När klimatförändringarna smälter polarisen, Arktis blir mer tillgängligt, orsakar ökad sjötrafik och större industriell utveckling. University of Calgary forskare undersöker miljöpåverkan som följer. När världen börjar förstå effekterna av våra koldioxidavtryck, deras upptäckter kan hjälpa vägen mot en kolfri framtid.

I Calgary, de potentiella resultaten av globala klimatförändringar slår redan in:programchefen för stadens klimatprogram säger att år 2050, Calgarians kunde se fler översvämningar, hårda vindar, minskade flodflöden och temperaturer som svävar över 30 grader C under nästan en månad varje år.

Studerar stress hos valar

I Augusti, kanadensiska Arktis är mestadels isfritt, och narvalar simmar in i djupvattenvikar längs Baffin Island. För forskarna som studerar dem, de kan vara en skattkista med information om miljöförhållanden.

Sandra Black, en klinisk docent i djurparks- och vildmarksmedicin, och en doktorand vid UCalgarys naturvetenskapliga fakultet, arbetar med inuitsamhällen i regionen för att studera narvalar. Hon mäter nyckelindikatorer som nivåerna av stresshormoner i valens späck, som kan berätta för henne hur förändringar i Arktis kan påverka narvalen och andra vilda djur.

Medan hennes studier främst fokuserar på narvalen, hon försöker se genom en bredare lins för att utvärdera helheten i det kanadensiska Arktis. "Det finns den här övergripande frågan om vilka effekterna är i Arktis, " säger Black. "Frågan är, kommer narvalen att vara motståndskraftig mot de förändringar som har och kommer att fortsätta att inträffa? Vi vill behålla de intakta ekosystemen. Allt är noggrant sammanfogat."

Idén till Blacks projekt började gro 2004, och kristalliserade mer under 2015, när hon bestämde sig för att paketera det i sin doktorsexamen genom biologiska vetenskaper, försöker upprätta ett hälso- och stressindex för narvalen. Hennes forskning har sedan dess varit mångfacetterad, eftersom hon har arbetat med andra forskare i Fisheries and Oceans Canada, upprätta en baslinje för data.

University of Calgary har också samarbetat med Canadian Wildlife Health Co-operative (CWHC), med finansiering från Nunavut Research Institute och Irving Shipbuilding Inc., för studier i centrala Arktis och kustnära Nunavut.

Black arbetar också med att utbilda lokalbefolkningen i insamling av vetenskaplig data – till exempel jägare som kan samla in vävnader från jagade djur. "Med narvalen, " hon säger, "du har den här stora valen som bor i ett avlägset område en stor del av året. Så de kan vara svåra att studera."

Blacks forskningsresultat väntar. Hon kommer att åka igen till kanadensiska Arktis i sommar.

"Jag ser det som ett privilegium att få arbeta i Arktis med inuiterna, prata med äldste som växte upp på landet, få en förståelse för hur viktig den naturliga världen är för dem, " hon säger.

Friskt djurliv, hälsosamt ekosystem

Medan svart studerar narvalen, Susan Kutz, en professor vid UCalgarys fakultet för veterinärmedicin och chef för Alberta Regional Center i CWHC, forskar om caribou och myskoxar.

Kutz är en veterinär parasitolog. Hennes forskning inkluderar att förstå effekterna av klimatförändringar på interaktioner mellan parasiter och värdar i Arktis. Vissa parasiter kan överföras från djur till människor genom mat, som caribou, som är integrerade i lokala kulturer.

Hon och hennes kollegor arbetar med lokala jägare i Arktis för att samla in en rad vävnader från jagad caribou, bland andra källor. Vävnaden kan ge information om sjukdomar som potentiellt sprids till människor i arktiska samhällen på olika sätt, inklusive att äta caribou kött.

Kutz säger att hälsosamt vilda djur är avgörande för ekosystemets hälsa, en produktiv ekonomi, och livsmedelssäkerhet och trygghet i Arktis. "Klimatuppvärmningen, ökad sjötrafik, industriell utveckling, artutbredning, och andra miljöförändringar hotar alltmer hälsan och hållbarheten för arktiska vilda djurarter, " hon säger.

Försämring av vilda djurs hälsa påverkar nordliga människor genom att minska tillgången och tillgängligheten till viktiga matkällor, hon säger. Också, sjukdomar och föroreningar kan utgöra hälsorisker för dem som hanterar eller äter djuren.

