https://frosthead.com

С намаляването на федералните фондове учените по климата се обръщат към необичайни партньорства за изучаване на метан в затопляща се Арктика

Слънчев ден е през август и аз хвърлям в хеликоптер с двама учени високо над делтата на река Макензи в Канада. Докато нарязваме няколко мили на север по-близо до Северния ледовит океан, надничам през прозореца, опитвайки се да хвърля поглед върху величествения мускокс, мечки гризли или други животни, които създават дома си сред разпръснатите канадски гори от шипови д-р Сеуски дървета.

Харизматичните бозайници обаче не са това, за което сме тук. Геохимикът Джеф Пшет и техникът му Тревър Фурние от Университета на Аляска Феърбанкс търсят нещо далеч по-изтънчено в изненадващо буйния пейзаж отдолу: „Мехурчета“, казва Пшеница, сочейки едно от буквално хилядите езера под нас. "Това е езерото, при което ще отидем."

Разбира се, те може да не са толкова вълнуващи, колкото гризли. Но тези мехурчета са пълни с метан, а Пшеница и Фурние са тук като членове на по-широко международно сътрудничество, опитващи се да измерват количеството на този мощен парников газ, който се измъква от езерата. Това е четвъртото пътуване на пшеницата до региона от 2014 г. насам, където той изучава проследяваните количества метали в езерната вода и утайките, които могат да дадат информация за натрупването на метан. През останалата част от годината двойката работи предимно заедно по дълбоководни проекти.

Измислянето колко точно метан напуска езерата е от решаващо значение. Макар и по-малко разпространен в атмосферата от въглеродния диоксид, метанът е приблизително 30 пъти по-мощен от топлинно улавящ газ и вече представлява около една шеста от скорошното затопляне на климата според НАСА. Освен това, за всяка степен, в която температурата на Земята се повишава, метанът, постъпващ в атмосферата от микроорганизми в езера и влажни зони, се очаква да се увеличи - като по този начин влоши цялостния проблем.

В канадския Арктика този газ се натрупва в езерата всяка зима под плътен капак лед. Ела пролетта, този капак се стопява и метанът изтича във въздуха отгоре. Умножете този ефект върху изумителните 55 000 езера в тази масивна делта - една от най-големите в Арктика - и теглото на парниковите газове, изгарящи всяка година, може да балон до 10 тераграма.

За справка, това е теглото на повече от 1 милион слона.

„Това би било много значителна част от световния поток на метан към атмосферата, идваща само от тази една делта”, казва Бет Оркут, океанограф от Бигелоу Лаборатория за океански науки в Източен Бутбей, Мейн и един от сътрудниците на Пшеницата.

Оркут казва "би", тъй като тя и нейният екип смятат, че климатичните модели може сериозно да подценяват ролята, която метанът в тази делта играе в глобалното затопляне на климата. В резултат на това те смятат, че работата им има сериозна спешност. И въпреки това, докато затоплянето в този регион се ускорява - с нарастване на пътища и общности, които се карат да осигурят сградите си на размразяваща се територия, федералното финансиране за климатични изследвания става все по-трудно.

За да създаде своя проект, екипът предприема уникално съвместен подход, който включва американски и канадски изследователи в областта на геологията, микробиологията, лимнологията (изследването на езерата) и океанографията. Всички тези изследователи са в тясна връзка с местните общности в канадските северозападни територии. „Смятам, че е необичайно учен за дълбоки море да се включва в арктически езера“, казва Ланс Лезак, член на екипа и лимнолог от университета „Саймън Фрейзър“ в Британска Колумбия, визирайки Orcutt и Wheat. „Но партньорството има много смисъл да отговаряме на въпроси, на които не успяхме да отговорим по друг начин.“

Обединяването на силите по този начин използва средства, знания и опит, добавя Лесак. Всъщност много изследователи казват, че подобно творческо сътрудничество може да бъде най-обещаващият път, тъй като климатолозите се борят да продължат да работят в една от най-бързо променящите се среди. Което е добро, защото с намаляването на федералните фондове, тези изследователи и общности може да нямат друг избор, освен да се обединят.

Тревър Фурние събира водна проба в езеро, до което хеликоптерирахме във външната делта на река Макензи. Тревър Фурние събира водна проба в езеро, до което хеликоптерирахме във външната делта на река Макензи. (Лора Попик)

...

