De toendra en het broeikaseffect

Nicole de Boer

Bij het verschijnen van deze Prospekt bevindt Frans-Jan Parmentier zich in Jakoetië. Deze deelrepubliek van de Russische Federatie is zo groot als India en ligt in het oosten van Siberië. Zo'n tweeduizend kilometer ten noorden van de hoofdstad Jakoetsk, ver boven de poolcirkel, ligt het stadje Tsjokoerdach. Daar 'vlakbij' ligt het natuurreservaat Katalyk. Bij de uiterwaarden van de rivier de Indigirka doet Parmentier veldwerk. Hij is promovendus aan de Vrije Universiteit in Amsterdam en doet onderzoek naar - kort gezegd - broeikasgas op de toendra.

Parmentier: 'De gemiddelde temperatuur over een jaar in Katalyk was van 1960 tot 1990 -14,3 graden Celsius. Van 1990 tot nu is dat - 10 graden Celsius. De aarde warmt op en in de poolgebieden gaat dat helemaal snel. Door de opwarming wordt uit de bodem van de toendra moerasgas uitgestoten. Moerasgas of methaan (CH4) is een erg sterk broeikasgas. Tegelijkertijd groeien planten die een ander broeikasgas, kooldioxide (CO²), opnemen, sneller. Ik onderzoek de balans tussen uitstoot en opname van broeikasgassen op de warmer wordende toendra.'

Gedurende vier jaar onderneemt Parmentier tweemaal per jaar de reis van Amsterdam naar het veldwerkstation. Eerst van Amsterdam naar Moskou en dan overstappen (op een ander vliegveld) op het vliegtuig naar Jakoetsk. Daar wachten op het vliegtuig naar Tsjokoerdach, dat tweemaal per week gaat. En dan vanuit Tsjokoerdach nog enkele uren reizen naar het reservaat. Aan het eind van de winter gebeurt dit per sneeuwscooter, in het begin van de zomer per boot.

Het is er in beide periodes 24 uur per dag licht. In de zomer is de temperatuur aangenaam, alleen wemelt het er van de muggen. Je kunt niet onbedekt naar buiten, zelfs voor je gezicht moet je een net hebben. Alleen de handen blijven vrij, dik ingesmeerd met anti-muggencrème.

In de winter stap je stijf, koud en vermoeid van de sneeuwscooter. De houten verblijven zijn dan ingesneeuwd, evenals het wc-huisje en de mast die het CO²-gehalte in de atmosfeer meet. De mast is in voorgaande jaren opgebouwd door een collega van de VU. Als Parmentier zijn onderzoek in 2010 heeft afgerond, is het de bedoeling dat de Russen het ter plaatse overnemen: het onderhoud, de metingen en het verwerken van de gegevens.

Parmentier moet dit jaar een meer permanente meetmast voor het methaan gaan installeren. Vorig jaar deed hij zijn metingen nog met een verplaatsbare, ingewikkelde opstelling, een zogeheten fluxkamer. Parmentier: 'Ik kom elk jaar terug met tientallen monsters. Aan de VU werk ik de data uit. De metingen zet ik om naar een algemeen verhaal. Aan de hand van de temperatuur, plantengroei en grondwaterstand in een bepaalde periode probeer ik een relatie te leggen met de methaanuitstoot.'

Op het meer nabij het veldwerkstation moet hij sowieso met de fluxkamer blijven werken. Als het meer nog bevroren is, zijn er wel eens methaanbellen te zien in het ijs. 'Je kunt er een aansteker bij houden, dan krijg je een steekvlam. Dat is me echter nog niet gelukt.

Het is ook niet zo dat er enorme voorraden methaangas onder de oppervlakte van de toendra liggen. Methaan ontstaat wanneer methaanbacteriën plantenresten afbreken. Hoe warmer het wordt, hoe langer de plantengroei en ook de bacteriën doorgaan, dus hoe meer methaan er ontstaat. Ook zijn de bacteriën actiever als het warmer is. En als de permafrost verder ontdooit, worden er nog meer plantenresten die daarin zitten, omgezet. Maar de toendra gaat niet ontploffen hoor, zelfs in de ergste doemscenario's niet.'

De uitstoot van de broeikasgassen CO² en moerasgas op de toendra werkte eerder remmend dan stimulerend op het wereldwijde broeikaseffect. Planten nemen ongeveer de helft van alle aanwezige CO² op. De opname van kooldioxide was altijd veel groter dan de productie (door bacteriën) van methaan. Methaan heeft wel een sterker broeikaseffect ten opzichte van kooldioxide, bijna twintig keer zo sterk.

Aan de andere kant duurt het aanzienlijk korter voor het is afgebroken. Maar wanneer er dus een veel hogere uitstoot van methaan blijkt te zijn, dan zou de toendra wel eens een bron van broeikasgas kunnen worden in plaats van een opslagplaats. Parmentier onderzoekt de vraag naar welke kant het evenwicht doorslaat.

