Seperempat dari seluruh daratan di belahan bumi utara membeku secara permanen. Tetapi pemanasan iklim menyebabkan mencairnya lapisan es, yang melepaskan gas rumah kaca yang selanjutnya mempercepat proses ini. Laporan dari delta Lena.
Bergerak di antara 1.500 pulau kecil di Delta Lena membutuhkan konsentrasi yang sempurna: dengan satu mata Anda perlu melihat ke radar, agar tidak kandas, dan yang lainnya untuk mengikuti landmark pantai yang menandai hamparan air dan daratan yang tak berujung ini. Sebelum mengalir ke Laut Laptev di Siberia utara, sungai itu membentang sangat lebar sehingga tepiannya berubah menjadi garis-garis berkabut di cakrawala.
Pulau Samoilov menonjol karena gubuk kayunya yang terletak di pantai, tempat tinggal para ilmuwan dan pengawas hewan liar, yang menutupi muara sungai dan lereng pegunungan Kharaulakh. Baru sekarang, erosi yang lambat namun tidak dapat diperbaiki mengancam rumah yang tenggelam di perairan Lena. Di masa depan, seluruh pulau mungkin juga menghilang: peningkatan air yang kuat sebagai akibat dari pencairan es dari mata air mengikis pantainya.
Namun, pukulan utama untuk pulau kecil seluas 5 km2 ini adalah mundurnya permafrost di bawah serangan pemanasan iklim. Kita berbicara tentang tanah, yang lapisan atasnya mencair di musim hangat, sambil mempertahankan suhu di bawah nol secara mendalam setidaknya selama dua tahun berturut-turut.
"Ekosistem Samoilov terancam dengan potensi kerusakan," kata sebuah artikel yang membahas masalah ini di Biogeosciences. Wanita Jerman, Julia Boike, dan rekan-rekannya di Institute for Polar and Marine Research. Alfred Wegener's (AWI) tidak akan tahan dengan prospek seperti itu.
Setiap tahun dari April hingga September, karyawan AWI dan kolega Rusia mereka dari Institut Penelitian Arktik dan Antartika dan Institut Permafrost melakukan perjalanan ke Pulau Samoilov untuk mempelajari perubahan di tanah dan lanskap, serta hubungan antara pemanasan iklim dan pencairan lapisan es.
Dua pertiga luas Rusia
Video promosi:
Pulau tempat stasiun penelitian modern berada (didanai oleh Institute of Petroleum Geology and Geophysics) menjadi titik pengamatan favorit: permafrost menempati 95% Siberia dan dua pertiga Rusia. Secara umum, tanah beku menyumbang seperempat dari seluruh belahan bumi utara, terutama di Alaska, Kanada, Greenland, Rusia dan Cina.
Eropa Barat dibedakan oleh lapisan es tipe alpine, yang ditemukan di sejumlah pegunungan. Struktur dan geodinamika berbeda dari tanah beku di lintang utara, tetapi juga sensitif terhadap perubahan iklim. Jadi, pada tanggal 23 Agustus, pergerakan tanah akibat pencairan lapisan es membawa delapan orang di dekat desa Bondo di Swiss.
“Di beberapa tempat, permafrost Siberia terbentuk lama sekali, pada zaman Pleistosen (periode dari 2,6 juta tahun lalu hingga 11.000 tahun lalu),” kata Yulia Boike. "Ini sangat dingin, sekitar -9 ° C, dan mencapai kedalaman hampir 1.500 meter di utara Yakutia."
“Di Pulau Samoilov, relatif stabil dan tinggi bahan organik dengan keberadaan lahan gambut,” tambahnya, mengenakan sepatu bot karet tebal, yang tanpanya tidak mungkin berjalan di tundra kental di pulau itu. Ilmuwan muda yang menemaninya pergi bersamanya ke Kurungny. Pulau tetangga memiliki formasi es yang kompleks, dan reliefnya dibentuk oleh sedimen termokarst (diperoleh sebagai akibat dari penurunan tanah beku dalam waktu yang lama).
