Jokaisella askeleellaan, jonka hän teki, Jon Nichols -saappaat rypistyivät maahan hänen allaan. Hän nauhoitti ympäristönsä rakeisella matkapuhelinvideolla, ja kosteasta, harmaasta päivästä huolimatta Alaskan Chugach-vuoret tarjosivat edelleen upean taustan korkeille kuusille ja matalalla kasvavalle kuurille jalkoillaan. Hän ja kaksi kollegaansa haavoittivat tietään Corser Bogin, joka on kostea maalaastari, 10 mailia itään Cordovasta, Alaska, reunoja pitkin, yksinäinen piste kartalla lähellä kaikkea sitä kohtaa, missä Exxon-Valdez-öljysäiliöalusta makasi vuonna 1989.
"Meillä on trudge", Nichols sanoi, "muskegin mutterin läpi."
Muskeg on toinen nimi hänen tutkimilleen turvesoille, ja Nichols purkautui mukon läpi sinä päivänä vuonna 2010 etsiessään ydinnäytteitä oppiakseen, kuinka 12 000 vuotta vanha soa muodostui. Paleoekologina ja Columbian yliopiston Lamont-Doherty -maan observatorion turvetutkijana Nichols pyrkii edelleen ymmärtämään, miten turve on alun perin syntynyt ja miten se voi tulevaisuudessa muodostua - tai rapistua.
Toiseksi valtamerten varastossa olevan ilmakehän hiilen määrän lisäksi turvesoot ovat olennainen osa maan hiilisykliä. Suurin osa turpeesta alkoi muodostua viimeisen jääkauden jälkeen, suunnilleen 12 000 vuotta sitten, ja vuosituhansien ajan ne ovat olleet tärkeitä hiilivarantoja. Nyt lämpenävän planeetan ja uusien säämallien myötä turvesoiden tulevaisuus on kuitenkin asetettu kyseenalaiseksi, mukaan lukien kuinka nopeasti ne voivat alkaa vapauttaa kaiken varastoidun hiilen hiilidioksidin muodossa.
Nykyisten arvioiden mukaan noin kolme prosenttia planeetan maanpinnasta on turvemaita. Huolimatta turpeen merkityksestä maan hiilikierrossa, tutkijat täyttävät edelleen perustiedot näistä elinympäristöistä, mukaan lukien missä ne ovat, kuinka syvälle ne menevät ja kuinka paljon hiiltä niissä on.
Suurimmat turveosuudet ovat kylmissä, jatkuvasti kosteissa paikoissa, kuten Alaskassa, Pohjois-Euroopassa ja Siperiassa. Mutta huomattavia talletuksia on löydetty myös Etelä-Afrikasta, Argentiinassa, Brasiliassa ja Kaakkois-Aasiassa. 1900-luvun alkuun saakka tutkijoiden mielestä trooppiset alueet olivat liian lämpimiä - hyönteiset ja mikrobit kuluttivat liian nopeasti pudonneen kasvimateriaalin turvemaahan.
Tutkijat etsivät niitä kuitenkin. Tutkijat löysivät vuonna 2014 Kongon joen valuma-alueelta Englannin kokoisen turvesuolan. Ja toisessa vuoden 2014 tutkimuksessa kuvailtiin 13 500 neliö mailin turvemaata Amazonin joen sivujokilla Perussa, jolla on arviolta 3, 4 miljardia tonnia hiiltä.
Turvesoot, toinen termi turvemaissa, ovat märät, erittäin happamat ja niissä ei ole juuri happea. Nämä olosuhteet tarkoittavat, että hajoaminen hidastuu indeksointiin. Turvemaihin kuuluvat kasvi-, eläin- ja ihmisjäännökset voivat maistua täydellisesti satoja, ellei jopa tuhansia vuosia. Näiden kerran elävien organismien hiili on loukussa, haudattu hitaasti ja eroteltu ilmakehästä vuosituhansien ajan.
