De permafrost warmt op: dorpen in het Noordpoolgebied zakken de zee in (en dat gaat snel)

Drie jaar is wetenschapper Monique Heijmans inmiddels niet in Noordoost-Siberië geweest, waar ze onderzoek doet naar de vegetatie op de bevroren bodem. Ze houdt haar hart vast. Hoe zal het gebied eruit zien als ze terugkeert? Veranderingen gaan snel in het Noordpoolgebied. “Als ik lees dat het 38 Cº is in Noordoost-Siberië maak ik me grote zorgen.”

De resultaten van onderzoeken naar permafrost liegen er dan ook niet om. Heijmans werkte mee aan een speciale editie van Nature Reviews Earth & Environment waarin de huidige kennis over de vrijwel permanent bevroren bodem nog maar eens wordt uitgestald. Drie inzichten.

1. Door ontdooiende permafrost storten flats in elkaar en zakken huizen in zee

In de Siberische stad Jakoetsk, waar het in de winter met gemak 40 Cº onder nul wordt , staan alle huizen op palen of betonnen blokken. Het voorkomt dat de warmte uit de woningen de grond intrekt en de permafrost eronder opwarmt. Alles om te voorkomen dat de keiharde bodem ontdooit en verandert in een instabiele vlakte. Het is niet altijd genoeg: niet zelden stort er een huis, flatgebouw of school in. 1 op de 10 gebouwen in deze Russische stad heeft al schade.

Aan de Arctische kust is de situatie nog rampzaliger. Daar zien de bewoners hun dorpen letterlijk in zee schuiven. Alleen al op het noordelijk halfrond herbergen permafrostgebieden in ieder geval 120.000 gebouwen, 40.000 kilometer weg en 9.500 kilometer pijpleidingen. 70 procent van die infrastructuur is gebouwd op sterk dooiende permafrost en loopt tegen 2050 een hoog risico op schade. Toch wordt er nog altijd bijgebouwd: de economische kansen die klimaatverandering met zich meebrengt, benut Rusland ten volste.

Dus werken ingenieurs aan manieren om dat zo verantwoord mogelijk te doen. Met pompen die hitte onttrekken aan de grond bijvoorbeeld, en de verhogingen die in Jakoetsk al sinds de jaren zestig verplicht zijn. Maar klimaatadaptief bouwen kost geld, zeker als je uitgaat van het ergste klimaatscenario, en dat is niet overvloedig in de Siberische delen van Rusland. Ondertussen zet de dooi onverminderd door.

2. De dooi is overal ingezet, maar de lokale verschillen zijn groot

Op temperatuurkaarten kleurt het Arctische gebied steevast donkerrood. De temperatuur stijgt er ruim twee keer zo snel als gemiddeld op aarde. Dus warmt de bevroren grond, de permafrost, óók overal op. De verschillen zijn groot, van plaatselijk 0,2 Cº tot 3 Cº opwarming per decennium.

Waar die verschillen vandaan komen, is grotendeels onduidelijk. Ligging speelt een grote rol, net als verstoringen op kleine en grote schaal, zoals bosbranden en menselijke aanwezigheid. Een kleine verstoring heeft al een groot effect. Heijmans: ‘Hoewel de lokale bevolking ons ervoor waarschuwde, namen we elke keer dezelfde route naar onze onderzoekslocatie. Door onze voetstappen ontdooide de route sneller dan de grond ernaast.’

Ook de soort permafrost lijkt een factor te zijn, vertelt Jorien Vonk, onderzoeker aan de Vrije Universiteit Amsterdam. ‘Niet alle permafrost bevat evenveel ijs. Als bijna ijsvrije permafrost ontdooit, blijft de structuur van de grond behouden. Als een grote hoeveelheid ijs daarentegen smelt, loopt het water weg en zakt de grond in. Die plek kan niet opnieuw op dezelfde manier bevriezen.’

3. Het gaat snel, maar de precieze snelheid is moeilijk te voorspellen

Zet de deur van de diepvries open en het kan lang duren voor alles ontdooid is. Dat geldt ook voor permafrost: dat is niet direct verdwenen als de buitenlucht opwarmt. Voor dat het geval is, zijn we wellicht duizenden jaren verder, zegt Vonk. Maar inmiddels is wel duidelijk dat die geleidelijkheid lokaal niet altijd opgaat.

Door bosbranden bijvoorbeeld, die steeds vaker permafrost in vlammen doet opgaan. Of landverschuivingen door instabiel geworden grond die vervolgens nog meer permafrost blootleggen, dat zo nog sneller dooit. Dooimeertjes, die ontstaan als het ijs in permafrost smelt en grote bronnen van methaan zijn, een broeikasgas dat 86 keer zo sterk is als CO2. Of de steeds dikker wordende dooilaag, waarin bij temperaturen boven nul allerlei micro-organismen aan het werk gaan om plantenresten om te zetten in broeikasgassen.

Hoewel het erop lijkt dat het ecosysteem wereldwijd nog altijd meer broeikasgassen opneemt dan uitstoot, waarschuwt het IPCC in het nieuwste klimaatrapport voor een kantelpunt. Op dat moment verschuift die netto balans; de permafrost wordt een grotere bron van broeikasgassen dan een reservoir. De dooiende permafrost is dan niet langer alleen een gevolg van klimaatverandering, maar ook een oorzaak. De zelfversterkende, vicieuze cirkel is rond.

Toch zijn er ook afremmende factoren. Centraal in Heijmans’ onderzoek stond de vegetatie, die de dooi bleek te vertragen. ‘Op warmere permafrost groeit meer. Struiken bijvoorbeeld, die zorgen voor schaduw, waardoor er minder zonnewarmte in de grond dringt. Begroeiing isoleert ook en houdt de kou vast in de grond als de lucht warmer wordt.’

Of dat kantelpunt in zicht is, is dus niet zo eenduidig te stellen. Maar dát de permafrost flink verandert, daar is geen twijfel over mogelijk. Met goed klimaatbeleid kunnen we de gevolgen beperken, maar helemaal stoppen lukt echt niet meer, zegt Vonk, het is allang begonnen. ‘Klimaatverandering gaat in het poolgebied zo veel sneller, extremer en onvoorspelbaarder dan hier. De mensen daar vragen zich vooral af: hoe gaan we ermee leven?’