Lembah-lembah tempat para ilmuwan AWI berjalan selama enam jam penuh dengan aliran sungai. “Kami ingin memahami apakah air ini berasal dari curah hujan musiman atau dari pencairan es saat tanah berubah,” jelas ahli geomorfologi Anne Morgenstern. Dia selalu memiliki buku catatan di tangannya, dan tas punggungnya penuh dengan sampel air yang diambil.
Freezer besar
Pencairan permafrost di Siberia dan di wilayah lain tempat para ilmuwan melakukan pengukuran adalah fakta yang pasti. Berkat sensor yang terletak di beberapa sumur (beberapa dibor hingga kedalaman 100 meter), tim spesialis Rusia-Jerman berhasil mencatat kenaikan suhu 1,5-2 ºС sejak 2006.
“Kami mengamati adanya kecenderungan pemanasan tanah dan peningkatan suhu udara di musim dingin,” tegas Yulia Boike. - Perubahan komponen suhu tercermin dalam seluruh keseimbangan aliran energi, air dan gas rumah kaca. Sebuah kesimpulan yang mengganggu, mengingat Arktik terlibat dalam pengaturan seluruh iklim bumi.
"Lapisan es adalah lemari es yang sangat besar," jelas Torsten Sachs dari Pusat Penelitian Geologi Jerman (GFZ), yang telah datang ke pulau itu untuk kedelapan kalinya. "Jika Anda membiarkan pintu freezer terbuka, pizza Anda akan mencair, es krim Anda akan meleleh, dan mikroba akan mulai berkembang biak di bahan organik ini." Permafrost melepaskan zat organik, yang, di bawah pengaruh mikroorganisme, melepaskan CO2 dengan adanya oksigen atau metana dalam lingkungan anaerobik, misalnya di lahan gambut Samoilov.
Gas rumah kaca ini berkontribusi pada suhu yang lebih tinggi, yang pada gilirannya menyebabkan pencairan permafrost dan pelepasan gas. Para ahli menyebut ini "proses retroaktif karbon di permafrost." Menurut mereka, itu mengandung 1.500 gigaton karbon, dua kali lebih banyak dari yang ada di atmosfer.
Pemanasan tambahan
Tapi berapa proporsi karbon dioksida dan metana yang dilepaskan oleh tanah selama pencairan? Omong-omong, yang terakhir menciptakan efek rumah kaca 25 kali lebih kuat. “Ini adalah salah satu pertanyaan terbesar untuk masa depan,” kata Gerhard Krinner dari Pusat Penelitian Ilmiah Nasional.
Kekhawatiran semakin serius karena model-model Panel Antarpemerintah tentang Perubahan Iklim yang telah dibentuk selama ini belum memperhitungkan dampak pencairan permafrost. "Pemanasan tambahan karena pencairan permafrost sekitar 10%," kata Gerhardt Krinner. Dengan demikian, emisi gas rumah kaca dari permafrost dapat meningkatkan termometer sebesar 0,3 ºС pada tahun 2100.
Di laboratorium stasiun penelitian (disimpan pada suhu stabil dengan menggunakan tiga generator menderu yang memekakkan telinga), para ilmuwan memeriksa grafik emisi gas rumah kaca ke atmosfer. Puncak metana terjadi di musim panas, tetapi analisis data tetap menantang di garis lintang yang begitu tinggi. Periode pengukuran pertama (2002-2012) dilakukan tanpa peralatan otomatis, yang tersedia di pangkalan modern yang dioperasikan pada tahun 2013.
Tiga tahun sebelumnya, saat berkunjung ke Pulau Samoilov, Presiden Vladimir Putin merasa bahwa kerja sama Rusia-Jerman di permafrost membutuhkan infrastruktur yang lebih baik. Hingga saat itu, karyawan AWI (ekspedisi pertama mereka ke pulau itu terjadi pada tahun 1998) harus puas dengan minimal: tidur di tenda, menghangatkan diri dengan kayu bakar (dari hutan yang turun di sepanjang Lena) dan menggunakan gubuk penjaga sebagai markas mereka.
