Απειλή από περιπλάνηση αερίων θερμοκηπίου

Το γερμανικό ερευνητικό σκάφος Polarstern κατά τη διάρκεια ενός σταθμού πάγου. Άποψη των διάτρητων οπών για την απομάκρυνση πυρήνων πάγου και δειγμάτων νερού από τον αρκτικό πάγο της θάλασσας. (Φωτογραφία Stefan Hendricks / AWI)

Γερμανοί επιστήμονες από την περιοχή της βιογεωλογίας του Ινστιτούτου Alfred Wegener στο χώρο εργασίας. Σε μια μικρή περιοχή στην οποία τρυπούν τον πάγο με ένα κοίλο τρύπημα, παίρνουν πυρήνες πάγου και τις κόβουν σε μικρά κομμάτια, που αντιπροσωπεύουν τα στρώματα της επιφάνειας πάγου προς τα κάτω. Αυτά τα μεταναστεύουν καλά τεκμηριωμένα σε σακούλες και αναλύονται στο πλοίο από διαφορετικές ομάδες. Μετά την απόψυξη, ένας πυρήνας διηθείται για να προσδιοριστεί η ποσότητα των φυκών πάγου, για παράδειγμα. (Φωτογραφία: Stefan Hendricks / AWI)

Οι φυσικοί του θαλάσσιου πάγου AWI έχουν εξαπολύσει ένα καταφύγιο πάγου για να ερευνήσουν τις λίμνες τήξης στον πάγο της Αρκτικής. (Φωτογραφία Alfred-Wegener-Institut Mar Fernandez)

Previous Next

Στο βυθό των ρηχών παράκτιων περιοχών βόρεια της Σιβηρίας, οι μικροοργανισμοί παράγουν μεθάνιο όταν διασπούν τα υπολείμματα φυτών. Εάν το αέριο του θερμοκηπίου βρεθεί στο νερό, μπορεί επίσης να παγιδευτεί στον θαλάσσιο πάγο που σχηματίζεται σε αυτά τα παράκτια ύδατα. Ως αποτέλεσμα, το αέριο μπορεί να μεταφερθεί χιλιάδες χιλιόμετρα στον Αρκτικό Ωκεανό και να κυκλοφορήσει σε μια εντελώς διαφορετική περιοχή μήνες αργότερα. Αυτό το φαινόμενο αποτελεί το αντικείμενο ενός άρθρου από ερευνητές του Ινστιτούτου Alfred Wegener, που δημοσιεύτηκε στο τρέχον τεύχος του περιοδικού περιοδικού Scientific Reports. Αν και αυτή η αλληλεπίδραση μεταξύ μεθανίου, ωκεανών και πάγου έχει σημαντική επίδραση στην αλλαγή του κλίματος, μέχρι σήμερα δεν έχει αντικατοπτριστεί στα κλιματικά μοντέλα.

Τον Αύγουστο του 2011, ο παγοθραυστικός Polarstern από το Ινστιτούτο Alfred Wegener, το κέντρο Helmholtz Polar and Marine Research (AWI) έκανε το δρόμο του μέσα από τον πάγο που κάλυψε τον Αρκτικό Ωκεανό, σε μια πορεία που την πήρε μόλις μερικές εκατοντάδες χιλιόμετρα από τον Βόρειο Πόλο . Την εποχή εκείνη, ο γεωχημικός AWI Dr Ellen Damm εξέτασε τα ύδατα του High North για το μεθάνιο του αερίου θερμοκηπίου. Σε μια αποστολή στην ίδια περιοχή τέσσερα χρόνια αργότερα, είχε την ευκαιρία να συγκρίνει τις μετρήσεις που ελήφθησαν σε διαφορετικούς χρόνους και βρήκε σημαντικά λιγότερο μεθάνιο στα δείγματα νερού.

Η Ellen Damm, μαζί με τη Δρ. Dorothea Bauch από το Κέντρο GEOMAR Helmholtz για την έρευνα του ωκεανού στο Κίελο και άλλους συναδέλφους, ανέλυσαν τα δείγματα για να καθορίσουν τα περιφερειακά επίπεδα μεθανίου και τις πηγές. Μετρώντας τα ισότοπα οξυγόνου στον πάγο της θάλασσας, οι επιστήμονες ήταν σε θέση να συναγάγουν πού και πότε σχηματίστηκε ο πάγος. Για να το κάνουν, έπαιρναν επίσης δείγματα θαλάσσιου πάγου. Τα ευρήματά τους: ο πάγος μεταφέρει το μεθάνιο στον Αρκτικό Ωκεανό. Και φαίνεται ότι το κάνουν αυτό διαφορετικά κάθε χρόνο, καθώς οι δύο ερευνητές και οι συνάδελφοί τους από το AWI, το Φινλανδικό Μετεωρολογικό Ινστιτούτο στο Ελσίνκι και η Ρωσική Ακαδημία Επιστημών στη Μόσχα αναφέρονται στο περιοδικό επιστημονικές εκθέσεις.

Τα δείγματα από το 2011 προέρχονταν από θαλάσσιους πάγους που είχαν αρχίσει το μακρύ ταξίδι τους στα βόρεια παράκτια ύδατα της Θάλασσας Laptev της ανατολικής Σιβηρίας σχεδόν δύο χρόνια νωρίτερα, τον Οκτώβριο του 2009. Τα δείγματα από το 2015, τα οποία είχαν δρομολογηθεί μόνο στον μισό του Αρκτικού Ωκεανού όσο καιρό, έδειξε σαφώς χαμηλότερο επίπεδο αερίων θερμοκηπίου. Η ανάλυση αποκάλυψε ότι αυτός ο πάγος σχηματίστηκε πολύ μακρύτερα, στα βαθύτερα ωκεάνια ύδατα. Ωστόσο, μέχρι σήμερα, τα μοντέλα των ερευνητών του κλίματος δεν έχουν λάβει υπόψη την αλληλεπίδραση μεταξύ μεθανίου, του Αρκτικού Ωκεανού και του πάγου που επιπλέει σε αυτό.

