Es ist ein sonniger Tag im August und ich fliege mit zwei Erdwissenschaftlern in einem Hubschrauber hoch über Kanadas Mackenzie River Delta. Während wir einige Meilen in Richtung Norden in Richtung Nordpolarmeer hacken, schaue ich aus dem Fenster und versuche, einen Blick auf die majestätischen Moschusochsen, Grizzlybären oder andere Tiere zu werfen, die sich in den weitläufigen kanadischen Wäldern der stacheligen Dr. Seussian-Bäume niederlassen.
Charismatische Säugetiere sind jedoch nicht das, wofür wir hier sind. Der Geochemiker Geoff Wheat und sein Techniker Trevor Fournier von der University of Alaska Fairbanks suchen in der überraschend üppigen Landschaft unten nach etwas viel Feinerem: „Blasen“, sagt Wheat und zeigt auf einen von buchstäblich Tausenden von Seen unter uns. "Das ist der See, zu dem wir gehen."
Sicher, sie sind vielleicht nicht so aufregend wie Grizzlies. Aber diese Blasen sind voller Methan, und Wheat und Fournier sind hier als Mitglieder einer größeren internationalen Zusammenarbeit, die versucht, die Menge dieses starken Treibhausgases zu messen, das aus den Seen sprudelt. Dies ist Wheats vierte Reise in die Region seit 2014, auf der er Spuren von Metallen in Seewasser und Sedimenten untersucht, die Aufschluss über den Methanaufbau geben können. Für den Rest des Jahres arbeiten die beiden hauptsächlich bei Tiefseeprojekten zusammen.
Es ist entscheidend herauszufinden, wie viel Methan die Seen verlässt. Obwohl Methan in der Atmosphäre weniger verbreitet ist als Kohlendioxid, ist es ungefähr 30-mal so stark wie ein Wärmefängergas und hat laut NASA bereits etwa ein Sechstel der jüngsten Klimaerwärmung verursacht. Darüber hinaus wird erwartet, dass mit jedem Grad ansteigender Erdtemperatur das Methan, das von Mikroorganismen in Seen und Feuchtgebieten in die Atmosphäre gelangt, zunimmt, was das Gesamtproblem verschärft.
In der kanadischen Arktis sammelt sich dieses Gas jeden Winter unter einem dicken Eisdeckel in den Seen an. Im Frühling schmilzt dieser Deckel und Methan entweicht in die Luft. Multiplizieren Sie diesen Effekt auf den erstaunlichen 55.000 Seen in diesem gewaltigen Delta - einem der größten in der Arktis - und das Gewicht des jährlich ausströmenden Treibhausgases könnte auf bis zu 10 Teragramm ansteigen.
Als Referenz ist das das Gewicht von mehr als 1 Million Elefanten.
"Das wäre ein sehr wichtiger Teil des globalen Methanflusses in die Atmosphäre, der gerade aus diesem einen Delta kommt", sagt Beth Orcutt, Ozeanographin am Bigelow Laboratory für Ozeanwissenschaften in East Boothbay, Maine, und eine der Mitarbeiterinnen von Wheat.
Orcutt sagt "würde", weil sie und ihr Team glauben, dass Klimamodelle die Rolle, die Methan in diesem Delta bei der globalen Klimaerwärmung spielt, ernsthaft unterschätzen könnten. Aus diesem Grund sehen sie ihre Arbeit als dringend an. Und doch, während die Erwärmung in dieser Region sich beschleunigt - mit hektischen Straßen und Gemeinden, die sich abmühen, um ihre Gebäude auf dem Auftauplatz zu sichern -, ist es schwieriger geworden, die Bundesmittel für die Klimaforschung zu beschaffen.
Um das Projekt voranzutreiben, verfolgt das Team einen einzigartigen kooperativen Ansatz, an dem US-amerikanische und kanadische Forscher aus den Bereichen Geologie, Mikrobiologie, Limnologie (Untersuchung von Seen) und Ozeanographie beteiligt sind. Alle diese Forscher stehen in engem Zusammenhang mit einheimischen Gemeinden in den kanadischen Nordwest-Territorien. "Ich denke, es ist ungewöhnlich, dass ein Tiefseeforscher an arktischen Seen beteiligt ist", sagt Lance Lesack, ein Teammitglied und Limnologe an der Simon Fraser University in British Columbia, über Orcutt und Weizen. "Aber Partnerschaften zu schließen macht sehr viel Sinn, um Fragen zu beantworten, die wir auf keine andere Weise beantworten konnten."
