Het is een zonnige dag in augustus en ik vlieg in een helikopter met twee aardwetenschappers hoog boven de Mackenzie River Delta in Canada. Terwijl we dichterbij de Noordelijke IJszee enkele kilometers noordwaarts hakken, gluur ik uit het raam en probeer een glimp op te vangen van de majestueuze muskox, grizzlyberen of andere dieren die hun thuis vinden tussen de uitgestrekte Canadese bossen met stekelige Dr. Seussian-bomen.
Charismatische zoogdieren zijn echter niet waar we hier voor zijn. Geochemist Geoff Wheat en zijn technicus Trevor Fournier van de Universiteit van Alaska Fairbanks zijn op zoek naar iets veel subtielers in het verrassend weelderige landschap hieronder: 'Bubbels', zegt Wheat, wijzend op een van de letterlijk duizenden meren onder ons. "Dat is het meer waar we naartoe gaan."
Natuurlijk zijn ze misschien niet zo opwindend als grizzlyberen. Maar deze bubbels zitten vol met methaan, en Wheat en Fournier zijn hier als leden van een grotere internationale samenwerking die probeert de hoeveelheid van dit krachtige broeikasgas te meten dat uit de meren bruist. Dit is de vierde reis van Wheat naar de regio sinds 2014, waar hij sporen hoeveelheden metalen in meerwater en sedimenten bestudeert die informatie kunnen verschaffen over de opbouw van methaan. Voor de rest van het jaar werken het paar voornamelijk samen aan diepzeeprojecten.
Het is cruciaal om erachter te komen hoeveel methaan de meren verlaat. Hoewel het minder vaak voorkomt in de atmosfeer dan koolstofdioxide, is methaan ongeveer 30 keer krachtiger dan een warmtevastend gas en is het volgens NASA al goed voor ongeveer een zesde van de recente klimaatopwarming. Bovendien wordt verwacht dat voor elke graad dat de temperatuur op aarde stijgt, methaan dat door micro-organismen in meren en wetlands de atmosfeer binnendringt, zal toenemen - waardoor het algemene probleem wordt verergerd.
In het Canadese Noordpoolgebied bouwt dit gas zich elke winter op onder de dikke ijslaag in de meren. Kom lente, dat deksel smelt en methaan ontsnapt in de lucht boven. Vermenigvuldig dit effect over de verbazingwekkende 55.000 meren in deze enorme delta - een van de grootste in het Noordpoolgebied - en het gewicht van het broeikaseffect dat elk jaar uitbarst, kan ballonvaren tot wel 10 teragrammen.
Ter referentie, dat is het gewicht van meer dan 1 miljoen olifanten.
"Dat zou een zeer belangrijk deel zijn van de wereldwijde methaanflux in de atmosfeer die net uit deze ene delta komt", zegt Beth Orcutt, een oceanograaf bij Bigelow Laboratory for Ocean Sciences in East Boothbay, Maine en een van Wheat's medewerkers.
Orcutt zegt "zou", omdat zij en haar team denkt dat klimaatmodellen de rol die methaan in deze delta speelt in de opwarming van het klimaat, ernstig onderschatten. Dientengevolge zien zij hun werk als urgent. En toch, zelfs als de opwarming in deze regio versnelt - met wegen die vollopen en gemeenschappen die hun gebouwen op dooivelden proberen te beveiligen - is federale financiering voor klimaatonderzoek moeilijker te verkrijgen.
Om hun project te ondersteunen, hanteert het team een unieke samenwerkingsbenadering die Amerikaanse en Canadese onderzoekers in geologie, microbiologie, limnologie (de studie van meren) en oceanografie omvat. Al deze onderzoekers staan in nauw contact met inheemse gemeenschappen in de Canadese Northwest Territories. "Ik denk dat het ongebruikelijk is dat een diepzee-wetenschapper betrokken is bij Arctische meren", zegt Lance Lesack, een teamlid en limnoloog aan de Simon Fraser University in British Columbia, verwijzend naar Orcutt en Wheat. "Maar samenwerken is heel logisch om vragen te beantwoorden die we niet op een andere manier hebben kunnen beantwoorden."