Mutta mitä tapahtuisi, jos nämä hiilivarannot häviäisivät? Se on kiireellinen palapeli, jonka tutkijoiden on nyt kohdattava, vaikka he vasta alkavat vastata turpeen runsautta ja jakautumista koskeviin kysymyksiin.
"Ne ovat hiilidioksidin varastoinnin avainalueita", sanoo Wetlands Internationalin ilmastotekninen maankäyttöasiantuntija Marcel Silvius. "Jos kohtelemme niitä huonosti, tyhjennämme ja kaivaaksemme ne, niistä tulee suuria hiilipiipuja."
Liputtaa aikapommeja?
Alaskassa, samoin kuin useimmissa pohjoisissa leveysasteissa, sulava ikirouta ja muuttuvat sademallit uhkaavat turvesoita. Mutta tropiikissa, erilainen nopeasti kehittyvä ja tahaton kokeilu on jo käynnissä.
Jos koko maailman turvemaajen hiili höyrystyy yhtäkkiä, noin 550–650 miljardia tonnia hiilidioksidia kaataisi takaisin ilmakehään - noin kaksinkertainen määrä, joka on lisätty teollisen vallankumouksen alkamisen jälkeen. Koska turvemaat sisältävät 15–30 prosenttia maailman hiilivarastoista, niiden potentiaalia maapallon äkilliseen lämpenemiseen ei voida tuskin aliarvioida.
"Koska [turvealueet] vettävät jatkuvasti hiilidioksidia, ne todella jäähdyttävät ilmastoa", kertoo Smithsonianin kansallisen luonnonhistorian museon trooppisen turpeen asiantuntija René Dommain. Jos turvemaat lopettaisivat hiilidioksidin varastoinnin, ei ole mitään tietoa siitä, mitkä ovat pitkäaikaiset ympäristövaikutukset.
Maailman turvemaiden täydellinen samanaikainen tuhoaminen on epätodennäköistä. Mutta Kaakkois-Aasian trooppisissa turvemaissa varastoituneet 14 prosenttia maailman turvehiilivarastosta - noin 71 miljardia tonnia hiiltä - seisovat lepossa.
Malesiassa ja Indonesiassa turveesiintymät ovat paksujen metsäisten alametsien alla, jotka on tasaisesti raivattu ja kuivattu maataloudelle viimeksi kuluneiden vuosikymmenien ajan. Puiden poistamisen ja turvemaiden kuivumisen myötä kerrostumat alkavat vapauttaa hiiltä parilla eri tavalla.
Kun turve altistuu ilmalle, se alkaa hajota, mikä vapauttaa hiilidioksidia ilmakehään. Turve voi myös pestä pois veden tyhjennyskanavilla, jotka kuljettavat hiilivarastojaan kaukana alavirtaan. Kuiva turve syttyy myös helposti, palaen usein hallitsemattomasti tai haiseen syvällä esiintymän kerroksissa kuten kivihiilisauma. Nämä toistuvat palot pumppaavat tuhkaa ja muita hiukkasia ilmaan, aiheuttaen kansanterveydellisiä huolenaiheita, kuten hengityskysymyksiä ja kiihdyttäen evakuointia alueilla, joilla niitä esiintyy.
Vuodesta 2010 alkaen 20 prosenttia Malesian niemimaan sekä Sumatran ja Borneon saarten turvesoiden metsistä oli raivattu afrikkalaisten öljypalmuistutusten tai akaasiakasvien (jota käytetään paperimassan valmistukseen paperille ja muille puutuotteille) kasvattamiseksi ulkopuolella. Papua-Uusi-Guineasta, jolla on 12–14 miljoonaa hehtaaria turmeltumatonta turvemetsää, Indonesian saaristossa on vain 12 miljoonaa hehtaaria turvemetsämetsiä.
Brunein ulkopuolella olevat jäljellä olevat metsät, joissa metsät ovat hyvin säilyneet, hävitetään kokonaan vuoteen 2030 mennessä, Dommain sanoo.
