Det er en solrik dag i august, og jeg skyter høyt i et helikopter med to jordforskere høyt over Canadas Mackenzie River Delta. Når vi hugger flere mil nordover nærmere Polhavet, kikker jeg ut av vinduet og prøver å få et glimt av den majestetiske muskoxen, grizzlybjørnene eller andre dyr som gjør hjemmet sitt blant de spredte kanadiske skogene med pigge Dr. Seussian-trær.
Karismatiske pattedyr er imidlertid ikke det vi er her for. Geochemist Geoff Wheat og teknikeren hans Trevor Fournier fra University of Alaska Fairbanks leter etter noe langt mer subtilt i det overraskende frodige landskapet nedenfor: “Bubbles, ” sier Wheat og peker på en av bokstavelig talt tusen av innsjøer under oss. "Det er innsjøen vi skal."
Jada, de er kanskje ikke så spennende som grizzlies. Men disse boblene er fulle av metan, og hvete og Fournier er her som medlemmer av et større internasjonalt samarbeid som prøver å måle mengden av denne potente drivhusgassen som fiser ut av innsjøene. Dette er Wheates fjerde tur til regionen siden 2014, der han studerer spormengder av metaller i innsjøvann og sedimenter som kan gi informasjon om metanoppbygging. Resten av året jobber paret først og fremst sammen om dyphavsprosjekter.
Det er avgjørende å finne ut hvor mye metan som forlater innsjøene. Selv om det er mindre utbredt i atmosfæren enn karbondioksid, er metan omtrent 30 ganger kraftigere av en varmefangende gass, og har allerede stått for omtrent en sjettedel av den siste klimaoppvarmingen ifølge NASA. For hver grad som jordens temperatur stiger, forventes metan som kommer inn i atmosfæren fra mikroorganismer i innsjøer og våtmarker, og dermed forverres det totale problemet.
I det kanadiske arktiske området bygger denne gassen seg opp i innsjøene hver vinter under et tykt islokk. Kom våren, at lokket smelter og metan slipper ut i luften over. Multipliser denne effekten over de forbløffende 55 000 innsjøene i dette enorme deltaet - en av de største i Arktis - og vekten av klimagassen som sprekker ut hvert år kan ballong til så mye som 10 teragram.
Som referanse er det vekten til mer enn 1 million elefanter.
"Det ville være en veldig viktig del av den globale metanstrømmen til atmosfæren som bare kommer fra dette ene deltaet, " sier Beth Orcutt, en oseanograf ved Bigelow Laboratory for Ocean Sciences i East Boothbay, Maine og en av Wheates samarbeidspartnere.
Orcutt sier "ville", fordi hun og teamet hennes mener at klimamodeller kan være en alvorlig undervurdering av rollen som metan i dette deltaet spiller i den globale klimauppvarmingen. Som et resultat ser de at arbeidet deres har alvorlig haster. Og selv om oppvarmingen i denne regionen går fart - med veier som svinger og lokalsamfunn som krymper for å sikre bygningene sine på tining, er det blitt vanskeligere å få føderale finansieringer til klimaforskning.
For å bøye prosjektet sitt tar teamet en unik samarbeid tilnærming som inkluderer amerikanske og kanadiske forskere innen geologi, mikrobiologi, limnologi (studiet av innsjøer) og oseanografi. Alle disse forskerne er i nær tilknytning til innfødte samfunn i de kanadiske nordvestlige territoriene. "Jeg tror det er uvanlig at en dyphavsforsker er involvert i arktiske innsjøer, " sier Lance Lesack, teammedlem og limnolog ved Simon Fraser University i British Columbia, og viser til Orcutt and Wheat. "Men det er veldig fornuftig å svare på spørsmål vi ikke har klart å svare på noen annen måte, hvis vi samarbeider."
Å slå sammen krefter på denne måten utnytter midler, kunnskap og erfaring, legger Lesack til. Faktisk sier mange forskere at slike kreative samarbeid kan være den mest lovende veien fremover når klimaforskere kjemper for å fortsette å jobbe i et av verdens raskest forandrede miljøer. Noe som er bra, fordi med føderale midler som minker, kan disse forskerne og lokalsamfunnene ikke ha noe annet valg enn å slå seg sammen.
Trevor Fournier samler en vannprøve i en innsjø vi helikoptert til i ytre Mackenzie River Delta. (Laura Poppick) ...
