Permafrost
Het ontdooien van permanent bevroren grond doet zich niet alleen voor in streken als Siberië. Ook in de Alpen, waar berghellingen door permafrost bijeen gehouden worden, is het verschijnsel waarneembaar. De kans op aardverschuivingen en lawines wordt daardoor groter.
Het verschijnsel permafrost
Permafrost, permanent bevroren ondergrond, neemt wel 25% van het landoppervlak van de aarde in beslag. Officieel is er sprake van permafrost als de bodemtemperatuur gedurende twee of meer aaneengesloten jaren beneden de 0 graden Celsius blijft. Met andere woorden, bij permafrost is het gehele jaar de bodem bevroren waardoor het water in de bodem ook bevroren is. Dit bevroren water zorgt ervoor dat stenen in de bodem als het ware aan elkaar vast gekit zijn. We kennen het verschijnsel vooral van de Arctische en subarctische gebieden. In de toendra¹s ontdooit in de zomer alleen de bovenste grondlaag. De bevroren onderlaag blijft intact en dus ondoordringbaar, zodat het dooiwater niet weg kan lopen. Daarom zijn zulke gebieden¹s zomers zeer drassig. 's Winters bevriest die natte laag weer. De dikte van de bevroren onderlaag kan in Siberië wel 1500 meter bedragen.Een bijzondere eigenschap van permafrost is het vermogen om planten en dieren te conserveren. In Siberië komen complete mammoeten uit het ijs tevoorschijn. In landen als Alaska en Canada heeft men zich aan de permafrost aangepast. Mede door de bodemvondsten in die landen (olie en gas) heeft men manieren willen vinden om op permafrost te werken en zelfs te wonen. Men onderheit de gebouwen door palen in de bevroren onderlaag te drijven. Eenvoudig is dit niet: permafrost is wel sterk maar ook kwetsbaar. Als er dooi optreedt, verliest de laag al gauw zijn stevigheid. Gebouwen moeten aan de onderkant dus goed geïsoleerd worden om te voorkomen dat warmte naar beneden wordt afgevoerd.
Het ontstaan van permafrost
Permafrost ontstaat simpel gezegd als er meer grond in de winter bevriest dan er 's zomers weer ontdooit. Als dat namelijk het geval is, 'groeit' de permafrostlaag. Deze groei kan duizenden jaren aanhouden. Op een gegeven ogenblik stopt het proces van bevriezing omdat de laag zo dik is geworden dat er een evenwicht ontstaat tussen de toevoer van warmte uit de aardkorst zelf en het warmteverlies aan de bovenkant.
Alpine permafrost
Permafrost doet zich ook in minder noordelijk gelegen streken voor, namelijk in hooggelegen gebieden (gebergte of hoog gelegen vlaktes). Dit type permafrost wordt alpine permafrost genoemd. Er is over dit verschijnsel nog niet zo heel veel bekend. Hoe zuidelijker de breedtegraad, hoe groter de hoogte waarop permafrost verschijnt. Alpine permafrost doet zich voor boven de 2500 meter. Er is in hoge bergen dus een permanent bevroren kern aanwezig.
Het verdwijnen van permafrost
Al langer is aangetoond dat permafrost wereldwijd afneemt, zowel in dikte als in oppervlakte. Permafrost is een grondlaag die vaak dicht tegen smelten aan zit. Vaak is sprake van een subtiel thermisch evenwicht, zoals hierboven uitgelegd. De temperatuur van de atmosfeer hoeft dan niet zo heel veel warmer te worden om dat evenwicht te verstoren, waardoor de de permafrostlaag ontdooit. De warmte-afgifte aan de atmosfeer vermindert, waardoor de laag zelf warmer wordt. De alpine permafrost is eveneens aan het ontdooien. Bergen worden dus warmer van binnen.