Lesack fügt hinzu, dass die Kräfte auf diese Weise gebündelt werden und die Mittel, das Wissen und die Erfahrung genutzt werden. Tatsächlich sagen viele Forscher, dass solche kreativen Kooperationen der vielversprechendste Weg sind, wenn Klimaforscher darum kämpfen, in einer der sich am schnellsten verändernden Umgebungen der Welt weiterzuarbeiten. Das ist eine gute Sache, denn angesichts der knapper werdenden Bundesmittel haben diese Forscher und Gemeinden möglicherweise keine andere Wahl, als sich zusammenzuschließen.
Trevor Fournier sammelt eine Wasserprobe in einem See, zu dem wir im äußeren Mackenzie River Delta geflogen sind. (Laura Poppick) …
Als wir nach Inuvik fliegen, einer abgelegenen Stadt mit 3.000 Einwohnern und der Heimatbasis des Teams, stößt mich der brennende Geruch von Waldbränden aus der Ferne an. Die Nachmittagshitze erreicht fast 80 Grad Fahrenheit, was im 24-Stunden-Sonnenlicht, das den arktischen Sommer charakterisiert, nicht viel abkühlt. Aber sprechen Sie mit Einheimischen, und sie sagen, dass solche Hitzewellen in den letzten Jahren üblicher geworden sind.
Albert Elias, ein Ältester, der Inuvialuit oder westkanadischer Inuit ist, ist auf der Jagd im Land aufgewachsen. Er sagt, der Zeitpunkt der Jagdsaison hat sich in seinem Leben dramatisch verschoben, wobei die Karibujagd im Frühling einen Monat früher begann als früher und das Eisfischen im Herbst einen Monat später. Der Weg zum und vom Jagdrevier ist ebenfalls gefährlicher geworden.
„Es gibt viel Erosion am Ufer und im Delta und überall. Es ist wirklich schlimm “, sagt Elias.
Wissenschaftler wie Lesack beginnen, sich an nichtwissenschaftliche Ureinwohner wie Elias zu wenden, die das ganze Jahr über in der Region leben, die Auswirkungen der Erwärmung bereits gespürt haben und ihre eigenen vertrauten Kenntnisse des Landes haben, die helfen, die Teile des Erwärmungspuzzles zusammenzufügen zusammen.
Lesack untersucht seit 1989 jedes Jahr Seen in der Region. Die Größe dieser Seen reicht von einem Fußballfeld bis zu einem halben Tennisplatz und sie haben Formen, die seltsamen Körperorganen ähneln. Die auffallend pockennarbige Landschaft ist einzigartig in der Arktis und hat einen biologischen Hotspot für Tausende von nistenden wandernden Watvögeln, Karibu, Seesaibling und anderen Tieren geschaffen.
Lesack hat herausgefunden, dass der Zeitpunkt für das Aufbrechen des Eises auf dem Mackenzie River und den umliegenden Seen ebenfalls früher liegt, seit er sich mit der Region befasst. Die zahlreichen Seen bilden sich infolge des sogenannten Eisstaus auf dem Fluss, der jedes Frühjahr auftritt. Dabei bricht Eis vom wärmeren Süden zum Norden auf - in der gleichen Richtung, in der der Fluss fließt - und bildet einen Staudamm, der sich stromabwärts ansammelt.
Dies lässt eine Eiswelle nach und nach aufbrechen und sich in Richtung Nordpolarmeer bewegen, sagt Lesack. „Wenn dies passiert, staut sich das Wasser hinter dem Eis und fließt in alle diese Kanäle“, wo es in Seen fließt, fügt er hinzu.
Orcutt und Wheat haben sich in den letzten Jahren mit Lesack zusammengetan, um diese Region zu untersuchen. Sie haben ein innovatives, aber einfaches Wasserprobenahmegerät namens OsmoSampler mitgebracht, das sie für ihre unabhängigen Tiefseestudien verwenden. Dieses Gerät ist in der Lage, über Monate oder Jahre ohne Stromquelle kontinuierliche Wasserproben zu sammeln. Es besteht aus einer Spirale aus schmalen Rohren mit einem Durchmesser von etwa 1 Millimeter, die an eine sogenannte osmotische Pumpe angeschlossen ist. Die Pumpe - in einer Plastikmilchkiste mit der Spule verbunden - enthält Frisch- und Salzwasserkammern, die durch eine Membran voneinander getrennt sind.
