Waarom de Noordpool zo snel opwarmt, en waarom dat zo alarmerend is

Op zaterdag markeerden de inwoners van Verkhoyansk, Rusland, de eerste dag van de zomer met temperaturen van 100 graden Fahrenheit. Niet dat ze er echt van konden genieten, want Verkhojansk ligt in Siberië, honderden kilometers van het dichtstbijzijnde strand. Dat is veel, veel heter dan steden binnen de poolcirkel gewoonlijk krijgen. Die 100 graden schijnt een record te zijn, ver boven de gemiddelde juni-hoogtemperatuur van 68 graden. Toch is het waarschijnlijk dat de inwoners van Verkhojansk dat record in hun leven nog eens gebroken zullen zien worden: Het noordpoolgebied warmt twee keer zo snel op als de rest van de planeet – zo niet sneller – en creëert zo een ecologische chaos voor de planten en dieren die het noorden bevolken.

“De gebeurtenissen van dit weekend – en eigenlijk van de afgelopen weken – met de hittegolf in Siberië, zijn allemaal ongekend in termen van de omvang van de extremen in temperatuur”, zegt Sophie Wilkinson, een wetenschapper op het gebied van natuurbranden aan de McMaster University die onderzoek doet naar veenbranden in het noorden, die zelf de afgelopen jaren ongewoon vaak zijn voorgekomen naarmate de temperaturen stegen.

De extreme opwarming van het Noordpoolgebied, die bekend staat als Arctische amplificatie of polaire amplificatie, is mogelijk te wijten aan drie factoren. Ten eerste verandert het reflectievermogen, of albed, van de regio – de hoeveelheid licht die wordt teruggekaatst naar de ruimte – naarmate de wereld opwarmt. “Wat we de afgelopen 30 jaar hebben gezien, is een relatief dramatische afname van het zee-ijs in de zomer,” zegt Isla Myers-Smith, global change ecologe aan de Universiteit van Edinburgh, die het Noordpoolgebied bestudeert.

Omdat ijs wit is, reflecteert het de zonne-energie, iets waar je waarschijnlijk al bekend mee bent als het gaat om koel blijven in de zomer. Als je een kleur T-shirt moest kiezen om te gaan wandelen op een warme dag, zegt ze, “zouden de meesten van ons een wit T-shirt kiezen, omdat dat de zonnewarmte van onze rug weerkaatst.” Myers-Smith: “Als het zee-ijs op de Noordpool smelt, verdwijnt het witte oppervlak van de oceaan en komt er een donkerder oceaanoppervlak vrij, dat meer zonnewarmte absorbeert.”

Dat warmt het water in de regio op, waardoor ook de temperatuur aan land kan stijgen. Het zee-ijs komt ook later in de herfst terug omdat het langer duurt voordat de temperatuur daalt, deels omdat het langer duurt voordat de warmte die in de ijsvrij geworden oceaan zit, verdwijnt. “Ook al zal de oceaan in de winter weer bevriezen,” zegt Myers-Smith, “het is een dunnere laag die mogelijk de volgende zomer zal afsmelten, in plaats van wat het vroeger was, namelijk een veel groter pak zee-ijs dat de hele zomer bleef liggen.”

Dit sluit aan bij de tweede factor: veranderende stromingen. Oceaanstromingen voeren normaal warmer water aan vanuit de Stille Oceaan, en kouder water stroomt van de Noordpool naar de Atlantische Oceaan. Maar die stromingen kunnen veranderen omdat meer smeltend ijs de Noordelijke IJszee injecteert met zoet water, dat minder dicht is dan zout water, en er dus boven blijft drijven. Het ontbrekende ijs stelt het oppervlaktewater ook bloot aan meer wind, waardoor de Beaufort Gyre in het noordpoolgebied sneller gaat waaien, waardoor het water dat normaal gesproken in de Atlantische Oceaan zou worden uitgestoten, wordt vastgehouden. Deze versnelling vermengt kouder zoet water aan de oppervlakte met warmer zout water eronder, waardoor de oppervlaktetemperatuur stijgt en het ijs verder smelt.

Oceaanstromingen beïnvloeden het weer, een derde factor. Meer bepaald drijven zij de krachtige polaire straalstroom aan, die warme en koude luchtmassa’s over het noordelijk halfrond verplaatst. Dit is een product van de temperatuurverschillen tussen de Noordpool en de tropen. Maar nu het noordpoolgebied opwarmt, golft de straalstroom wild naar het noorden en zuiden. Hierdoor wordt het Noordpoolgebied in de zomer geïnjecteerd met warme lucht en de VS in de winter met extreem koude lucht, zoals tijdens de “polar vortex” van januari 2019.