Hänen mukaansa ihanteellisissa olosuhteissa ehjät trooppiset turvemaat voivat varastoida jopa tonnin hiilidioksidia hehtaaria kohti vuodessa. Tuhoisien maatalouskäytäntöjen ja uusien sääkuvien vaihtelun vuoksi Kaakkois-Aasian turvemaat menettävät vuosittain noin 22–31 tonnia hiilidioksidia hehtaaria kohti. Se on yli 20 kertaa enemmän kuin nämä alueet imevät vuosittain.
Viimeisen kahden vuosikymmenen aikana Malesian ja Indonesian kuivattujen ja huonontuneiden turvesoiden metsien hiilidioksidipäästöt ovat yli kaksinkertaistuneet 240 miljoonasta tonnista vuonna 1990 570 miljoonaan tonniin vuonna 2010, Dommain sanoo. Hän aikoo julkaista tämän analyysin kirjassa myöhemmin tänä vuonna.
Piilotettujen välimuistien osoittaminen
Suuri osa turpentutkimuksen epävarmuudesta johtuu siitä, että tutkijat eivät tiedä koko maapallon turvevarannon laajuutta. Soot ovat suhteellisen pienet, hajallaan ja vaikeasti löydettävissä. Joten suurimman osan 1900-luvun alkupuolelta, suuri osa siitä, mitä tiedettiin turvevarastoista ympäri maailmaa, tuli luonnontieteilijöiden kirjallisista havainnoista, jotka vaelsivat syrjäisten alueiden läpi ja kuvasivat uusia maisemia ja löysivät tuntemattomia lajeja.
Siitä lähtien uudet satelliittikuvat ja -analyysit, seisovaan pintaveteen liittyvät tiedot, vanhojen karttojen uudelleentarkastelu ja enemmän tieteellisiä tutkimusmatkoja ovat täyttäneet paljon puutteita tietämyksessämme siitä, missä turvemaita esiintyy. Mutta opittavaa on vielä paljon.
Columbian Nichols sanoo, että tutkijoiden mielestä on hyvät arviot siitä, kuinka paljon turvetta siellä on, ja se perustuu useiden eri lähteiden kanssa mukulakivisiin tietoihin. Hän kuitenkin selittää, että suuri osa tietämyksestämme turvemaiden sijainnista perustuu ekstrapolointiin, ja vain rajallinen osa näistä arvioista on varmennettu maapohjaisilla arvioinneilla.
"Kuinka paljon turvetta on, on iso kysymys, jota yritämme edelleen saada käsiksi", Nichols sanoo.
Osa ongelmasta on maantiede. Turvekaupat ovat yleensä mahdotonta syrjäisiä, vihamielisiä paikkoja. Esimerkiksi Alaskan Corser Bogiin pääsee vain lentokoneella tai veneellä. Pohjoisilla leveysasteilla ihmiset eivät yksinkertaisesti ole uskaltautuneet lukuisiin alueisiin, joilla turve muodostuu. Ja tropiikissa, vaikka ihmisiä on paljon, he ovat historiallisesti välttäneet turvesoita. Nämä alueet ovat ravinteellisia ja maataloudelle soveltumattomia.
Toinen kysymys on, että vaikka turvemaan pintarajat ovat yleensä hyvin määriteltyjä, sen syvyys ei useinkaan ole. Satelliitit ja maan päälle tunkeutuva tutka voivat nähdä vain toistaiseksi alaspäin - joidenkin soiden Irlannissa ja Saksassa tiedetään olevan 50 jalkaa syviä, kaukana mittaavien satelliittien kapasiteetista. Joten ytimien ottaminen on edelleen ainoa paras tapa määrittää turvesodan syvyys.
Tutkijoille, jotka tutkivat turvemaita, se ei ole niin yksinkertaista kuin miltä näyttää. Heidän on kuljetettava kaikki välineet näytteiden ottamiseksi ja mittaamiseksi kuivasta, kaukana olevasta simpukasta joka päivä. Mutta kun tutkijat saapuvat paikalle, he eivät voi seistä liian kauan, muuten he alkavat uppoaa.