Kecepatan proses
Musim dingin kemudian tidak mungkin. “Kami tidak bisa mengumpulkan data di musim dingin,” kata Torsten Sachs. "Itu perlu untuk menambahkan bahan bakar ke generator eksternal setiap tiga hari pada suhu -40 ° C pada malam kutub." Kesulitan lain dengan interpretasi data terlihat jauh lebih familiar. Sepuluh tahun adalah waktu yang terlalu singkat untuk mendeteksi perubahan tren aliran gas dalam jangka panjang. Selain itu, perlu menambah jumlah pos pengamatan, yang tidak mudah dicapai di Siberia, yang lebih dari 20 kali lebih luas wilayahnya daripada Prancis.
Dari jarak yang cukup jauh dari stasiun yang dicat dengan warna bendera Rusia, tim AWI sedang menyelesaikan pembangunan igloo, yang akan menampung komputer dan peralatan elektronik menara cuaca baru pada tahun 2018. Kepompong fiberglass harus menciptakan kondisi yang diperlukan untuk pengukuran yang stabil, menyediakan perlindungan dari angin kencang dan badai salju musim dingin Siberia. Seperti bangunan lain di pulau itu, igloo berdiri di atas panggung agar tidak terpengaruh oleh pergerakan tanah. Jadi, di menara meteorologi pertama, bumi tenggelam 10 sentimeter dalam setahun.
"Tidak ada lagi keraguan tentang hubungan antara pemanasan iklim dan pencairan lapisan es," kata insinyur Peter Schreiber, yang merakit igloo. "Pertanyaannya sekarang adalah seberapa cepat lapisan es akan terus mencair dan bagaimana alam akan bereaksi terhadap proses ini."
Alam adalah pengelola utama dalam kondisi perubahan yang terjadi di Siberia, catat Fyodor Selliakhov. Kepala stasiun penelitian mengakui perubahan yang terjadi di sekitar: “Misalnya, 20 tahun yang lalu tidak ada satu pohon pun di sini, tetapi hanya vegetasi khas tundra. Dalam perjalanan ke delta tahun lalu, saya melihat pohon setinggi 2 meter."
Meski begitu, penduduk asli Yakutia dari pantai Vilyui ini tidak percaya pada penyebab antropologis perubahan iklim. Ini adalah siklus alam. Di sini hangat 100 tahun lalu, lalu menjadi dingin, dan sekarang periode pemanasan lagi dimulai,”katanya di kantornya, yang dihiasi dengan fosil yang ditemukan di sekitarnya.
Gading mamut
Adapun permafrost, "mungkin mencair, tapi perlahan." “Saat kami mengeluarkan gading mammoth dari tanah, kami menyadari bahwa ujung lainnya masih di dalam tanah, masih membeku. Ini pertanda permafrost tetap sangat dingin,”lanjutnya. Konsekuensi tak terduga dari mencairnya tanah di ujung utara adalah berkembangnya perburuan peninggalan purbakala.
Günter Stoof, yang dijuluki "Molo", memahami sikap teman-teman Rusia-nya. “Alam yang menentukan, bukan manusia,” kata teknisi AWI yang telah menghabiskan waktu paling lama di pulau itu. Sekarang berusia 65 tahun, dia bersumpah bahwa musim ini akan menjadi yang terakhir dalam karirnya (48 ekspedisi ke Arktik dan Antartika). Penduduk asli Jerman Timur itu adalah anggota termuda dari ekspedisi Soviet selama hampir dua tahun (1975-1977) yang bertugas membangun pangkalan di Antartika. Ia berkesempatan mengunjungi kawasan kutub lebih dari satu kali, baik sendiri maupun berkelompok.