“Wat er nu in Siberië gebeurt, is dit hogedruksysteem en deze warme luchtmassa wordt vanuit het zuiden naar boven verplaatst”, zegt Myers-Smith. “En dan blijft het daar gewoon zitten. En dat soort weerpatronen hebben we de laatste jaren vaker gezien.” Doordat die warme lucht ’s zomers boven het Noordpoolgebied hangt, wordt het zee-ijs dat het hele seizoen zou moeten blijven bestaan, nog verder bedreigd, evenals de bevroren grond die bekend staat als permafrost (daarover zo dadelijk meer).

Deze warme luchtmassa’s kunnen ook in de winter aankomen, met ernstige gevolgen voor de Arctische ecosystemen. Als al die sneeuw op de grond begint te smelten, en dan weer bevriest, vormt het ondoordringbare lagen ijs. “Er zijn op verschillende plaatsen dramatische sterfgevallen geweest van rendieren en kariboes, omdat je dikke ijslagen krijgt en ze er niet doorheen kunnen graven om bij de planten te komen,” zegt Myers-Smith.

En de ecologische rimpeleffecten houden daar niet op. Zee-ijs heeft de neiging mist te produceren omdat het het lokale klimaat afkoelt en een variatie creëert tussen de temperatuur van de lucht en die van de oceaan. Als het koeler is, groeien planten langzamer. De mist verandert ook de lichtomstandigheden- het is meer diffuus dan direct zonlicht. Als de mist super dik is, krijgen planten niet zoveel licht. “Maar als het lichtere mist is, kan het de planten juist een beetje helpen, omdat planten beter fotosynthetiseren als ze diffuser licht hebben,” zegt Myers-Smith. Het verlies van zee-ijs zal dus ook gevolgen hebben voor het land, met ecologische gevolgen die Myers-Smith en haar collega’s nog maar net beginnen te onderzoeken.

Wat ze hebben ontdekt, is dat het Noordpoolgebied inderdaad groener wordt naarmate het warmer wordt. Een nieuw groen noorden klinkt prachtig, maar kan in feite een ernstig probleem voor de planeet zijn. Het is niet zozeer zo dat invasieve plantensoorten het Noordpoolgebied binnentrekken, maar dat de inheemse soortengemeenschap aan het veranderen is. Er groeien bijvoorbeeld steeds meer hogere struiken, die in de winter meer sneeuw tegen de grond houden zodat die niet over de toendra waait. Deze isolerende laag kan betekenen dat de kou niet in de bodem kan doordringen, wat het ontdooien van permafrost kan verergeren, waardoor broeikasgassen vrijkomen die de planeet verder opwarmen.

Wanneer deze permafrost ontdooit, kan dit het zoutgehalte en de algemene chemie van het water dat door een Arctische omgeving stroomt, veranderen. “Deze noordelijke bodems bevatten ook enorme voorraden kwik die lange tijd bevroren zijn geweest,” zegt David Olefeldt van de Universiteit van Alberta, die permafrost bestudeert. “We weten niet in welke mate het kwik gemobiliseerd zal worden en zich stroomafwaarts kan verplaatsen, waar het natuurlijk in voedselwebben en vissen terecht kan komen, wat dan weer van invloed zou zijn op inheemse gemeenschappen en lokaal landgebruik.”

Olefeldt en zijn collega’s stellen vast dat sommige permafrost zo snel ontdooit dat het instort en enorme gaten in het landschap slaat, een fenomeen dat bekend staat als thermokarst. “Het verandert in squishy wetlands in plaats van vaste grond, wat van invloed is op de mobiliteit van zowel mensen als dieren die worden gehoed,” zegt Olefeldt. “In grote delen van het Noordpoolgebied worden kariboes of rendieren gehoed, wat gevolgen heeft als de grond zijn stevigheid verliest.”

Er is nog een andere wending: meer plantengroei op de Noordpool betekent dat de vegetatie meer CO2 vastlegt via fotosynthese. Maar over het geheel genomen denken wetenschappers dat dit niet opweegt tegen de effecten van de broeikasgassen die vrijkomen wanneer de permafrost ontdooit. “Ja, er zit meer koolstof in deze planten omdat je meer struiken en meer groei krijgt en minder kale grond,” zegt Myers-Smith. “Maar door de dooi van de permafrost en andere factoren verliezen we ook koolstof uit de bodem. En de hoeveelheid die we verliezen wordt waarschijnlijk niet gecompenseerd door de toegenomen plantengroei.”

Een andere vraag die Myers-Smith en haar collega’s onderzoeken is wat die verschuiving in de vegetatie zou kunnen betekenen voor wilde diersoorten. Elanden en bevers, bijvoorbeeld, zijn afhankelijk van houtachtige struiken voor voedsel en, in het geval van de bever, bouwmateriaal. “Beide soorten zijn de laatste jaren vaker gezien op toendra-locaties. Ze lijken hun leefgebied noordwaarts te verplaatsen,” zegt Myers-Smith. “Dat heeft ook gevolgen voor de wilde diersoorten die toendra-ecosystemen bewonen. Er kunnen dus interessante interacties in het spel zijn.” Zo zouden bevers kunnen concurreren met lokale diersoorten om voedsel, en de waterstroom in deze habitats kunnen veranderen door dammen te bouwen.