Når vi flyr inn til Inuvik, en avsidesliggende by med 3000 mennesker og lagets hjemmebase, blir jeg rammet av den brennende lukten av skogbrann som kommer fra avstand. Ettermiddagsvarmen når nesten 80 grader Fahrenheit, som ikke avkjøles mye i det døgnåpne sollyset som kjennetegner den arktiske sommeren. Men snakk med lokalbefolkningen, og de sier at slike hetebølger har blitt mer vanlig de siste årene.
Albert Elias, en eldste som er Inuvialuit, eller vestkanadisk inuit, vokste opp på jakt på landet. Han sier at tidspunktet for jaktsesonger har dramatisk forskjøvet seg i hans levetid, med at våren på karibujakt startet en måned tidligere enn den pleide, og høstisfisket startet en måned senere. Det er også farligere å komme til og fra jaktterreng.
“Det er mye erosjon i bredden og på deltaet og overalt. Det er virkelig ille, sier Elias.
Forskere som Lesack begynner å nå ut til ikke-forskere innfødte som Elias som bor i regionen året rundt, allerede har følt virkningene av oppvarmingen, og har sin egen intime kunnskap om landet som vil bidra til å binde bitene av oppvarmingspuslespillet sammen.
Lesack har studert innsjøer i regionen hvert år siden 1989. Disse innsjøene varierer i størrelse fra større enn en fotballbane til størrelsen på en halv tennisbane, og kurver i former som ligner underlige organorganer. Det påfallende pockmarked landskapet er unikt for Arktis, og har skapt en biologisk hotspot for tusenvis av hekkende trekkstrender, karibu, røye og andre dyr.
Lesack har funnet ut at tidspunktet for isoppbrudd på Mackenzie-elven og de omkringliggende innsjøene også har blitt tidligere siden han begynte å studere regionen. De mange innsjøene dannes som et resultat av såkalt isstopp på elven som oppstår hver vår. I denne prosessen bryter is opp fra det varmere sør mot nord - i samme retning elven renner - og skaper en demning når den samler seg nedstrøms.
Dette sender en isbølge som gradvis brytes opp og beveger seg mot det arktiske hav, sier Lesack. "Når dette skjer, rygger vannet opp bak isen og beveger seg ut i alle disse kanalene, " der det renner ut i innsjøer, legger han til.
Orcutt og hvete har gått sammen med Lesack for å studere denne regionen de siste årene, og har med seg en nyskapende, men enkel, prøvetakingsenhet for vann som kalles en OsmoSampler som de bruker til ikke-relaterte dyphavstudier. Denne enheten er i stand til å samle kontinuerlige vannprøver over måneder eller år uten strømkilde, og består av en spole med smalt rør på omtrent 1 millimeter i diameter koblet til en såkalt osmotisk pumpe. Pumpen - zip-bundet med spolen i en plastmelkekasse - inneholder ferske og saltvannskamre atskilt med en membran.
Oppfunnet av forsker Hans Jannasch ved Monterey Bay Aquarium Research Institute på 1990-tallet, er de viktigste fordelene med OsmoSampler dens enkelhet og muligheten til å samle kontinuerlige vannprøver uten strøm. Hver dag sildrer ferskvann oppover i saltvannskammeret via osmose, og trekker passivt vann fra omgivelsene gjennom den andre enden av det trange slangen.
"I disse avsidesliggende områdene vil det være helt upraktisk for noen å gå ut en gang i uken for å gjøre denne typen arbeid, " sier Orcutt. "Så det er fordelen med det vi prøver å gjøre."
Innsjøer i Mackenzie River Delta tar samlet ut 50 prosent av landområdet innenfor deltaet. (Laura Poppick) ...
Over flere dager i august ble jeg med på teamet i både å samle og distribuere disse prøvetakerne på innsjøer nær Inuvik og andre i ytre delta, kun tilgjengelig med helikopter.
Distribusjonen er behagelig enkel. Et teammedlem tar en GPS-lesing og en vanndybdemåling slik at de kan finne den flere år fra nå, og vi er på vei. Å hente en OsmoSampler utplassert i fjor er også ganske grei. Vi følger et GPS-punkt til hvor det skal være, og fisker rundt med en metallstang til vi treffer den kjente følelsen av en melkekasse. Når alt går greit, tar hele prosessen imponerende fem minutter.
Men mens OsmoSamplers er enkle å distribuere og billige å bygge (materialer for en koster rundt $ 1000), er det faktisk en annen historie å få prøvetakerne dit de trenger å være. Å leie et helikopter på bare en dag kan koste 10.000 dollar, sier Wheat. Teamet må også faktorere kostnader for utstyr ved Inuviks Aurora Research Institute (ARI), deres hjemmebase som er tilknyttet Aurora College hvor de leier båter, laboratorieplasser og andre verktøy og sikkerhetsutstyr som kreves for å overvinne hindringer som forventes når de arbeider i et fjerntliggende miljø.