Jalan hidupnya mencerminkan sejarah yang berbeda, kerja sama antara GDR dan Uni Soviet selama Perang Dingin. Setelah runtuhnya Tembok Berlin, sebuah komite ilmiah dibentuk, yang dipercaya untuk menentukan program penelitian ilmiah untuk Jerman bersatu. Dia merekomendasikan untuk menjaga arah kutub dan membangunnya di sekitar kelompok penelitian AWI di Potsdam. “Ini termasuk para ahli seperti Molo dan Christine Siegert, yang memiliki pengalaman 20 tahun dalam mempelajari permafrost berkat kerja sama mereka dengan Uni Soviet,” jelas Anna Morgenstern.
Studi tentang tanah beku tersebar luas di Rusia pada awal abad ke-20 sesuai dengan keputusan strategis Moskow. Kebijakan pengembangan kawasan timur dan utara yang kaya hidrokarbon dan sumber daya alam lainnya tidak dapat terlaksana tanpa pembangunan Kereta Api Trans-Siberia. Bagaimanapun, untuk pelaksanaan proyek ini, awalnya diperlukan untuk membentuk ilmu teknik tentang permafrost yang ada di mana-mana di sini.
Pada akhir tahun 1930-an, Institut Permafrost didirikan di Moskow. Pada tahun 1960 dia dipindahkan ke Yakutsk. Kota besar di Siberia Timur ini juga berdiri di atas tanah beku. Dua galeri bawah tanah (pada kedalaman 4 dan 12 meter) di dasar institut menyediakan akses "langsung" ke permafrost. Lapisan berpasir menceritakan tentang sejarah geologi kota, yang dibangun di atas endapan aluvial Lena.
Antraks dan cekungan
Pintu yang berat menjaga suhu di bawah titik beku. “Pencairan permafrost merupakan ancaman bagi planet ini, tetapi pada skala Yakutia, semuanya masih cukup stabil,” jelas direktur institut Mikhail Grigoriev. "Pada saat yang sama, konsekuensi dari pencairan lebih terlihat di daerah lain, terutama di Yamal."
Setelah musim panas yang tidak normal pada tahun 2016, epidemi antraks dimulai di semenanjung (kasus pertama sejak 1941, menurut Institut Epidemiologi Moskow) karena mencairnya lapisan es di mana patogen itu berada. Selain itu, surat kabar kembali membicarakan tentang Okrug Otonomi Yamalo-Nenets setelah ditemukannya depresi besar. Mereka juga menjadi hasil dari pencairan permafrost. “Daerah itu kaya gas. Saat tanah mencair, ia mengeluarkan gelembung gas, yang menjelaskan ledakan ini,”kata Mikhail Grigoriev.
Pada saat yang sama, belum ada satu kasus pun yang dilaporkan di Pulau Samoilov, Alaska atau Kanada bagian utara. Jaringan pemantauan permafrost global mengumpulkan data dari lebih dari 250 lokasi. Sasarannya adalah untuk "mengumpulkan pengetahuan dan juga memvalidasi model iklim baru," kata karyawan AWI, Hugues Lantuit.
Selain itu, penelitian tentang permafrost alpine mendapatkan momentumnya. Konferensi Eropa tentang Permafrost pada bulan Juni 2018 akan melaporkan pekerjaan ini, yang secara aktif dikembangkan di Swiss tetapi masih dalam tahap awal di Prancis.
Erosi pantai dan konsekuensi sosio-ekonominya menjadi sumber perhatian lain: sepertiga dari garis pantai dunia berada di zona permafrost. Di Laut Laptev dan Laut Beaufort (Amerika Utara), erosi pantai bisa mencapai delapan meter per tahun, memaksa desa-desa terdekat mempertimbangkan untuk memindahkan rumah. Di Pulau Samoilov, pondok kayu pantai masih ada. Tapi berapa lama itu akan bertahan?
Simon Roger
