Elissa Schuett, polvistuessaan romahtaneen Alaskan tundran mudanmuotoisissa murskeissa, osoittaa luolan jäänteisiin, jotka hän pystyi seisomaan viime kesänä. Nykyään se on mennyt, hiukan ylöspäin kulkeva maw, joka tunnetaan termokarstana, joka marssii edelleen ulospäin, kun maa nopeasti sulaa.
Lämpökarstan epäonnistumiset tapahtuvat, kun ikirouta - kerros jäätynyttä maaperää Maan napa-alueilla - sulaa ja muuttuu epävakaaksi. Vaikka tapahtumat tapahtuvat luonnollisesti koko arktisella alueella, monet tutkijat epäilevät, että lämpötilan nousu pohjoisessa aiheuttaa näiden ominaisuuksien lisääntymisen. Vertaamalla vuoden 1985 ilmakuvia viimeaikaisiin valokuviin: "Voimme nyt sanoa varmuudella ... että joissakin paikoissa näitä ominaisuuksia on nyt kaksi tai viisi kertaa enemmän kuin 1980-luvun alkupuolella", sanoo William Bowden. vesiekologi Vermontin yliopistossa.
Siksi Bowden, hänen tutkimusassistenttinsa Schuett ja muut Alaskan yliopiston Fairbanksin Toolik-kenttäasemalla, joka sijaitsee 150 mailia pohjoiseen napapiiristä pohjoiseen, Alaskassa, tutkivat termokarsttien vaikutusta ympäristöön. Heidän työnsä sopii Toolikin pitkään ilmastomuutostutkimuksen perinteeseen, joka on perustamisestaan lähtien vuonna 1975 tarjonnut koskemattoman laboratorion tutkimaan kuinka lämpimämpi maailma muuttaa arktisen maan ja vesiteitä.
Kanadan luonnontieteiden ja tekniikan tutkimuksen neuvoston Norman Marcotten mukaan ilmaston ja ympäristön muutoksen ymmärtäminen on "polttava kysymys" arktisessa tutkimuksessa kansainvälisesti. Tutkimusasemat, kuten Toolik, ovat avainasemassa pitkäaikaisen datan sieppaamisessa ja alan kysymysten tutkimisessa, hän sanoo sähköpostitse. Kanadassa on suunnitelma kehittää arktinen tutkimusasema, jolla on monia samoja elementtejä kuin Toolik.
Vaikka suuri osa arktisesta tutkimuksesta on keskittynyt ympäristön tarkkailuun, "Toolikilla pystymme syventymään siihen" ja "tutkimaan, mikä tosiasiallisesti hallitsee kaikkia näitä prosesseja", sanoo Toolikin perustaja John Hobbie, ekosysteemien vanhempi tutkija. Merebiologisen laboratorion keskus Woods Holessa, Massachusettsissa.
Se on myös "ainoa paikka Pohjois-Amerikassa, jossa voimme nähdä tai saada edistyneen kuvan siitä, kuinka ilmastonmuutos voi vaikuttaa ekosysteemeihin", hän lisää.
Ja monin tavoin ilmastonmuutos on jo alkanut muuttaa tätä kaksinaismoraalisesti haurasta ja kovaa maata. Vuosina 1966-1995 arktiset lämpötilat nousivat 0, 7 celsiusastetta vuosikymmenessä. Tämä suuntaus saattaa "Pohjois-Alaskan kuumaan paikkaan", sanoo Toolikin apulaisosasto Syndonia Bret-Harte. Arktinen alue lämpenee nopeammin kuin jopa maailman trooppiset alueet: Kevät saapuu aikaisemmin, syksy laskee myöhemmin, ja ikuisen lämpötilan lämpötila monilla alueilla, myös Toolikissa, nousee vaarallisesti lähellä nolla-astetta. Silloin tundra selkärankaansa antava jäätynyt maaperä voi murenea.