Bovenop het feit dat ze te maken krijgen met nieuwkomers, zijn inheemse Arctische diersoorten niet toegerust om om te gaan met zulke verlammende hitte. “De temperaturen die ze nu in Siberië zien, tot wel 100 graden Fahrenheit, dat is een temperatuur die de meeste Arctische dieren behoorlijk zou stressen,” zegt Myers-Smith.

Opvallend genoeg zijn Arctische planten misschien wel beter uitgerust om de zinderende hitte te overleven. Het klimaat in dit deel van Siberië is vergelijkbaar met delen van het binnenland van Alaska, waar de vriestemperaturen van de winter op natuurlijke wijze overgaan in hogere temperaturen in de zomer. “Het is behoorlijk extreem. Het breekt records, maar het is niet veel hoger dan de maximumtemperaturen die waarschijnlijk ooit in de regio zouden zijn gemeten,” zegt Myers-Smith. Dat wil zeggen, de planten zijn waarschijnlijk al aangepast aan dergelijke schommelingen in het noorden. Veel planten zijn vrij kort, zodat ze in de winter geïsoleerd blijven in het sneeuwpakket, en uit de brandende wind als het warmer is. Bladverliezende planten in deze regio laten in de winter hun bladeren vallen om schade te voorkomen, terwijl groenblijvende planten taaie, vlezige bladeren gebruiken die zowel tegen kou als hitte bestand zijn.

Maar planten maken weinig kans tegen een ander gevolg van een opwarmend noordpoolgebied: veenbranden. Turf is een kleverige grondsoort die bestaat uit lagen langzaam afbrekende plantenmaterie. Wanneer turf uitdroogt, zoals in toenemende mate in het noorden gebeurt, verandert het in koolstofrijke brandstof. Eén blikseminslag volstaat om een smeulende vlam te doen ontbranden, die steeds dieper in de turflagen doordringt, zich langzaam over het landschap verspreidt en de bovenliggende vegetatie doet ontbranden. Voor elke hectare brandend veen kan 200 ton koolstof in de atmosfeer spuiten. (Ter vergelijking: een doorsnee auto stoot 5 ton per jaar uit.) Nu het noordpoolgebied zo snel opwarmt, verplaatsen onweersbuien – die ontstaan wanneer warme, vochtige lucht opstijgt en daarboven koude lucht ontmoet – zich steeds verder naar het noorden. Dat betekent dat de bliksem nu inslaat op slechts een paar honderd kilometer van de Noordpool.

Vreemd genoeg kunnen deze smeulende veenbranden overwinteren en veranderen in “zombie”-branden. “Ze blijven gedurende de winter branden in het bodemprofiel, zelfs als er sneeuw ligt en er andere winterse processen gaande zijn,” zegt Wilkinson, de natuurbrandwetenschapper aan de McMaster University. “En als het oppervlak van de bodem dan weer uitdroogt, hebben ze de mogelijkheid om opnieuw op te duiken, waar de definitie van ‘zombie’ vandaan komt. En dan begin je eigenlijk met een achterstand, want je hebt al te maken met de branden van vorig jaar voordat je de nieuwe ontstekingen van dit jaar hebt.”

En zo ontstaat er een verontrustend portret van een nieuw noordpoolgebied. Het beschermende ijs trekt zich terug. Steeds heviger wordende hittegolven drogen meer vegetatie uit, wat meer massale bosbranden aanwakkert. Als veenbranden ’s zomers door blikseminslag worden aangestoken, kunnen ze de winter ondergronds overleven en het volgende jaar weer oplaaien. Diersoorten zijn in beweging. Het Noordpoolgebied wordt groener, en dat onderstreept een trieste realiteit: De noordelijke landen van de aarde ondergaan massale veranderingen.

“Het is echt een ongekende tijd,” zegt Wilkinson. “

More Great WIRED Stories

• We kunnen de economie beschermen tegen pandemieën. Waarom deden we dat niet?
• Retro hackers bouwen een betere Nintendo Game Boy
• Het land gaat weer open. Ik ben nog steeds opgesloten
• Hoe je oude social media posts op te ruimen
• Walmart werknemers zijn erop uit om te laten zien dat zijn anti-diefstal AI niet werkt
• 👁 Is het brein een bruikbaar model voor AI? Plus: Ontvang het laatste AI-nieuws
• 🏃🏽♀️ Wilt u de beste tools om gezond te worden? Bekijk de keuzes van ons Gear-team voor de beste fitnesstrackers, hardloopkleding (inclusief schoenen en sokken) en de beste koptelefoons