Докато летим в Инувик, отдалечен град от 3 000 души и домашната база на екипа, аз съм засегнат от горящия мирис на горски пожар, идващ от разстояние. Следобедната жега достига близо 80 градуса по Фаренхайт, което няма да изстине много при 24-часовата слънчева светлина, която характеризира арктическото лято. Но говорете с местните и те казват, че подобни топлинни вълни стават все по-често срещани през последните години.

Алберт Елиас, старейшина, който е инувиалуит, или западноканадски инуит, израснал в лов на сушата. Той казва, че времето на ловните сезони драматично се е изместило през живота му, като пролетното лов на карибу започва месец по-рано, отколкото преди, а есенният леден риболов започва месец по-късно. Стигането до и от ловни площадки също стана по-опасно.

„Има много ерозия на брега и в делтата и навсякъде. Наистина е лошо ”, казва Елиас.

Учени като Лесак започват да се обръщат към туземци, които не са учени като Илия, които живеят в региона целогодишно, вече са усетили въздействието на затоплянето и имат собствени интимни познания за земята, които ще помогнат да завържат парчетата от затоплящия пъзел заедно.

Lesack изучава езера в региона всяка година от 1989 г. Тези езера варират в размер от по-голямо от футболно игрище до размера на половин тенис корт и се извиват във форми, наподобяващи странни органи на тялото. Поразително забележителният пейзаж е уникален за Арктика и създаде биологична гореща точка за хиляди гнездящи мигриращи брегове, карибу, арктически чарове и други животни.

Лесак е открил, че времето на разпадането на лед на река Макензи и околните езера също е станало по-рано, откакто е започнал да изучава региона. Многобройните езера се образуват в резултат на така нареченото застудяване на лед по реката, което се случва всяка извор. В този процес ледът се разцепва от по-топлия юг на север - в същата посока, по която тече реката, създавайки язовир, докато се натрупва надолу по течението.

Това изпраща вълна от лед, която прогресивно се разрушава и се придвижва към Северния ледовит океан, казва Лесак. „Когато това се случи, водата се връща назад зад леда и се премества във всички тези канали“, където се влива в езера, добавя той.

Orcutt и Wheat се обединиха с Lesack, за да проучат този регион през последните години, като донесоха със себе си иновативно, но просто устройство за вземане на проби за вода, наречено OsmoSampler, което използват за своите несвързани проучвания в дълбочина. Способно да събира непрекъснати водни проби в продължение на месеци или години без източник на енергия, това устройство се състои от серпентина от тясна тръба с диаметър около 1 милиметър, свързана с така наречената осмотична помпа. Помпата - свързана с цип с намотката в пластмасова щайга за мляко - съдържа камери за сладка и солена вода, разделени от мембрана.

Изобретен от изследователя Ханс Янаш от Научния институт за аквариум в Монтерей Бей през 90-те години, основните предимства на OsmoSampler е неговата простота и способността да събира непрекъснати водни проби без мощност. Всеки ден сладководната вода се просмуква нагоре в камерата за солена вода чрез осмоза, пасивно издърпвайки водата от околната среда през другия край на тясната тръба.

„В тези отдалечени райони би било напълно непрактично някой да излиза веднъж седмично, за да върши подобен вид работа“, казва Оркут. „Така че това е ползата от това, което се опитваме да направим.“

Methane_Image_8.jpg Езерата в делтата на река Макензи колективно заемат 50 процента от сушата в делтата. (Лора Попик)

...

През няколко дни през август се присъединих към екипа и в събирането и разполагането на тези проби на езера в близост до Инувик и други във външната делта, достъпни само от хеликоптер.

Разгръщането е приятно просто. Член на екипа взема GPS отчитане и измерване на дълбочината на водата, така че да могат да го намерят след години и ние сме на път. Извличането на OsmoSampler, разгърнато миналата година, също е доста просто. Следваме GPS точка до мястото, където трябва да бъде, и ловим риба наоколо с метален прът, докато не уцелим познатото усещане за щайга за мляко. Когато всичко върви гладко, целият процес отнема внушителните пет минути.

Но докато OsmoSamplers са лесни за разполагане и евтини за изграждане (материалите за един струват около 1000 долара), всъщност стигането на пробите до мястото, където трябва да бъде, е друга история. Наемането на хеликоптер само за един ден може да струва 10 000 долара, казва Пшеница. Екипът също трябва да отчита разходите за оборудване в Изследователския институт на Aurora (ARI) на Inuvik, тяхната домашна база, която е свързана с Aurora College, където наемат лодки, лабораторно пространство и други инструменти и съоръжения за безопасност, необходими за преодоляване на очакваните препятствия при работа в отдалечена среда.