Der OsmoSampler wurde in den 1990er Jahren vom Forscher Hans Jannasch am Monterey Bay Aquarium Research Institute erfunden und zeichnet sich durch seine Einfachheit und die Möglichkeit aus, kontinuierliche Wasserproben ohne Strom zu entnehmen. Täglich tropft Süßwasser durch Osmose nach oben in die Salzwasserkammer und saugt passiv Wasser aus der Umgebung durch das andere Ende des schmalen Schlauchs ein.
"In diesen abgelegenen Gebieten wäre es völlig unpraktisch, wenn jemand einmal in der Woche ausgehen würde, um diese Art von Arbeit zu verrichten", sagt Orcutt. "Das ist also der Vorteil dessen, was wir versuchen zu tun."
Seen im Mackenzie River Delta nehmen zusammen 50 Prozent der Landfläche im Delta ein. (Laura Poppick) …
An mehreren Tagen im August habe ich gemeinsam mit dem Team diese Probenehmer gesammelt und auf Seen in der Nähe von Inuvik und anderen im äußeren Delta eingesetzt, die nur mit dem Hubschrauber erreichbar sind.
Der Einsatz ist erfreulich einfach. Ein Teammitglied führt eine GPS-Messung und eine Wassertiefenmessung durch, damit es sie in einigen Jahren finden kann, und wir sind auf dem Weg. Das Abrufen eines im letzten Jahr bereitgestellten OsmoSamplers ist ebenfalls recht einfach. Wir folgen einem GPS-Punkt, wo er sein sollte, und fischen mit einer Metallstange herum, bis wir das vertraute Gefühl einer Milchkiste erreichen. Wenn alles reibungslos verläuft, dauert der gesamte Vorgang beeindruckende fünf Minuten.
Während OsmoSampler einfach zu implementieren und kostengünstig zu bauen sind (Material für einen kostet etwa 1.000 US-Dollar), ist es eine andere Geschichte, die Sampler dahin zu bringen, wo sie sein müssen. Ein Hubschrauber für nur einen Tag zu mieten, kann 10.000 US-Dollar kosten, sagt Wheat. Das Team muss auch die Kosten für die Ausrüstung des Aurora Research Institute (ARI) von Inuvik berücksichtigen, dessen Heimathafen an das Aurora College angegliedert ist und in dem Boote, Laborräume sowie andere Werkzeuge und Sicherheitsausrüstungen gemietet werden, die zur Überwindung von Hindernissen erforderlich sind, die bei der Arbeit in einem Krankenhaus zu erwarten sind Remote-Umgebung.
Und wir sind auf jeden Fall auf Hindernisse gestoßen. An meinem ersten Tag auf einem Seitenkanal des Mackenzie River stießen wir mit drei Teammitgliedern auf einen Biberdamm, der sich über die gesamte Breite des drei Meter breiten Kanals erstreckte. Meistens unter Wasser getaucht und ohne ansässigen Biber in Sicht, bestand die Konstruktion aus dicken Stöcken von umliegenden zahnstocherähnlichen Bäumen, die zu hoch aufgetürmt waren, als dass wir sie passieren konnten.
"Oh, Biber", sagt Hadley McIntosh, ein Doktorand in Umweltchemie an der University of Maryland, der diesen Weg zuvor gegangen war.
Das Team sah dieses Hindernis voraus und machte sich mit einer Handsäge bereit.
„Ich bin dabei“, sagt Wheats Techniker Trevor Fournier, der in Wathose gekleidet aus dem Motorboot springt und uns über die untergetauchten Baumstämme manövriert, während Lesacks Doktorand Mitchell Bergstresser den Motor anhebt.
Wir kommen über den Damm, ohne die Säge zu brauchen. Aber dann stellen wir fest, dass der Motor nicht anspringt. Ich schaue von Angesicht zu Angesicht und versuche, den Schweregrad der Situation über die Körpersprache zu beurteilen. Jeder scheint ziemlich ruhig zu sein; Schließlich haben wir (irgendwie) hier draußen einen Mobilfunkdienst und könnten bei Bedarf Hilfe anfordern. Aber alles was ich denken kann war, dass wir mehr als eine Stunde flussaufwärts von Inuvik gefahren waren und nun viele Meilen von jeder Zivilisation entfernt waren, im Gebiet der besten Grizzlybären.
Der Rest des Teams scheint von dem Vorfall unbeeindruckt zu sein. Nach einer Stunde der Fehlersuche und mit einem neuen Paar installierter Zündkerzen fahren wir weiter, und Fournier springt heraus und schleppt uns mehrmals über die flachen Segmente des Kanals. Als wir endlich den See erreichen, auf den wir zusteuern, zeigt McIntosh fröhlich auf das Wasser neben dem Boot.
