Jorien Vonk, ERC Starting Grant

De impact van het onderzoek kan groot zijn. De meest recente schattingen van de invloed van ontdooide permafrost op het toekomstige klimaat lopen op tot 25% van onze uitstoot van broeikasgassen.
Jorien Vonk
Jorien Vonk

Zoals het hoort bij een onderzoeker die een ERC-starting grant ontvangt, heeft de getalenteerde aardwetenschapper Jorien Vonk grootse plannen. Zij stelt een multidisciplinair team samen waarmee ze de komende jaren ondergrondse dooi rond de poolcirkel onderzoekt. Die treedt soms geleidelijk, dan weer plotseling op. Wanneer de onderliggende permafrost het begeeft, slaan hele stukken bevroren land en ijs weg. De deels ontdooide sedimenten sijpelen via het grondwater richting vennen, rivieren en zee en geven broeikasgassen vrij. Vonk zal op basis van kwantitatieve metingen rond de Noordpool deze extra uitstoot in het water in kaart brengen. Het onderzoek kan grote gevolgen hebben voor de  huidige klimaatmodellen en de bijbehorende voorspellingen.
tekst: Youetta Visser

Afbraak permafrost

"Tot nu toe zijn de klimaatmodellen van IPCC vooral gebaseerd op dooi aan de oppervlakte. Maar in steeds heviger mate zien we dat ook in dieper gelegen delen dooi optreedt. Als deze permafrost voor 50 tot 80%  uit ijswiggen bestaat, gebeurt dat zo plotseling dat grote stukken van het landschap wegzakken. Het landschap vervormt dan tot een gigantische gatenkaas. De brokken ontdooide permafrost worden opgenomen in het grondwater of glijden onderlangs weg via stroompjes en rivieren en uiteindelijk naar zee. Veel bacteriën hebben water nodig om actief te worden. Tijdens het transport vindt dus afbraak plaats. Eenmaal bij zee zakt het organisch materiaal afkomstig uit de permafrost naar de bodem. Maar ook tijdens dat proces geeft het door afbraak CO2 en CH4 vrij. Mijn plan is nu om het proces in kaart te brengen, de hoeveelheid in te schatten en de invloed hiervan op het klimaat te modelleren." Om dat te doen gebruikt Vonk onder andere hydrologische- en biochemische onderzoeksmethoden en een nieuwe incubatiemethode. "Het begint altijd bij een idee. Ik zag in Siberië dat permafrost snel ontdooide en was benieuwd naar de impact ervan. Via satellieten werd deze dynamiek bevestigd. Vervolgens ben ik op zoek gegaan naar de manier waarop we dat wetenschappelijk verantwoord kunnen aantonen." Bij het onderzoek kan Vonk, als aanvulling op eigen veldwerk en monstername, gebruik maken van monsters van onderzoekers waarmee ze al eerder samenwerkte. "Zo kan ik de dynamiek in de loop van 10 tot 15 jaar in beeld brengen. Later kunnen zij weer van mijn gegevens gebruik maken."

Arctische rivieren

Er is nog weinig bekend over de afgifte van broeikasgassen via water. Het onderzoeksteam zal dus op verschillende plaatsen rond de Noordelijke IJszee onderzoek doen. "We onderzoeken een aantal grote arctische rivieren, zoals de Mackenzie rivier in Canada en doen metingen bij de kust, onder andere op een plek waar ik al eerder onderzoek heb verricht in Noord-Siberië. En we doen metingen in het Yukon gebied in Alaska." Om de dynamiek te doorgronden zal Vonk zowel tijdens het dooiseizoen als tijdens de winter metingen verrichten.

Barre omstandigheden

Bij de samenstelling van het onderzoeksteam let Vonk niet alleen op deskundigheid. "Tijdens de reizen en in het veld opereren we vaak onder zeer barre omstandigheden. Het is ijskoud en de elementen hebben vrij spel tijdens het boren door het ijs op de rivier. In de zomer kan het juist best warm zijn en de lucht en de toendra zijn dan bezaaid met muggen. De meetstations zijn vaak niet meer dan een leeg lokaal, een bed en een vrieskist voor de monsters. We incuberen zoveel mogelijk ter plekke, want we kunnen maar een klein deel in gedroogde vorm meenemen naar Nederland voor nader onderzoek. Ik zoek dus stoere onderzoekers die goed kunnen samenwerken."  Het team zal Vonk volgen naar de VU in Amsterdam, waar de aardwetenschapper vaste bodem vond. "Natuurlijk blijf ik samenwerken met onderzoekers van de Universiteit Utrecht, wat dat betreft is het een kleine wereld."

Particulate organic carbon

Vonk schuwt het grote werk niet. "Anderen doen onderzoek naar de kleine residuen in het water, de Dissolved Organic Carbon, ofwel DOC. Ik doe nu voor het eerst onderzoek naar de grotere stukken ontdooide permafrost, de particulate organic carbon: POC. Dat is veel diverser. De technieken moeten dus met grote precisie worden uitgevoerd." De aardwetenschapper is blij nu, na jaren van solo-onderzoek, budget te hebben om een eigen onderzoeksgroep op te zetten waarmee ze kan bijdragen aan het arctische onderzoek. "De impact van het onderzoek kan groot zijn. De meest recente schattingen van de invloed van ontdooide permafrost op het toekomstige klimaat lopen op tot 25% van onze uitstoot van broeikasgassen."