И със сигурност срещнахме препятствия. В първия ми ден на страничен канал на река Макензи с трима членове на екипа попаднахме на язовир бобър, обхващащ цялата ширина на канала с ширина 10 фута. Конструкцията се състоеше от дебели пръчици от околните дървета, наподобяващи клечки за зъби, натрупани прекалено високо, за да преминем под вода и без да се вижда жив бобър.

„О, бобри“, казва Хадли Макинтош, кандидат на докторант по химия на околната среда в Университета в Мериленд, който преди това е бил по-надолу.

Предвиждайки това препятствие, екипът дойде подготвен с ръчна резачка.

"Аз съм на това", казва техникът на Пшеница Тревър Фурние, облечен в гърдите, докато той изскочи от моторната лодка и ни маневрира над потопените трупи, докато абитуриентът на Лесак Мичъл Бергстресер повдига мотора.

Преминаваме язовира, без дори да се нуждаем от триона. Но тогава откриваме, че двигателят няма да започне. Гледам от лице в лице, опитвайки се да преценя тежестта на ситуацията чрез езика на тялото. Всички изглеждат доста спокойни; в края на краищата, ние (по някакъв начин) имаме обслужване на клетки тук и можем да се обадим за помощ, ако е необходимо. Но всичко, което мога да си помисля, беше, че бяхме лодили повече от час нагоре от Инувик и сега се намирахме на много мили от всяка цивилизация, на територията на основния гризли.

Останалата част от екипа изглежда неприятна от инцидента. След час на отстраняване на неизправности и с инсталиран свеж чифт свещи, ние се движим напред, като Fournier изскочи и ни тегли няколко пъти през плитките сегменти на канала. Когато най-накрая стигнем до езерото, към което се отправяме, Макинтош радостно посочва водата до лодката.

„Мехурчета“, казва тя с усмивка.

Метановите мехурчета идват от два различни източника в тези езера, обяснява Макинтош. Те могат да изтичат от дълбоки подземни басейни с природен газ, бълбукащи през цепнатини в земята, които исторически са запечатани от атмосферата с метри замръзнала земя. Тъй като тази земя се размразява, метанът прониква, явление, което вече е наблюдавано в тази делта, както и в Аляска, Гренландия и други части на Арктика.

Самото размразяване също се превръща в източник на метан, тъй като може да съдържа органичен материал, с който микробите могат да се хранят - а метанът е страничен продукт на микробите, които консумират храната си. Макинтош оприличава този процес с микробите, които ядат размразен хамбургер. „По-лесно е да хапнете хамбургер, отколкото кубче лед“, казва тя. „Тъй като има повече размразяване на хамбургери, има потенциал да се произвежда повече метан.“

Methane_Image_5.jpg Мичъл Бергстресър ни насочва по страничен канал на река Макензи, като дърветата се спускат в реката. (Лора Попик)

...

В Западна Канада и Аляска, думата "вечна замръзване" бързо се превръща в неправилно значение. Все повече и повече вечна замръзване се размразява в този регион - едно от най-бързо затоплящите се места в Арктика. Зимните температури са се повишили с тревожните 3 до 4 градуса по Целзий през последните 50 години, а вечната слана е пропълзяла на север и е затопляла с около 2 градуса по Целзий от 80-те години на миналия век, според доклад на Арктическата програма за мониторинг и оценка.

Това не само предизвиква живота на хората и дивата природа, които създават дом тук, но също така допринася сериозно за затоплянето, причиняващо размразяването в световен мащаб. За съжаление, все по-драматичната промяна е посрещната не с повече, а с по-малко федерално финансиране за науката за климата, обяснява Пшеница, докато катерим около езерото, с който хеликоптерирахме няколко дни по-късно.

Тази година предложеният федерален бюджет съкращава финансирането на СИП с 31 процента, което ще има домино ефект върху други източници на финансиране, казва Пшеница. „Когато EPA бъде ударен, първото нещо, което наистина се удря, е цялото финансиране от университета“, казва Пшеница. Тъй като финансирането на университети от една агенция намалява, заявленията за безвъзмездни средства заливат други агенции, като Националната научна фондация, които след това стават по-конкурентни.