Og vi møtte absolutt hindringer. På min første dag ute på en sidekanal av Mackenzie-elven med tre medlemmer av teamet, kom vi over en beverdam som spenner over hele bredden på den 10 fot brede kanalen. Oftest nedsenket under vann og uten beboer i sikte, bestod konstruksjonen av tykke pinner fra omkringliggende tannpirkerlignende trær stablet for høyt til at vi skulle passere.
“Å, bever, ” sier Hadley McIntosh, en doktorgradskandidat i miljøkjemi ved University of Maryland som hadde vært på denne ruten før.
I forutsetningen om dette hinderet kom teamet forberedt med en handsaw.
“Jeg er inne på det, ” sier Wheat-teknikeren Trevor Fournier, kledd i brystvadder, mens han hopper ut av motorbåten og manøvrerer oss over de nedsenkte tømmerstokkene mens Lesacks utdannet student Mitchell Bergstresser løfter motoren.
Vi kommer over demningen uten engang å trenge sagen. Men så oppdager vi at motoren ikke vil starte. Jeg ser ansikt til ansikt og prøver å vurdere alvorlighetsgraden av situasjonen via kroppsspråk. Alle virker ganske rolige; når alt kommer til alt, har vi (på en eller annen måte) celletjeneste her ute og kan ringe om hjelp hvis nødvendig. Men alt jeg kan tenke var at vi hadde båtturer mer enn en time oppover fra Inuvik og nå var mange mil fra hvilken som helst sivilisasjon, i et prima grizzlybjørnens territorium.
Resten av teamet virker upåvirket av hendelsen. Etter en times feilsøking og med et nytt par tennplugger installert, kjører vi videre med Fournier som hopper ut og sleper oss flere ganger over de grunne delene av kanalen. Når vi endelig kommer til innsjøen vi er på vei til, peker McIntosh med glede mot vannet ved siden av båten.
"Bobler, " sier hun med et smil.
Metanboblene kommer fra to forskjellige kilder i disse innsjøene, forklarer McIntosh. De kan lekke ut av dype underjordiske bassenger med naturgass, boblende gjennom sprekker i bakken som historisk har blitt forseglet fra atmosfæren med meter frossent grunn. Når denne bakken tiner, siver metan ut, et fenomen som allerede er observert i dette deltaet, så vel som Alaska, Grønland og andre deler av Arktis.
Selve tineplassen blir en kilde til metan, fordi den kan inneholde organisk materiale som mikrober kan feste på - og metan er et biprodukt av mikrober som spiser maten. McIntosh likner denne prosessen med at mikroberne spiser en tint hamburger. "Det er lettere å spise en hamburger enn en isbit, " sier hun. "Så ettersom det er flere hamburgere som tiner, er det potensial for å produsere mer metan."
Mitchell Bergstresser styrer oss ned langs en sidekanal av Mackenzie-elven, med trær som faller ned i elven. (Laura Poppick) ...
I Vest-Canada og Alaska blir ordet “permafrost” raskt en feilnummer. Mer og mer tiner permafrost i denne regionen - et av de raskeste oppvarmingsstedene i Arktis. Vintertemperaturene har steget med en alarmerende 3 til 4 grader Celsius de siste 50 årene, og permafrosten har sneket seg nordover og har varmet med omtrent 2 grader Celsius siden 1980-tallet, ifølge en rapport fra Arctic Monitoring and Assessment Program.
Dette utfordrer ikke bare livet for menneskene og dyrelivet som lager et hjem her oppe, men det bidrar også seriøst til at oppvarmingen forårsaker tining i global skala. Dessverre har den stadig mer dramatiske endringen blitt møtt ikke med mer, men med mindre føderal finansiering av klimavitenskap, forklarer Hvete mens vi båter rundt innsjøen vi helikopterte til flere dager senere.
I år kutter det foreslåtte føderale budsjettet finansieringen til EPA med 31 prosent, noe som vil ha en dominoeffekt på andre finansieringskilder, sier Wheat. "Når EPA blir truffet, er det første som virkelig blir rammet alt finansiering fra universitetet, " sier Wheat. Etter hvert som finansieringen til universiteter fra ett byrå reduseres, oversvømmer tilskuddsøknader andre etater, som National Science Foundation, som da blir mer konkurransedyktige.