"Jos otat turpeen ytimen ja kuivaat sen, 90 prosenttia näytteestä koostuu vedestä", Dommain sanoo. "Kävely turvemaalla on niin lähellä kuin pääset Jeesuksen luo, koska kävelet pohjimmiltaan vedellä."
Mentangai-turvemetsä, Kalimantanin keskusta (kuva: Marcel Silvius, Wetlands International) 
Osa hajonneesta ja palaneesta turvesoosta Kalimantanin keskustassa toimii paludikulttuurin pilottialueena huhtikuussa 2009. (Kuva: Marcel Silvius, Wetlands International) 
Palangakajassa, Borneossa, syyskuussa 2015 palaa turvemetsämetsä. (Kuva: Björn Vaughn) 
Obadiah Kopchak (vas.) Ja tohtorintutkija Chris Moy suorittavat syvyysmittaukset Alaskan korsersuoralla. Tutkiessaan mahdollisia turvemahdollisuuksia tutkijat tekevät alustavia syvyysmittauksia upottamalla metallisangon sulaan. (Kuva: Jon Nichols) 
Tutkijat puristavat huolellisesti tuoreen turveytimen näytteen Brunein Belait-turvemaista, joka on lähes 15 jalkaa syvä ja 2800 vuotta vanha. 
Turveytimen tarkistus osoittaa, kuinka kuollut kasvimateriaali tiivistyy tiheästi tuhansien vuosien aikana, jona se kertyy. (Kuva: Jon Nichols) Luonnostelee uusia näkymiä
Pellolla turvesoiden hiilivarantojen fysikaalisen määrän määrittäminen on hidas ja usein turhauttava. Trooppisissa turvemetsissä - joissa kerroksissa on kokonaisia puita, juuria ja muuta puumateriaalia - edes erikoistuneet sahalaitteet, joita käytetään ydinnäytteiden ottoon tutkimusta varten, eivät pääse tunkeutumaan kovin kaukana. Hyvänä päivänä tutkijat voivat ehkä ottaa yhden käyttökelpoisen näytteen.
Toinen tekniikka, jota tutkijat käyttävät tutkiakseen näiden alueiden käyttäytymistä, ovat turvesoiden ja ilmakehän välisen kaasunvaihto- tai vuonopeuden mittaaminen.
Singapore-MIT: n tutkimus- ja teknologiayhdistyksen (SMART) tutkija Alex Cobb käyttää erilaisia tekniikoita hiiren mittaamiseen Borneon saaren häiriintyneiltä ja koskemattomilta turpesoilta. Useista teline tornista - joista yksi nousee 213 jalkaa metsäpinnan yläpuolelle puhdistamaan huiman Shorea albida -puun katos - instrumentit mittaavat tuulen nopeutta, lämpötilaa ja hiilidioksidin, metaanin ja typpioksidin vaihtonopeutta ilmakehän ja alla olevan ekosysteemin välillä. . Cobb ja hänen kollegansa toivovat, että tarkkailu antaa heille paremman käsityksen siitä, miten vesijärjestelmän muutokset vaikuttavat turvemetsiin ja kuinka hiilen kierto muuttuu vastaavasti.
"Yksi haastava asia on, että paljon hiiltä kuljetetaan [turvesoista] pohjaveteen", Cobb selittää. Veden orgaaniset aineet muuttavat nesteestä voimakkaan teen värin, josta mustanveden joet ovat lähtöisin, hän sanoo. "Tämän veden osuus voi olla 10-20 prosenttia hajoavasta turvemaasta tulevasta hiilen kokonaismäärästä."
Täydellinen käsitys turvehiilivarastojen laajuudesta ja siitä, kuinka soiden käyttäytyminen on edelleen ulottumattomissa. Joten kyky ennustaa heidän käyttäytymistään, samoin kuin se, kuinka heidän panoksensa globaaliin hiilikiertoon voisi sopia suurempaan ilmastomalliin, on edelleen vaikea tavoite.
