in de zomer. Aangezien de regenval naar verwachting zal toenemen en extreme neerslag vaker zal voorkomen in de opwarmende Arctische gebieden, zijn deze resultaten slecht nieuws voor de permafrost. Als we alleen rekening houden met warmere temperaturen, onderschatten we hoeveel permafrost als gevolg van klimaatverandering aan het ontdooien is, en hoeveel extra CO2 en methaan er vrijkomt.
Belangrijkste voordelen
Analyse en aanpak
De meteorologische gegevens omvatten lucht- en landoppervlaktetemperatuur, relatieve vochtigheid, windsnelheid en -richting, zonnestraling en neerslag op een tijdschaal van een half uur. De gegevens van de actieve laag omvatten de dagelijkse bodemtemperatuur en het bodemvolumetrische (bodemvocht) watergehalte op vijf verschillende diepten. De permafrostgegevens bestaan uit de grond temperatuur op 20 verschillende dieptes tot 28,4 m.
Hiervoor heeft Pedak de juiste combinatie van landoppervlakte/bodem sensoren, plus meteo sensoren (weerstation) aangeboden die in één enkele toepassing worden verzameld qua data. Hierdoor heeft men alle geschikte gegevens uniform in applicatie voorhanden.
Oplossing
Onderzoekers voerden een irrigatie-experiment uit op de Noordoost-Siberische toendra om de effecten van extreme zomerneerslag op permafrost te bestuderen. Er werden 20 meetpunten geselecteerd en besproeide de helft van de plaatsen met sproeiers. Het experiment simuleerde de effecten van één enkele extreem natte zomer. De locaties werden gedurende meerdere jaren gecontroleerd op permafrost-dooidiepte en andere bodem- en vegetatiekenmerken.
Gemiddeld ontdooide de permafrost 35% sneller op de geïrrigeerde locaties, waardoor er een grotere hoeveelheid grond overbleef die gevoelig was voor de afbraak van bodemkoolstof tot broeikasgas. Een belangrijke bevinding was dat het effect van een extreem natte zomer meerdere jaren aanhield; zelfs twee jaar na de sproeiproef ontdooide de permafrost onder de geïrrigeerde terreinen nog sneller. Een aanvullende analyse onthulde dat permafrost bijzonder snel ontdooit tijdens periodes van gecombineerde hoge regenval en hoge luchttemperaturen. Het verraste dan ook dat de permafrost tijdens natte zomers tot een grotere diepte dooide, maar dat het effect zo extreem zou zijn en meerdere jaren zou aanhouden, was echt onverwacht.