For å sikre at arbeidet deres i Mackenzie River Delta fortsetter, forventer hvete i økende grad å se til private stiftelser fremfor den føderale regjeringen for finansiering, inkludert stiftelsene WM Keck og Gordon og Betty Moore. Men han bekymrer seg for at mangelen på statlige midler vil skade den neste generasjonen forskere, som kanskje ikke får ferdighetene samlet ved å komme seg ut i feltet som ikke kommer fra å sitte i et klasserom, "men faktisk i feltet og gjøre noe, " han sier.
Jeg roer oss mot vinden mens hvete fisker ut en OsmoSampler utplassert sommeren før. "Det er en enorm nærsynthet i utdanningssystemet, " sier han og rister på hodet.
Trevor Fournier (til høyre) og hovedfagsstudenter Mitchell Bergstresser (til venstre) og Hadley McIntosh (midten) jobber sammen for å løfte en OsmoSampler ut av en innsjø den har sittet i i et år. (Laura Poppick) ...
Disse typer brede samarbeid er avgjørende for å takle de økende problemene klimaendringer gir mennesker som bor i nord, sier Steve Kokelj, en permafrost-forsker med Northwest Territories Geological Survey. "Vi har noen alvorlig presserende problemer, " sier Kokelj. "Jeg vil at andre mennesker som er lyse og har gode ressurser, skal tenke på problemer som er viktige for nord."
Men Kokelj advarer også om at denne forskningen nå mer enn noensinne må binde seg til samfunnene som bor i nord som trenger å tilpasse livsstilen sin etter hvert som limet som holder landskapet deres sammen utløses.
"Hvis all forskningen som blir gjort er å mate globale klimamodeller eller se på ting som er globale i naturen, skaper du en kobling mellom hva bestrebelsene i forskningen er i lokalområdet til hvordan det faktisk påvirker deg, " sier Kokelj . "Det siste vi ønsker er å forevige denne koblingen mellom vitenskap og publikum."
I Inuvik jobber Lesack og kollegene med de opprinnelige miljøene på flere måter for å sikre at arbeidet deres forblir relevant. Fra start må de få tillatelse fra Gwich'in Tribal Council - en annen fremtredende gruppe i Inuvik i tillegg til Inuvialuit - til å forske på deres land. Teamet har også holdt foredrag i samfunnet for å forklare funnene sine, og har ansatt lokale sommerstudenter til å delta i felt- og labarbeid.
Elias, den eldste fra Inuvialuit, har brukt tid som feltassistent på å tilby sikkerhet og veiledningstjenester til forskere i regionen gjennom årene, og sier at det opprinnelige forholdet til forskere er spesielt viktig nå, da alle i nord tilpasser seg raske endringer. "Det må være både forskere og oss som jobber sammen, " sier han. "Det må være alle sammen."
Likevel, noen Gwich'in-mennesker ser i utgangspunktet på klimaforskere med bekymring, ifølge Robert Charlie, direktør for Gwich'in Services med Gwi'chin Tribal Council. Han sier at innfødte har snakket om klimaendringer i flere tiår og lurer på hvorfor forskere fortsetter å studere det de allerede vet at skjer.
Likevel applauderer han visse aspekter av forskningen, inkludert mulighetene den gir unge innfødte å komme seg ut på landet som feltassistenter. "Noen unge mennesker har ikke muligheten til å dra ut på landet lenger, så dette er en god mulighet til å ta kontakt med noen av områdene der deres forfedre kan ha brukt tid, " forklarer Charlie.
Og omvendt sier forskerne selv at de drar nytte av å jobbe med disse ungdommene som bringer nysgjerrighet, energi og egen erfaring som bor i nord.
"Det kan være en toveiskommunikasjon, " sier Lesack. Han legger til at han har benyttet seg av kilder til tradisjonell kunnskap fra innfødte eldste for informasjon relatert til endringer i isbrytning på elven som han ellers ikke ville ha noen måte å vite om. Han håper å kunne fortsette å utvide sitt arbeid med innfødte i fremtiden, og potensielt sette opp et langsiktig miljøovervåkningsprogram med dem. "Det kan tillate oss å takle spørsmål som vi ellers ikke ville kunne takle."
Mens jeg sitter med den eldste Elias i bilen hans og ser på et gjørmete felt i Inuvik, gjenspeiler han viktigheten av å jobbe sammen for å møte arktiske endringer. "Det var vanskelig å godta med det første, vi trodde det aldri ville skje, " sier Elias og snakker om klimaendringer. "Men det er sant."
Nå, mer enn noen gang, må forskere og innfødte samarbeide for å løse disse problemene.
"Min følelse er at vi må jobbe hånd i hånd, " sier han. "Vi må jobbe sammen - for endring kommer hele tiden."