Bundeling van krachten op deze manier maakt gebruik van fondsen, kennis en ervaring, voegt Lesack toe. Veel onderzoekers zeggen zelfs dat dergelijke creatieve samenwerkingen de meest veelbelovende weg vooruit kunnen zijn, aangezien klimaatwetenschappers vechten om te blijven werken in een van 's werelds snelst veranderende omgevingen. Dat is een goede zaak, want met afnemende federale fondsen hebben deze onderzoekers en gemeenschappen misschien geen andere keuze dan samen te werken.
Trevor Fournier verzamelt een watermonster in een meer waar we naar toe helikopter in de buitenste Mackenzie River Delta. (Laura Poppick) ...
Terwijl we naar Inuvik vliegen, een afgelegen stadje met 3.000 inwoners en de thuisbasis van het team, word ik getroffen door de brandende geur van bosbrand van een afstand. De middagwarmte bereikt bijna 80 graden Fahrenheit, die niet veel zal afkoelen in het 24-uurs zonlicht dat de Arctische zomer kenmerkt. Maar praat met de lokale bevolking en zij zeggen dat dergelijke hittegolven de laatste jaren meer gemeengoed zijn geworden.
Albert Elias, een oudste die Inuvialuit is, of West-Canadese Inuit, groeide op met jagen op het land. Hij zegt dat de timing van de jachtseizoenen in zijn leven drastisch is veranderd, met lente-kariboesjacht die een maand eerder begint dan vroeger, en de herfstijsvissen een maand later. Reizen naar en van jachtgebieden is ook gevaarlijker geworden.
'Er is veel erosie aan de kust en in de delta en overal. Het is heel erg, 'zegt Elias.
Wetenschappers zoals Lesack beginnen contact te leggen met niet-wetenschapper inboorlingen zoals Elias die het hele jaar door in de regio wonen, al de gevolgen van opwarming hebben gevoeld en hun eigen intieme kennis van het land hebben die zal helpen de stukjes van de opwarmpuzzel te binden samen.
Lesack bestudeert sinds 1989 elk jaar meren in de regio. Deze meren variëren in grootte van groter dan een voetbalveld tot de grootte van een halve tennisbaan en kromme vormen die lijken op vreemde lichaamsorganen. Het opvallend pokdalige landschap is uniek voor het Noordpoolgebied en heeft een biologische hotspot gecreëerd voor duizenden nestelende trekvogels, kariboes, poolkarper en andere dieren.
Lesack heeft ontdekt dat de timing van het uiteenvallen van ijs op de Mackenzie-rivier en de omliggende meren ook eerder is geworden sinds hij de regio begon te bestuderen. De vele meren vormen zich als gevolg van zogenaamd ijs dat op de rivier vastloopt en dat elke lente voorkomt. In dit proces breekt ijs uit het warmere zuiden naar het noorden - in dezelfde richting als de rivier stroomt - waardoor een dam ontstaat die stroomafwaarts accumuleert.
Dit stuurt een golf van ijs die geleidelijk uiteenvalt en richting de Noordelijke IJszee beweegt, zegt Lesack. "Wanneer dit gebeurt, gaat het water achteruit achter het ijs en stroomt het weg in al deze kanalen", voegt hij eraan toe.
Orcutt en Wheat hebben de afgelopen jaren samengewerkt met Lesack om deze regio te bestuderen, met een innovatief maar eenvoudig waterbemonsteringsapparaat genaamd een OsmoSampler dat ze gebruiken voor hun niet-gerelateerde diepzeestudies. In staat om continu watermonsters te verzamelen gedurende maanden of jaren zonder een stroombron, bestaat dit apparaat uit een spoel van smalle buizen met een diameter van ongeveer 1 millimeter verbonden met een zogenaamde osmotische pomp. De pomp - met rits vastgebonden met de spoel in een plastic melkkrat - bevat zoet- en zoutwaterkamers gescheiden door een membraan.