Turpeen tulevaisuuden ennustaminen
Ilmaston lämmetessä turvemaat voivat kulkea jommallakummalla tavalla, jos ne jätetään omille laitteilleen. Laajentamalla kasvilajitelmaa turpeen kertyminen voi kasvaa, pitämällä nämä alueet hiilinieluina. Tai lämpeneminen aiheuttaa sadevaihteluita, jotka saavat turvemaat hajoamaan hiililähteiksi. Kaikki turvemaat eivät reagoi lämpenemiseen samalla tavalla, joten tutkijat tarvitsevat tietokonemalleja auttaakseen kaikkia mahdollisuuksia.
Mallinnus antaa tutkijoille mahdollisuuden arvioida turvemaan toimintoja alueilla, joilla kenttämittauksia ei ole koskaan tehty. Turvemaan käyttäytymisen tarkka simulointi antaisi tutkijoille mahdollisuuden arvioida hiili- ja kasvihuonekaasuvirtauksia menemättä ilman suuria ponnisteluja käydä kentällä jokaisessa turpeesiintymässä.
Mutta tutkijat tarvitsevat tietoja tarkan mallin luomiseksi, ja toistaiseksi kerätyt tiedot eivät ole läheskään riittävän kattavia käytettäväksi laajamittaisissa simulaatioissa. "Tiedot ilman malleja ovat kaaosta, mutta mallit ilman tietoa ovat fantasiaa", sanoo New Hampshiren yliopiston biogeokemialainen Steve Frolking, joka kehittää tietokonemalleja siitä, kuinka turvevarat reagoivat luonnon ja ihmisen häiriöihin.
Ilmastomallit tarkastelevat pieniä paloja alueelta kerrallaan; korkearesoluutioisen mallin ruudukkosolut ovat kooltaan noin 62 neliökilometriä. Mutta tämä on edelleen liian suuri alue turvemaan käyttäytymisen tarkkaan tutkimiseksi.
Toinen ongelma on, että jokaisella turvesoella on ominaiset veden virtausominaisuudet, jotka ovat erittäin riippuvaisia paikallisista tekijöistä, kuten topografia ja kasvillisuus. Kuten soutavat pienet perhoset, kukin turvesuolla on erityinen, ja tietokoneen mallin luominen, joka edustaa heidän käyttäytymistään maapallon havaintojen hajanaisuudesta, johtaa suuriin eroihin, kun niitä käytetään globaalissa mittakaavassa.
"Missä he ovat tai miten ne ovat vuorovaikutuksessa toistensa kanssa, ei kuulu näiden mallien yksityiskohtiin", Frolking sanoo. ”Ja turpeella, jolla on suuri vaikutus sen hydrologiaan. Kun toimit 100 km: n mittakaavassa ja yrität mallintaa vesitasoa muutaman senttimetrin tarkkuudella, siitä tulee todella, todella kovaa. ”
Kolmas ongelma on aika. Turvemaita kehitetään vuosituhansien ajan, kun taas suurin osa ilmastomalleista toimii vuosisatojen järjestyksessä, kertoo Max Kleckin meteorologisen instituutin globaalin hiilisyklin mallinntaja Thomas Kleinen. Tämä vaikeuttaa turvemaan tulevaisuuden kehittymisen edellytysten määrittämistä.
Turvealueiden integroimiseksi globaaleihin hiili- ja ilmastomalleihin tarvitaan kattavampia karttoja sekä lisätietoja kasvityypeistä kussakin turvemaassa, missä ja miten vesi kertyy, sekä esiintymien syvyydessä.
