Nieuws

Opwarmend klimaat zorgt voor dooi permafrost en groei vegetatie

Gepubliceerd op
20 januari 2022

Tot voor kort begon elke publicatie of presentatie over de Arctische toendragebieden met de constatering dat het noordpoolgebied twee keer zo snel opwarmt als het wereldwijde gemiddelde. Inmiddels is dat achterhaald; nu schrijven we drie keer zo snel. Naar verwachting kan zo’n snelle opwarming dan ook niet zonder consequenties voor het toendralandschap blijven en misschien zelfs voor de hele aarde. In een recente publicatie zijn alle inzichten hierover op een rij gezet.

De twee meest zichtbare veranderingen in de snel opwarmende poolgebieden zijn het dooien van permafrost en een toename van vegetatie. Deze ontwikkelingen staan niet los van elkaar; ze beïnvloeden elkaar sterk en bepalen samen de netto uitstoot van broeikasgassen. WUR docent en onderzoeker dr. Monique Heijmans onderzoekt de wisselwerking tussen deze processen op de Siberische toendra sinds 2007. Deze maand verscheen haar review voor Nature Reviews Earth & Environment over interacties tussen vegetatieveranderingen en de dooi van permafrost in het Arctisch gebied, die ze samen met WUR-collega’s drs. Rúna Magnússon en dr. Juul Limpens schreef.

Toendralandschap

Tipping point

Permafrost is permanent bevroren grond waarvan de bovenlaag in de zomer een beetje dooit. In deze ontdooide laag wortelen de toendraplanten en leven bacteriën en schimmels die dode plantenresten in de bodem omzetten in voedingsstoffen voor de planten, maar ook in gassen, zoals CO2 en methaan, die bijdragen aan het wereldwijde broeikaseffect. Door de opwarming komen er meer broeikasgassen vrij uit de grond, waardoor het klimaat nog meer opwarmt. Dit  zich versterkende proces kan de arctische gebieden zo sterk veranderen dat de verandering onomkeerbaar wordt: men spreekt dan van een kantelpunt (tipping point).

Niet alleen slecht nieuws

Gelukkig is er niet alleen slecht nieuws. In het review-artikel laten de onderzoekers zien dat de toendravegetatie in het noordpoolgebied mee verandert en mogelijk de dooi van permafrost vertraagt. Juul Limpens: “Over grote delen van de toendra verschuift de vegetatie-samenstelling van een open vegetatie van mossen en korstmossen op de grond naar een dichtere vegetatie met tot twee meter hoge struiken”. Dit dak van struiken beschaduwt de bodem in de zomer en zorgt voor een koeler microklimaat. Hierdoor warmt de bodem in de zomer minder snel op en wordt permafrostdooi vertraagd. Daar staat wel tegenover dat zulke struiken in de winter veel sneeuw opvangen, waardoor de bodem onder de sneeuw minder snel afkoelt. Waar de balans ligt tussen opwarming in de winter en verkoeling in de zomer, en hoe dit de broeikasgasemissies van de toendra bepaalt, vereist nog verder onderzoek.

Over grote delen van de toendra verschuift de vegetatie-samenstelling van een open vegetatie van mossen en korstmossen op de grond naar een dichtere vegetatie met tot twee meter hoge struiken

Heijmans en collega’s laten zien dat de uitbreiding van struiken niet overal even snel gaat. Rúna Magnússon: “Het patroon wordt sterk bepaald door de aanwezigheid van ijs in de permafrost en de lokale topografie. In goed ontwaterde, heuvelachtige gebieden met weinig ijs in de permafrost vindt vooral struikuitbreiding plaats. In vlakke, slecht ontwaterde gebieden kan permafrost grote hoeveelheden ijs bevatten, bijvoorbeeld in de vorm van ijslenzen of priemvormige ijswiggen.” Wanneer deze ijslagen dooien zakt de bodem letterlijk in en zijn de consequenties voor klimaat en mens groot. Uit de natte depressies komt het sterke broeikasgas methaan vrij en de instabiele bodem heeft grote gevolgen voor de menselijke infrastructuur.

Thermokarst

Al dit soort vrij plotselinge dooi in ijsrijke permafrost wordt ‘abrupte dooi’ of ‘thermokarst’ genoemd. Omdat het proces plotseling gebeurt, is het lastig te voorspellen. Monique Heijmans: “Ons vervolgonderzoek richt zich nu dus op het beter begrijpen en voorspellen van deze abrupte dooi.” Door opwarming, maar ook door verstoring van vegetatie of menselijke activiteit, is meer thermokarst te verwachten in de toekomst. De broeikasgasuitstoot die daarmee gepaard gaat wordt echter nu nog niet doorberekend in klimaatmodellen.