Κάθε μόριο μεθανίου στον αέρα έχει 25 φορές την επίδραση στην αύξηση της θερμοκρασίας σε σύγκριση με ένα μόριο διοξειδίου του άνθρακα που απελευθερώνεται στην ατμόσφαιρα με καύση άνθρακα, πετρελαίου ή αερίου. Το μεθάνιο στην Αρκτική έχει επίσης τεράστιο αντίκτυπο στην αύξηση της θερμοκρασίας στα βόρεια γεωγραφικά πλάτη και επιδεινώνει περαιτέρω την υπερθέρμανση του πλανήτη - έναν καλό λόγο για να διερευνήσει περισσότερο τον κύκλο του μεθανίου στον Άνω Βορρά.

Το μεθάνιο παράγεται από εκτροφή βοοειδών και καλλιέργεια ρυζιού, καθώς και από διάφορες άλλες φυσικές διεργασίες. Για παράδειγμα, τα υπολείμματα φυκών και άλλων φυτικών υλικών συλλέγονται στο πάτωμα της ρηχτής θάλασσας Laptev και σε άλλα ρηχά νερά εκτός των ακτών της Αρκτικής. Εάν δεν υπάρχει οξυγόνο εκεί, οι μικροοργανισμοί διασπούν αυτή τη βιομάζα, παράγοντας μεθάνιο. Μέχρι σήμερα, οι προσομοιώσεις έχουν δώσει ελάχιστη προσοχή στις διαδρομές με άνθρακα και απελευθέρωση μεθανίου από τις περιοχές της Αρκτικής.

Το φθινόπωρο, όταν οι θερμοκρασίες του αέρα μειώνονται, πολλές περιοχές ανοιχτού νερού αρχίζουν επίσης να κρυώνουν. "Ο πάγος της θάλασσας σχηματίζεται στην επιφάνεια των ρωσικών ρυακιών και στη συνέχεια οδηγείται προς βορρά από τους ισχυρούς ανέμους", εξηγεί ο φυσικός του θαλάσσιου πάγου AWI Dr Thomas Krumpen, ο οποίος επίσης συμμετείχε στη μελέτη. Ο σχηματισμός πάγου και οι υπεράκτιοι άνεμοι παράγουν ισχυρά ρεύματα σε αυτές τις ρηχές οριακές θάλασσες, οι οποίες αναδεύουν το ίζημα και μεταφέρουν το μεθάνιο που παράγεται εκεί στη στήλη ύδατος. Το μεθάνιο μπορεί επίσης να παγιδευτεί στον πάγο που σχηματίζεται γρήγορα σε αυτές τις ανοικτές περιοχές νερού - επίσης γνωστή ως polynya - το χειμώνα.

"Καθώς όλο το θαλασσινό νερό παγώνει μπορεί να αποβάλει το άλμη που περιέχεται μέσα του, μεταφέροντας μεγάλες ποσότητες μεθανίου κλειδωμένες στον πάγο", εξηγεί η ερευνητής της AWI Ellen Damm. Ως αποτέλεσμα, σχηματίζεται μια στιβάδα νερού κάτω από τον πάγο που περιέχει μεγάλες ποσότητες τόσο αλατιού όσο και μεθανίου. Ωστόσο, ο πάγος στην επιφάνεια και το πυκνό αλμυρό νερό κάτω, μαζί με το αέριο του θερμοκηπίου που περιέχει, ωθούνται από τον άνεμο και τα ρεύματα. Σύμφωνα με τον Thomas Krumpen, "Παίρνει περίπου δυόμισι χρόνια για τον πάγο που σχηματίζεται κατά μήκος των ακτών της θάλασσας Laptev να μεταφερθεί σε ολόκληρο τον Αρκτικό Ωκεανό και πέρα ​​από τον Βόρειο Πόλο στο Stram Strait ανάμεσα στο ανατολικό κόστος της Γροιλανδίας και του Svalbard. "Περιττό να πούμε ότι το μεθάνιο παγιδευμένο στον πάγο και το υποκείμενο αλμυρό νερό είναι μαζί για το ταξίδι.

Οι αυξανόμενες θερμοκρασίες που προκαλούνται από την κλιματική αλλαγή αυξάνουν όλο και περισσότερο αυτόν τον πάγο. Τόσο η περιοχή των υδάτων που καλύπτονται από τον πάγο της θάλασσας όσο και το πάχος του πάγου μειώνονται τα τελευταία χρόνια και ο λεπτότερος πάγος εκτοξεύεται μακρύτερα και ταχύτερα από τον άνεμο. "Τα τελευταία χρόνια, παρατηρήσαμε ότι ο πάγος μεταφέρεται σε όλο τον Αρκτικό Ωκεανό γρηγορότερα και ταχύτερα", επιβεβαιώνει ο Thomas Krumpen. Και αυτή η διαδικασία φυσικά σημαίνει σημαντικές αλλαγές στον κύκλο εργασιών μεθανίου της Αρκτικής. Κατά συνέπεια, η ποσοτικοποίηση των πηγών, των δεξαμενών και των οδών μεταφοράς του μεθανίου στην Αρκτική εξακολουθεί να αποτελεί σημαντική πρόκληση για την επιστημονική κοινότητα.