De Russische Federatie bestaat voor bijna de helft uit toendra. In de droge situatie - veel zuidelijker dan waar Parmentier onderzoek doet - is er geen uitstoot van moerasgas. Op plekken waar een hoge grondwaterspiegel is wel. Door de permafrost in de bodem kan het beetje regen dat er per jaar valt, niet wegzakken. Het verdampt ook nauwelijks. Als er hevige sneeuwval is geweest, dan kan de smeltende sneeuw ook niet weg.

Parmentier: 'Dat was in 2007 het geval, het was vorig jaar zó nat rond het veldwerkstation. Ik heb toen ook een veel hoger methaangehalte in de bodem gemeten. De laag permafrost die in de zomer ontdooit, is ook per jaar verschillend, maar wordt geleidelijk aan dieper. Door ijswerking krijg je barsten in de bodem. Die barsten worden gaten. Eerst staan daar plassen in, uiteindelijk worden het meren. Ook daarin meet ik moerasgasemissies.'

Parmentier is niet de enige wetenschapper die gebruik maakt van het veldwerkstation. De Siberische Afdeling van de Russische Academie van Wetenschappen is ook bij zijn onderzoek betrokken. En er gaan twee collega's mee van andere Nederlandse universiteiten: uit Wageningen een bioloog die de invloed van planten op het wegsmelten van de permafrost onderzoekt en uit Utrecht een biogeoloog die onderzoek doet naar muggenlarven in thermokarstmeren (meren die zijn ontstaan in het landschap door de smeltende permafrost).

De muggenlarven eten de bacteriën die uit plantenresten methaan maken. Ze zijn ook terug te vinden als fossielen. Door de chemische samenstelling van fossiele muggenlarven te bekijken, kan hij eveneens bepalen hoeveel moerasgas er vroeger werd geproduceerd.

Een paar weken in Jakoetië is niet alleen maar een mooi avontuur: 'Als ik in Nederland terug ben, ben ik altijd tevreden dat ik ben geweest. Ik houd van veldwerk. Maar als we daar zitten, is het best afzien. Die muggen zijn verschrikkelijk. En behalve werken is er zo goed als niets te doen. We zijn gebonden aan die ene plek. We hebben er wel elektriciteit, dus we kunnen gebruik maken van de computer, maar dat is het dan wel. Er staat een generator die gevuld wordt met benzine. Af en toe komen er een paar nieuwe tanks uit Tsjokoerdach.

We hebben altijd een kok mee. Dat klinkt luxe, maar anders zou je de hele dag bezig zijn met eten bereiden. Het fornuis wordt op hout gestookt, het duurt een tijd voordat het brandt. De kok gaat ook uit vissen. We eten vrij vaak vis, ja. Maar ook boekweitpap, veel pasta, aardappelen, brood en af en toe rendiervlees. De kok zorgt ook voor drinkwater.'

Parmentier: 'De planning blijft lastig. Zo sturen we de benodigde apparatuur steeds vooruit. Maar die komt toch ongeveer tegelijkertijd met ons aan. Er is meer dan eens oponthoud bij de douane. Of een vervoerder vertrouwt het opeens niet. Ik heb net van internet een beschrijving geplukt, waarin staat dat de batterijen die we gebruiken niet gevaarlijk zijn. Daar zijn een paar stempels van de VU op gezet. Nu maar hopen dat ze het wel vertrouwen en dat ik de apparatuur kan gaan gebruiken. Ook als er iets stuk zou gaan, ben ik alweer terug in Nederland voor een nieuw onderdeel is gearriveerd.

Omdat we iets meer dan honderd kilometer bij de kust vandaan zitten, is het gedeelte waar we zitten militair gebied. Ook daarom zijn er strenge eisen. We mogen wel een satelliettelefoon gebruiken, maar de GPS die we hebben niet. Alleen de Russen die bij ons zijn, hebben daar toestemming voor. Het zijn twee wetenschappers, een gids van het Wereldnatuurfonds en de kok. Zij regelen gelukkig ook alles ter plekke voor ons.'

In 2010 zal Parmentier zijn promotieonderzoek afronden. Hij kan zich nu al scharen onder de 'permafrostdeskundigen'. Hoe groot acht hij de gevolgen van de wegsmeltende permafrost? 'De aarde warmt op, die opwarming zorgt voor een versterking van het broeikaseffect, de methaanuitstoot wordt hoger, waardoor de aarde weer sneller opwarmt. Zo kom je in een negatieve spiraal terecht. Of dit werkelijk het geval is en hoe snel dat dan waarschijnlijk zal gaan, probeer ik te analyseren aan de hand van mijn bevindingen op de toendra.

Aan het eind van mijn onderzoek hoop ik een model te maken, aan de hand waarvan je voorspellingen kunt doen. Dat model sluit aan bij algemene klimaatmodellen. Ik denk dat de tijdschaal veel langzamer is dan in de doemscenario's. Smeltende permafrost hét probleem van de eenentwintigstste eeuw? Nee, dat vind ik overdreven.'