Uitgevonden door onderzoeker Hans Jannasch in het Monterey Bay Aquarium Research Institute in de jaren 1990, de belangrijkste voordelen van de OsmoSampler zijn de eenvoud en de mogelijkheid om continue watermonsters te verzamelen zonder stroom. Elke dag druppelt zoet water via osmose omhoog in de zoutwaterkamer en trekt passief water uit de omgeving naar binnen via het andere uiteinde van de smalle slang.
"In deze afgelegen gebieden zou het volkomen onpraktisch zijn als iemand eenmaal per week op pad gaat om dit soort werk te doen", zegt Orcutt. "Dus dat is het voordeel van wat we proberen te doen."
Meren in de Mackenzie River Delta beslaan samen 50 procent van het landoppervlak in de delta. (Laura Poppick) ...
Gedurende een aantal dagen in augustus heb ik me bij het team gevoegd bij het verzamelen en inzetten van deze samplers op meren in de buurt van Inuvik en andere in de buitenste delta, die alleen per helikopter toegankelijk zijn.
De implementatie is aangenaam eenvoudig. Een teamlid neemt een GPS-meting en een waterdieptemeting, zodat ze het over jaren kunnen vinden en we zijn onderweg. Het ophalen van een vorig jaar geïmplementeerde OsmoSampler is ook vrij eenvoudig. We volgen een GPS-punt naar waar het zou moeten zijn, en vissen rond met een metalen staaf totdat we het vertrouwde gevoel van een melkkrat raken. Als alles soepel verloopt, duurt het hele proces maar liefst vijf minuten.
Maar hoewel OsmoSamplers eenvoudig te implementeren en goedkoop te bouwen zijn (materialen voor een kost ongeveer $ 1.000), is het eigenlijk een ander verhaal om de samplers te krijgen waar ze moeten zijn. Het huren van een helikopter voor slechts één dag kan $ 10.000 kosten, zegt Wheat. Het team moet ook rekening houden met de kosten van apparatuur bij Inuvik's Aurora Research Institute (ARI), hun thuisbasis die is aangesloten bij het Aurora College, waar ze boten, labruimte en andere gereedschappen en veiligheidsuitrusting huren die nodig zijn om obstakels te overwinnen die worden verwacht bij het werken in een afgelegen omgeving.
En we zijn zeker wel obstakels tegengekomen. Op mijn eerste dag op een zijkanaal van de Mackenzie-rivier met drie leden van het team, kwamen we een beverdam tegen die zich over de gehele breedte van het 10-voet brede kanaal uitstrekte. Meestal onder water en met geen inwonende bever in zicht, bestond de constructie uit dikke stokken van omringende tandenstoker-achtige bomen die te hoog waren opgestapeld om te passeren.
"Oh, bevers, " zegt Hadley McIntosh, een promovendus in de milieuchemie aan de Universiteit van Maryland die eerder op deze route was geweest.
Het team voorzag dit obstakel en kwam met een handzaag voorbereid.
"Ik ben ermee bezig", zegt Wheat's technicus Trevor Fournier, gekleed in waadvogels, terwijl hij uit de motorboot springt en ons over de verzonken boomstammen manoeuvreert terwijl Lesack's afgestudeerde student Mitchell Bergstresser de motor optilt.
We komen over de dam zonder dat we de zaag nodig hebben. Maar dan ontdekken we dat de motor niet start. Ik kijk van aangezicht tot aangezicht en probeer de ernst van de situatie te beoordelen via lichaamstaal. Iedereen lijkt behoorlijk kalm; we hebben tenslotte (op de een of andere manier) mobiele service en kunnen indien nodig om hulp vragen. Maar het enige dat ik kan bedenken was dat we meer dan een uur stroomopwaarts vanuit Inuvik hadden gevaren en ons nu vele mijlen van elke beschaving bevonden, op het grondgebied van de beste grizzlybeer.
De rest van het team lijkt niet onder de indruk van het incident. Na een uur probleemoplossing en met een nieuw paar bougies geïnstalleerd, gaan we verder met Fournier die eruit springt en ons meerdere keren over de ondiepe segmenten van het kanaal sleept. Wanneer we eindelijk bij het meer komen waar we naartoe gaan, wijst McIntosh vrolijk naar het water naast de boot.