Oorzaken
Als belangrijkste oorzaak voor het smelten van de permafrost noemen wetenschappers het broeikaseffect. De temperatuur in de atmosfeer is de afgelopen tien jaar met 0.2 graden gestegen. Die opwarming heeft effect op de temperaturen in de grond. Maar permafrost neemt niet alleen af door 'global warming', het draagt er ook aan bij. De permafrost op de Noordpool heeft eeuwenlang gefungeerd als een soort opslagplaats voor diverse gassen. Als deze bodems nu langzaam ontdooien, verwachten wetenschappers dat er ongekende hoeveelheden broeikasgassen (methaan en kooldioxide) vrij zullen komen - en dat zal dan weer het proces van de opwarming van de aarde versnellen.
Gevolgen
Als de opwarming van de grond in de bergen doorzet, zal dat enorme gevolgen voor bewoning en toerisme kunnen hebben. De aanwezigheid van bevroren grond is namelijk een belangrijke factor voor de stabiliteit van steile hellingen. Permafrost hellingen die langzaam ontdooien, worden instabiel. Ook rotsmassa's die doortrokken zijn met ijsaders, kunnen brokkelig worden als dat ijs smelt. Aardverschuivingen en steenlawines kunnen het gevolg zijn. Er doet zich nog een probleem voor: veel kabelbanen en liften hebben hun funderingen in de permafrost laag. De stabiliteit van die installaties neemt natuurlijk af als die laag zwakker wordt. Bovendien zouden de stalen masten die in de permafrost verankerd zijn de zonnewarmte die zij ontvangen wel eens door kunnen geven naar beneden (dit wordt nog onderzocht).
De combinatie van een grondtemperatuur maar net beneden het vriespunt en veel ijsmassa in de rotsen maakt alpine permafrost kwetsbaar, zelfs voor kleine klimaatsveranderingen. Met name de Alpen vormen een risicogebied: er wonen veel mensen, vaak dicht onder permafrost zones, en de berghellingen zijn er steil.
Onderzoek in de Alpen
De grondtemperatuur in de bergen is in de afgelopen honderd jaar gestegen met 2 graden. Dat de temperatuur in de ondergrond toeneemt is dus geen nieuw verschijnsel. Maar uit een boring in de bergen nabij Sankt Moritz is gebleken dat de temperatuur van de grond in de afgelopen vijftien jaar is gestegen met 0.5 tot 1 graad. Dit tempo ligt opeens veel hoger! De permafrostgrens is daarmee ook opgeschoven: de afgelopen 100 jaar is die grens met zo'n 150 tot 200 meter gestegen. De opwarming van de grond wordt overigens niet alleen veroorzaakt door een hogere luchttemperatuur maar ook door de grotere hoeveelheid sneeuw die er valt (een sneeuwdek isoleert en beschermt de bodem tegen vorst) en door het terugtrekken van de gletschers (het op die manier vrijgekomen gesteente kan meer zonnewarmte opnemen).
PACE project
Het PACE (Permafrost And Climate in Europe) project is een gezamenlijke onderneming van de Europese Unie en de Zwitserse overheid. Het project is eind 1997 gestart met als doel: het onderzoeken van veranderingen in de bevroren bodem door de opwarming van de atmosfeer. In geheel Europa werden daartoe gaten tot zo'n 100 meter diepte in de permafrost geboord. Men wil onderzoeken hoe dik de lagen permafrost zijn, hoe koud ze zijn en of zich temperatuurschommelingen voordoen. Ook wil men bekijken welke effecten het verlies van permafrost heeft, en welke berggebieden er mogelijk gevaar zullen lopen. Het project is nieuw en langetermijnvoorspellingen durft men nog niet te doen. Men zal gedurende de komende 10, 20 jaar metingen verrichten. Volgens de somberste prognoses zullen, als de opwarming van de alpine permafrost in het nu geregistreerde tempo doorzet, in de toekomst hele bergdorpen moeten worden verplaatst.
De leider van het PACE project zoekt de oorzaak voor enkele reeds opgetreden aardverschuivingen en steenlawines al in het ontdooien van alpine permafrost. Maar omdat totaal niet te zeggen is hoe ernstig eventuele aardverschuivingen zullen zijn en wanneer ze zullen optreden, worden de waarschuwingen van de wetenschappers tot dusver niet door iedereen serieus genomen.