За да гарантира, че работата им в делтата на река Макензи продължава, Wheat очаква все повече да търси частни фондации, а не федералното правителство за финансиране, включително фондациите WM Keck и Gordon и Betty Moore. Но той се притеснява, че липсата на държавно финансиране ще навреди на следващото поколение учени, които може да не получат уменията, събрани, като излязат на полето, които не идват от заседанието в класната стая, „а всъщност в полето правят нещо“, той казва.

Направам ни срещу вятъра, докато пшеницата извежда OsmoSampler, разположен преди лятото. „Това е огромно късогледство на образователната система“, казва той и поклаща глава.

Methane_Image_4.jpg Тревър Фурние (вдясно) и аспирантите Мичъл Бергстресер (вляво) и Хадли Макинтош (в средата) работят заедно, за да издигнат OsmoSampler от езеро, в което седи от една година. (Лора Попик)

...

Тези видове широко сътрудничество са от решаващо значение за решаването на все по-важните проблеми, които климатичните промени поставят пред хората, живеещи на север, казва Стив Кокел, изследовател на вечна замръзване от Геологическото изследване на Северозападните територии. „Имаме някои сериозно належащи проблеми“, казва Кокел. „Искам други хора, които са ярки и с достатъчно ресурси, да мислят за важни за севера проблеми.“

Но Кокел също предупреждава, че сега, повече от всякога, това изследване трябва да се връзва към общностите, живеещи на север, които се нуждаят от коригиране на начина си на живот, тъй като лепилото, което държи заедно пейзажа им, се отменя.

„Ако всички изследвания, които се правят, са за подхранване на глобални климатични модели или разглеждане на неща, които са от глобално естество, вие създавате прекъсване между това, което начинанието на изследване е в местната област, как това всъщност влияе на вас“, казва Кокел, „Последното нещо, което искаме, е да продължим това разединение между науката и обществеността.“

В Inuvik, Lesack и неговите колеги работят с местните общности по няколко начина, за да се уверят, че работата им остава актуална. Тръгвайки, те трябва да получат разрешение от Племенния съвет на Гвичин - друга видна група в Инувик в допълнение към Инувиалуит - да провеждат изследвания на своите земи. Екипът също е изнасял лекции в рамките на общността, за да обясни своите открития, и е наел местни летни студенти за участие в полеви и лабораторни работи.

Елиас, старейшината на Инувиалуит, през годините е прекарал време като помощник на полето, предоставяйки услуги за безопасност и насоки на учени в региона и казва, че родните отношения с учените са особено важни сега, тъй като всички на север се приспособяват към бързите промени. "Трябва да бъдем и учени, и ние да работим заедно", казва той. "Трябва да бъдем всички."

Въпреки това, някои хора от Gwich'in първоначално гледат на климатолозите с опасение, според Робърт Чарли, директор на Gwich'in Services към племенния съвет на Gwi'chin. Той казва, че местните хора говорят за изменението на климата от десетилетия и се чуди защо учените продължават да изучават това, което вече знаят, че се случва.

Все пак той аплодира някои аспекти на изследването, включително възможностите, които предоставя на младите туземци да излязат на сушата като полеви помощници. „Някои млади хора вече нямат възможност да излязат на сушата, така че това е добра възможност да се докоснат до базата с някои от районите, където техните предци може да са прекарали време“, обяснява Чарли.

И обратно, самите учени казват, че имат полза от работата с тези млади хора, които носят любопитство, енергия и собствен опит, живеещи на север.

„Това може да бъде двупосочна комуникация“, казва Лезак. Той добавя, че е използвал източници на традиционни знания от местните старейшини за информация, свързана с промените в разпадането на лед на реката, която иначе нямаше да знае. Той се надява да продължи да разширява работата си с местните жители в бъдеще, като потенциално ще създаде дългосрочна програма за мониторинг на околната среда с тях. „Може да ни позволи да се справим с въпроси, които иначе не бихме могли да решим.“

Докато седя с по-възрастния Елиас в колата му, гледайки над кално поле в Инувик, той отговаря на важността да работим заедно за справяне с промените в Арктика. „В началото беше трудно да приемем, мислехме, че това никога няма да се случи“, казва Елиас, като говори за изменението на климата. "Но това е истина."

Сега, повече от всякога, учените и местните жители трябва да работят заедно за решаването на тези проблеми.

„Усещам, че трябва да работим ръка за ръка“, казва той. „Трябва да работим заедно, защото промените идват непрекъснато.“

С намаляването на федералните фондове учените по климата се обръщат към необичайни партньорства за изучаване на метан в затопляща се Арктика