"Bubbels, " zegt ze met een glimlach.
De methaanbellen komen uit twee verschillende bronnen in deze meren, legt McIntosh uit. Ze kunnen lekken uit diepe ondergrondse poelen met aardgas en borrelen door kloven in de grond die historisch zijn afgesloten van de atmosfeer door meters bevroren grond. Terwijl deze grond ontdooit, sijpelt methaan uit, een fenomeen dat al is waargenomen in deze delta evenals Alaska, Groenland en andere delen van het Noordpoolgebied.
De dooigrond zelf wordt ook een bron van methaan, omdat het organisch materiaal kan bevatten waar microben van kunnen smullen - en methaan is een bijproduct van microben die hun voedsel consumeren. McIntosh vergelijkt dit proces met de microben die een ontdooide hamburger eten. "Het is gemakkelijker om een hamburger te eten dan een ijsblokje", zegt ze. "Dus omdat er meer hamburgers ontdooien, bestaat de mogelijkheid dat er meer methaan wordt geproduceerd."
Mitchell Bergstresser stuurt ons langs een zijkanaal van de Mackenzie-rivier, met bomen die in de rivier zakken. (Laura Poppick) ...
In West-Canada en Alaska wordt het woord 'permafrost' snel een verkeerde benaming. Meer en meer ontdooit permafrost in deze regio - een van de snelst verwarmende plaatsen in het Noordpoolgebied. De wintertemperaturen zijn de afgelopen 50 jaar met een alarmerende 3 tot 4 graden Celsius gestegen, en permafrost is naar het noorden gekropen en is sinds de jaren 1980 met ongeveer 2 graden Celsius opgewarmd, volgens een rapport van het Arctic Monitoring and Assessment Program.
Dit daagt niet alleen het leven uit voor de mensen en dieren in het wild die hier een thuis vormen, maar het draagt ook ernstig bij aan de opwarming die het ontdooien op een wereldwijde schaal veroorzaakt. Helaas is de steeds dramatischere verandering niet met meer bereikt, maar met minder federale financiering voor klimaatwetenschap, legt Wheat uit terwijl we rond het meer varen waar we enkele dagen later naartoe helikoptervluchtten.
Dit jaar verlaagt de voorgestelde federale begroting de financiering aan de EPA met 31 procent, wat een domino-effect zal hebben op andere financieringsbronnen, zegt Wheat. "Wanneer de EPA wordt geraakt, is het eerste dat echt wordt geraakt alle universitaire financiering", zegt Wheat. Naarmate de financiering voor universiteiten van één instantie afneemt, stromen subsidieaanvragen andere instanties, zoals de National Science Foundation, onder die vervolgens concurrerender worden.
Om ervoor te zorgen dat hun werk in de Mackenzie River Delta doorgaat, verwacht Wheat in toenemende mate naar particuliere stichtingen te kijken in plaats van de federale overheid voor financiering, waaronder de stichtingen WM Keck en Gordon en Betty Moore. Maar hij is bang dat het gebrek aan overheidsfinanciering schadelijk zal zijn voor de volgende generatie wetenschappers, die misschien niet de vaardigheden krijgen die ze hebben opgedaan door in het veld te komen die niet afkomstig zijn van het zitten in een klaslokaal, "maar eigenlijk in het veld iets doen", hij zegt.
Ik roei ons tegen de wind in terwijl Wheat uit een OsmoSampler vist die de zomer daarvoor was ingezet. "Het is een enorme kortzichtigheid van het onderwijssysteem", zegt hij hoofdschuddend.
Trevor Fournier (rechts) en afgestudeerde studenten Mitchell Bergstresser (links) en Hadley McIntosh (midden) werken samen om een OsmoSampler uit een meer te tillen waar het al een jaar in zit. (Laura Poppick) ...
Dit soort brede samenwerkingen is cruciaal voor het aanpakken van de toenemende problemen die klimaatverandering heeft voor mensen die in het noorden wonen, zegt Steve Kokelj, een permafrost-onderzoeker bij de Northwest Territories Geological Survey. "We hebben een aantal serieus dringende problemen", zegt Kokelj. "Ik wil dat andere mensen die slim zijn en over voldoende middelen beschikken, nadenken over problemen die belangrijk zijn voor het noorden."