"Bubbles", sagt sie mit einem Lächeln.
Die Methanblasen stammen aus zwei verschiedenen Quellen in diesen Seen, erklärt McIntosh. Sie können aus tiefen unterirdischen Erdgasbecken austreten und durch Risse im Boden sprudeln, die in der Vergangenheit meterweise von gefrorenem Boden gegen die Atmosphäre abgedichtet waren. Während dieser Boden auftaut, sickert Methan aus, ein Phänomen, das bereits in diesem Delta sowie in Alaska, Grönland und anderen Teilen der Arktis beobachtet wurde.
Das Auftauen selbst wird auch zu einer Methanquelle, da es organisches Material enthalten kann, von dem sich Mikroben ernähren können - und Methan ist ein Nebenprodukt von Mikroben, die ihre Nahrung verbrauchen. McIntosh vergleicht diesen Prozess mit den Mikroben, die einen aufgetauten Hamburger essen. "Es ist einfacher, einen Hamburger als einen Eiswürfel zu essen", sagt sie. "Da immer mehr Hamburger auftauen, kann möglicherweise mehr Methan produziert werden."
Mitchell Bergstresser steuert uns einen Seitenkanal des Mackenzie River hinunter, in dem Bäume zusammensacken. (Laura Poppick) …
In Westkanada und Alaska wird das Wort "Permafrost" schnell zu einer Fehlbezeichnung. Immer mehr taut der Permafrost in dieser Region auf - einem der Orte mit der schnellsten Erwärmung in der Arktis. Die Wintertemperaturen sind in den letzten 50 Jahren um alarmierende 3 bis 4 Grad Celsius gestiegen, und der Permafrost ist seit den 1980er Jahren nach Norden geschlichen und hat sich laut einem Bericht des Arctic Monitoring and Assessment Program um etwa 2 Grad Celsius erwärmt.
Dies ist nicht nur eine Herausforderung für die Menschen und die Tierwelt, die hier leben, sondern trägt auch erheblich zur Erwärmung bei, die das Auftauen im globalen Maßstab verursacht. Leider wurde der immer dramatischer werdenden Veränderung nicht mit mehr, sondern mit weniger Bundesmitteln für die Klimawissenschaft begegnet, erklärt Wheat, als wir um den See herumschiffen, zu dem wir einige Tage später geflogen sind.
In diesem Jahr werden mit dem vorgeschlagenen Bundeshaushalt die EPA-Mittel um 31 Prozent gekürzt, was sich auf andere Finanzierungsquellen auswirken wird, so Wheat. "Wenn die EPA getroffen wird, ist das erste, was wirklich getroffen wird, die gesamte Universitätsfinanzierung", sagt Wheat. Wenn die Finanzierung der Universitäten von einer Agentur abnimmt, fluten die Zuschussanträge andere Agenturen wie die National Science Foundation, die dann wettbewerbsfähiger werden.
Um sicherzustellen, dass ihre Arbeit im Mackenzie River Delta fortgesetzt wird, erwartet Wheat, dass zunehmend private Stiftungen und nicht die Bundesregierung für die Finanzierung in Betracht gezogen werden, einschließlich der WM Keck- und Gordon- und Betty Moore-Stiftungen. Aber er befürchtet, dass der Mangel an staatlicher Finanzierung die nächste Generation von Wissenschaftlern schädigen wird, die möglicherweise nicht die Fähigkeiten erwerben, die sie erwerben, wenn sie auf dem Feld arbeiten, wenn sie nicht in einem Klassenzimmer sitzen, "aber tatsächlich auf dem Feld etwas tun". er sagt.
Ich rudere uns gegen den Wind, während Wheat einen im Sommer zuvor eingesetzten OsmoSampler ausfischt. "Es ist eine riesige Kurzsichtigkeit des Bildungssystems", sagt er kopfschüttelnd.
Trevor Fournier (rechts) und die Doktoranden Mitchell Bergstresser (links) und Hadley McIntosh (Mitte) arbeiten zusammen, um einen OsmoSampler aus einem See zu heben, in dem er seit einem Jahr gesessen hat. (Laura Poppick) …
Diese Art der breiten Zusammenarbeit ist entscheidend für die Bewältigung der wachsenden Probleme, die der Klimawandel für die Menschen im Norden mit sich bringt, sagt Steve Kokelj, ein Permafrostforscher des Northwest Territories Geological Survey. "Wir haben einige dringende Probleme", sagt Kokelj. "Ich möchte, dass andere Leute, die klug und gut ausgestattet sind, über Probleme nachdenken, die für den Norden wichtig sind."