Satelliittitiedot ovat hyödyllisiä, samoin kuin miehittämättömien ilma-alusten keräämien tietojen kanssa tehdyt kartat, mutta jokaisella niistä on rajoituksensa. Satelliitit eivät voi tunkeutua kovin kaukana paksujen viidakkojen kasvillisuuden ulkopuolelle tai maahan. Ja vaikka pienet maat, kuten Brunei, ovat kartoittaneet kaikki turvesoiden metsänsä LiDAR: lla - ilma-asennetulla laserjärjestelmällä, joka voi muun muassa tehdä yksityiskohtaisia topografisia tai kasvillisuuskarttoja - Indonesian kaltaisten rahahihnojen kansojen levittäminen tuskin seuraa esimerkkiä.
Vuoroveden kääntäminen
Kun tutkijat ryöstävät kerätäkseen lisää tietoja ja kootaakseen globaalit ilmastomallit, jotka sisältävät turpeen tarkat kuvaukset, parhaillaan pyritään vähentämään Kaakkois-Aasian turpeen tuhoamisnopeutta.
Vuoden 2016 alussa kokoontuneen Indonesian Turvemaan kunnostamisviraston tavoitteena on palauttaa 4, 9 miljoonaa hehtaaria heikentynyttä turvemaata seuraavan viiden vuoden aikana säätelemällä sen käyttöä. Virasto luetteloi jo turvemaahan kaivetut kanavat, välittää metsien käyttöoikeuksia ja lisää paikallisten asukkaiden tietoisuutta turvesoiden säilyttämisen eduista. Norjan hallitus ja Yhdysvaltain kansainvälisen kehityksen virasto (USAID) ovat sitoutuneet yhteensä 114 miljoonaa dollaria Indonesian pyrkimyksiin.
Indonesian presidentti Joko Widodo antoi myös viime vuoden lopulla asetuksen, jolla kielletään kaikkien uusien turvealueiden raivaaminen, vaikka paikalliset rajoitukset olivatkin jo olemassa. Silvius, Wetlands International, on skeptinen, kielto toimii, varsinkin kun Indonesia on asettanut tavoitteekseen kaksinkertaistaa palmuöljyn tuotantonsa vuoteen 2020 mennessä. Vaikka turvesoiden metsät ovatkin viimeisen keinon maatalousmaa, ne ovat ainoita jäljellä olevia maita. käytettävissä viljelyyn.
Ja koska alueella on laajalle levinnyt köyhyys, Smithsonianin Dommain lisää, että alueen odottaminen luopuvan palmuöljyn tuottoista eduista on samanlainen kuin se, että Saudi-Arabiaa pyydetään lopettamaan öljyn pumppaus.
"Ihmisten tekoja ohjaavat lyhytaikaiset voitot, eivätkä se, mitä tapahtuu 10, 50 tai jopa 100 vuodessa", Dommain huomauttaa. "On vaikea nähdä, että tässä taloudellisessa painopisteessä tapahtuu valtava muutos."
Koska Malesian ja Indonesian rannikot halaavat matalat turvemaat on kuitenkin kuivattu tielle istutuksille, ne lopulta uppoavat merenpinnan alapuolelle. Tämä voi tulvia heitä pysyvästi, jolloin maa ei sovellu kaikkeen maatalouteen.
On kuitenkin tapoja säilyttää nämä luontotyypit samalla kun niitä käytetään myös kasvien viljelyyn. Appelsiinit, rottinki, teepuu ja saagopalmi ovat esimerkkejä noin 200 sadosta, joita voidaan viljellä turvesuolla. Jotkut yritykset yrittävät kehittää erilaisia illipe-pähkinöitä suota rakastavasta Shorea stenoptera -tuotteesta parantunein satoin. Käytettynä kaakaovoin korvikkeena suklaassa tai iho- ja hiusvoiteissa, illipe voi yhtenä päivänä auttaa suunnitelmissa kuivattaa ja hajottaa turvesoita.
"Indonesian hallitus näkee nyt, että kuivattu turvemaan maankäyttöjärjestelmä vaatii ongelmia", Silvius sanoo. "Heidän on vapaaehtoisesti poistettava se käytöstä tai muuten luonto poistetaan käytöstä, kun kaikki katoaa."