Uudet Alaskan termokarstit voisivat myös osoittaa, kuinka lämpeneminen voi muuttaa puroja tai järviä, koska nämä ominaisuudet esiintyvät usein veden lähellä. Kun vuonna 2003 löydettiin termokarstus Toolik-joen läheltä, Bowden ja hänen kollegansa havaitsivat sen laskeutuneen niin paljon sedimenttiä jokeen, että vesi muuttui mutaiseksi 40 kilometriä alavirtaan. Hän ja hänen kollegansa kertoivat myös kesäkuussa 2008 lehdessä Geophysical Research, että tuhoamisesta vapautunut ammonium, nitraatti ja fosfori ajan myötä "muuttavat merkittävästi joen rakennetta ja toimintaa".
Bowdenille ja muille Toolik-tutkijoille sellaiset havainnot olivat tuttuja. Vuosien 1983 ja 2004 välillä he näkivät, kuinka fosfori voisi rakentaa joen uudelleen rakenteessa Kuparuk-joen lähellä Toolik'ia tehdyssä kokeessa - Hobbien mukaan "koko arktisen alueen parhaiten tutkittu vesistöalue". Tuossa kokeilussa tutkijat lisäsivät jokeen joka kesä pieniä määriä fosforia, ravinteita, jotka ovat yleisiä lannoitteissa sekä asuin- ja teollisuussaasteissa. Kahdeksan vuoden kuluttua sammal laajeni joessa, syrjäyttäen muut kasvilajit ja herättäen kasvua tietyntyyppisissä hyönteisissä. Joen kokonaistuottavuus kukoisti. Tämä tutkimus voi ennakoida, mitä tapahtuu, kun ikiroudet sulavat ja ravinteet vapautuvat ilmaan ja veteen.
Maalla Toolik-tutkijat ovat myös lisänneet lannoitetta erityyppisiin tundroihin. Vuodesta 1989 lähtien toimineessa kokeessa Ecosystems Centerin vanhempi tutkija Gaius Shaver on todennut, että mäkäherkissä jotkut lehtipuut, kuten kääpiökoivu, voivat hyödyntää typen ja fosforin virtausta lisäämällä niiden määrää ja vähentämällä lajien monimuotoisuutta. Toolik-tutkijat keskittyvät myös siihen, miksi arktinen alue näyttää vihreyttävältä, Bret-Harte selittää. Se voi johtua lisääntyneistä pensaista: Noin 12 000 vuotta sitten, kun ilmasto oli lämpimämpi, pensaat hallitsivat maisemaa, hän sanoi.
Vaikka nämä polaariset muutokset saattavat tuntua erillään muusta maailmasta, sulava arktinen alue voi kiihdyttää ilmastonmuutosta. Bret-Harte huomauttaa, että arktisten maiden massojen - mukaan lukien boreaaliset metsät - hallussa on lähes 40 prosenttia maailman maaperän hiilestä, mutta ne muodostavat vain kuudesosan maapallon pinta-alasta. Hän toteaa, että jos maaperään lukittu hiili vapautuu sulamalla ikiroutaa, se voi yli kaksinkertaistaa hiilidioksidin, suurimman kasvihuonekaasun, pitoisuuden ympäristössä.
Bowdenin Vermontin yliopistosta uskoo olevan "vahvaa näyttöä" siitä, että loukkuun jäänyt hiili ja metaani voisi vapautua lämpökarstan aikana ja edistää lämpenemistä. Hän etsii rahoitusta tutkiakseen, kuinka termokarstit vaikuttavat arktisiin ekosysteemeihin yleisesti. Esimerkiksi lämpökarstas, joka aiheuttaa piikin vesiväylän sedimenteissä, voi tukahduttaa kasveja, tukkia kalojen kiduksia ja lopulta siirtää vaikutusten kaskadin koko ruokapöydälle asti.
"Se ei ole kauhu tarina - se ei ole kuin tämä ei ole luonnollinen prosessi", Bowden varoittaa. "Mutta mielestäni on olemassa vahvaa näyttöä siitä, että [ihmisten] vaikutteilla, jotka ovat kaukana arktisesta alueesta, on nämä toissijaiset vaikutukset ... joilla on potentiaalisesti erittäin suuri merkitys arktisen maiseman tulevaisuuden ulkoasun ja käyttäytymisen jäsentelyssä."