Kokelj warnt jedoch auch davor, dass diese Forschung mehr denn je an die im Norden lebenden Gemeinden gebunden sein muss, die ihren Lebensstil anpassen müssen, da der Klebstoff, der ihre Landschaft zusammenhält, nicht mehr funktioniert.
„Wenn die gesamte Forschung darauf abzielt, globale Klimamodelle zu unterstützen oder Dinge zu betrachten, die globaler Natur sind, dann schafft man eine Trennung zwischen dem, was das Forschungsbemühen in der Region ist, und der Frage, wie es sich tatsächlich auf Sie auswirkt“, sagt Kokelj . "Das Letzte, was wir wollen, ist, diese Trennung zwischen Wissenschaft und Öffentlichkeit aufrechtzuerhalten."
In Inuvik arbeiten Lesack und Kollegen auf verschiedene Weise mit den einheimischen Gemeinden zusammen, um sicherzustellen, dass ihre Arbeit relevant bleibt. Sie müssen von Anfang an die Erlaubnis des Stammesrats der Gwich'in einholen - eine weitere prominente Gruppe in Inuvik neben den Inuvialuit -, um Forschungen auf ihrem Land durchzuführen. Das Team hat auch Vorträge innerhalb der Community gehalten, um ihre Ergebnisse zu erläutern, und lokale Sommerstudenten engagiert, um an Feld- und Laborarbeiten teilzunehmen.
Elias, der Ältere der Inuvialuit, hat im Laufe der Jahre Zeit als Feldassistent verbracht, um Wissenschaftlern in der Region Sicherheit zu bieten und sie zu beraten, und sagt, dass die Beziehung zu Wissenschaftlern in der Heimat jetzt besonders wichtig ist, da sich jeder im Norden an den raschen Wandel gewöhnt. "Es müssen beide Wissenschaftler und wir zusammenarbeiten", sagt er. "Es muss jeder sein."
Trotzdem sehen einige Gwich'in-Leute Klimaforscher anfangs mit Besorgnis, so Robert Charlie, Direktor der Gwich'in-Dienste beim Gwi'chin Tribal Council. Er sagt, dass Einheimische seit Jahrzehnten über den Klimawandel sprechen und sich wundern, warum Wissenschaftler das, was sie bereits wissen, ständig studieren.
Dennoch lobt er bestimmte Aspekte der Forschung, einschließlich der Möglichkeiten, die es jungen Eingeborenen bietet, als Feldassistenten auf das Land zu gehen. "Einige junge Leute haben nicht mehr die Möglichkeit, aufs Land zu gehen. Dies ist eine gute Gelegenheit, sich mit einigen Gegenden vertraut zu machen, in denen ihre Vorfahren möglicherweise Zeit verbracht haben", erklärt Charlie.
Umgekehrt sagen die Wissenschaftler selbst, dass sie von der Zusammenarbeit mit diesen jungen Menschen profitieren, die Neugier, Energie und ihre eigenen Erfahrungen mitbringen und im Norden leben.
"Es kann eine wechselseitige Kommunikation sein", sagt Lesack. Er fügt hinzu, dass er auf traditionelle Wissensquellen von einheimischen Ältesten zurückgegriffen hat, um Informationen über Eisveränderungen auf dem Fluss zu erhalten, die er sonst nicht hätte wissen können. Er hofft, seine Arbeit mit Einheimischen in Zukunft weiter ausbauen zu können und möglicherweise ein langfristiges Umweltüberwachungsprogramm mit ihnen einzurichten. "Es könnte uns erlauben, Fragen zu beantworten, die wir sonst nicht beantworten könnten."
Als ich mit dem älteren Elias in seinem Auto auf einem schlammigen Feld in Inuvik sitze, unterstreicht er, wie wichtig es ist, zusammenzuarbeiten, um den arktischen Wandel anzugehen. „Anfangs war es schwer zu akzeptieren, wir dachten, es würde nie passieren“, sagt Elias über den Klimawandel. "Aber es ist wahr."
Wissenschaftler und Einheimische müssen jetzt mehr denn je zusammenarbeiten, um diese Probleme anzugehen.
"Mein Gefühl ist, dass wir Hand in Hand arbeiten müssen", sagt er. "Wir müssen zusammenarbeiten - denn die Veränderung kommt die ganze Zeit."