Maar Kokelj waarschuwt ook dat dit onderzoek nu meer dan ooit moet aansluiten bij de gemeenschappen in het noorden die hun levensstijl moeten aanpassen, omdat de lijm die hun landschap bijeenhoudt ongedaan wordt gemaakt.
"Als al het onderzoek dat wordt gedaan, is om mondiale klimaatmodellen te voeden of om naar dingen te kijken die globaal van aard zijn, creëer je een ontkoppeling tussen wat het streven van onderzoek in de lokale omgeving is naar hoe het je daadwerkelijk beïnvloedt, " zegt Kokelj . "Het laatste wat we willen is om deze ontkoppeling tussen wetenschap en het publiek te bestendigen."
In Inuvik werken Lesack en collega's op verschillende manieren met de inheemse gemeenschappen om ervoor te zorgen dat hun werk relevant blijft. Vanaf het begin moeten ze toestemming krijgen van de Gwich'in Tribal Council - een andere prominente groep in Inuvik naast de Inuvialuit - om onderzoek naar hun land te doen. Het team heeft ook lezingen gegeven in de gemeenschap om hun bevindingen toe te lichten en heeft lokale zomerstudenten ingehuurd om deel te nemen aan veld- en laboratoriumwerk.
Elias, de oudste van Inuvialuit, heeft in de loop der jaren tijd doorgebracht als veldassistent voor het bieden van veiligheid en het begeleiden van wetenschappers in de regio, en zegt dat de inheemse relatie met wetenschappers nu vooral belangrijk is, omdat iedereen in het noorden zich aanpast aan snelle veranderingen. "Het moeten zowel wetenschappers als wij zijn die samenwerken", zegt hij. "Het moet iedereen zijn."
Toch beschouwen sommige Gwich'in-mensen aanvankelijk klimaatwetenschappers met vrees, volgens Robert Charlie, directeur van Gwich'in Services bij de Gwi'chin Tribal Council. Hij zegt dat inboorlingen al tientallen jaren over klimaatverandering praten en vraagt zich af waarom wetenschappers blijven bestuderen wat ze al weten dat er gebeurt.
Toch juicht hij bepaalde aspecten van het onderzoek toe, waaronder de mogelijkheden die jonge autochtonen bieden om het veld op te gaan als veldassistenten. "Sommige jonge mensen hebben niet langer de kans om het land op te gaan, dus dit is een goede gelegenheid om contact te maken met sommige gebieden waar hun voorouders misschien tijd hebben doorgebracht, " legt Charlie uit.
En omgekeerd, zeggen de wetenschappers zelf dat ze baat hebben bij het werken met deze jonge mensen die nieuwsgierigheid, energie en hun eigen ervaring in het noorden brengen.
"Het kan een tweerichtingscommunicatie zijn", zegt Lesack. Hij voegt eraan toe dat hij bronnen van traditionele kennis van inheemse ouderen heeft aangeboord voor informatie met betrekking tot veranderingen in ijsbreuk op de rivier die hij anders niet zou weten. Hij hoopt zijn werk met autochtonen in de toekomst verder uit te breiden, en daarmee mogelijk een langetermijn-monitoringprogramma voor het milieu op te zetten. "Het zou ons in staat kunnen stellen vragen aan te pakken die we anders niet zouden kunnen beantwoorden."
Terwijl ik met de oudere Elias in zijn auto over een modderig veld in Inuvik kijk, herhaalt hij het belang van samenwerking om veranderingen in het poolgebied aan te pakken. "In het begin was het moeilijk te accepteren, we dachten dat het nooit zou gebeuren", zegt Elias, die spreekt over klimaatverandering. "Maar het is waar."
Nu, meer dan ooit, moeten wetenschappers en autochtonen samenwerken om deze problemen aan te pakken.
"Mijn gevoel is dat we hand in hand moeten werken", zegt hij. "We moeten samenwerken - omdat er voortdurend verandering komt."