Kutz säger att att bygga lokal kapacitet för övervakning av vilda djurs hälsa (som att utbilda jägare för att samla in vetenskaplig data) och stödja den med ett bredare expertnätverk kommer att möjliggöra tidig upptäckt av förändringar i vilda djurs hälsa, och potentiella hot mot människors hälsa, så att åtgärder kan vidtas i tid.

"Med hjälp av vetenskapliga, lokal, och traditionell ekologisk kunskap, vi kommer att bygga vidare på våra befintliga hälsoprogram för vilda djur för att upprätta hälso- och övervakningsplaner för caribou, " säger Kutz. "Vi kommer samtidigt att utveckla kapaciteten inom samhällsbaserad hälsoövervakning av vilda djur."

Mätning av havsförsurning

När arktisforskaren Brent Else var doktorand, han tillbringade mycket av sin tid med att arbeta på CCGS Amundsen, Kanadas enda dedikerade isbrytare för forskning. Amundsen tillåter vanligtvis vetenskapliga uppdrag från juni till oktober, och arbetet ombord på fartyget bjöd på utmaningar – att kämpa om tiden med de andra forskarna ombord, skeppet rörde sig alltid, ibland seglar man förbi intressanta platser och aldrig stannar någonstans för länge.

En dag 2014, Annan, nu biträdande professor vid institutionen för geografi i UCalgarys konstfakultet, insåg att han var tvungen att kliva av fartygen, åtminstone en del av tiden, och arbeta i mindre skala.

"Jag insåg att för att svara på frågor som hur Arktis förändras, vi måste ta några mätningar på vissa ställen under en period, " Else säger. "Det innebar att jag behövde flytta en del av min forskning till land där den kunde vara mer samhällsbaserad. Jag ville fokusera på en plats och förstå vad som händer där under året, i motsats till att segla från plats till plats."

Beväpnad med $ 100, 000 Havsmiljöobservation, Prediction and Response (MEOPAR) nätverksbidrag, Else installerade ett väderobservatorium på en liten, stenig ö i nordvästpassagen. Beläget cirka 30 kilometer från Cambridge Bay, en liten bosättning på det sydöstra hörnet av Victoria Island i Queen Maud Gulf, stationen låter honom studera förhållandena i Ishavet under hela året.

Elses forskning är inriktad på luft-gasutbytesprocesser i de arktiska haven, Arktiska marina kolkretslopp, havsförsurning och havsis energibalans.

"Jag är intresserad av att förstå frågan om hur mycket CO2 som havet absorberar och hur det relaterar till klimatförändringarna, " Else säger. Denna process kallas havsförsurning, eftersom det förändrar den naturliga pH-balansen i havsvatten. "Vi vet att Arktis upplever klimatförändringseffekter tidigare och mer akut än andra regioner. Jag försöker kvantifiera den roll som vattenekosystem på hög latitud spelar för att kontrollera atmosfäriska koncentrationer av växthusgaser."

Dessutom, Else genomför havsisläger på stranden, där han och andra forskare provar den underliggande havs- och havsisen i ett försök att förstå effekten av fysiska och biogeokemiska processer på det marina kolsystemet. Havsis kan ge ledtrådar om var gaser modifieras och utbyts med atmosfären.

Elses färska forskningsresultat väntar. "Vi har gjort vår första fältsäsong under det senaste året och vi är i en utforskande fas, så vi bygger förbindelserna och får instrumenten på plats."

Arbeta med inuitsamhällen

Elses arbete har också haft en påtaglig inverkan på lokalsamhället, där hans data hjälper invånarna att resa säkrare.

"Vi ville se om människor som bor i Cambridge Bay (befolkningen är nära 2, 000), vem skulle resa förbi ön och gå till fiskeplatser, skulle vara intresserad av att få uppgifterna, " säger Else. "Jag visste att de skulle vara mer intresserade av saker som temperaturer och vindhastigheter snarare än CO2-mätningar, men jag trodde att vi kunde hjälpa dem att fatta välgrundade beslut om, säga, om det är säkert att resa."

Så han pratade med lokala jägare- och fångstorganisationer och upptäckte att de gillade idén att ha en väderstation, men de hoppades på stationer på andra platser. Else satte upp två andra stationer nära fiskeplatser.

"Vi försöker förstå hur människor i dessa samhällen fattar sina beslut om vart och hur de ska resa, samt att avgöra vilken information de behöver. Vi försöker ge dem rätt information."

I tur och ordning, inuiterna kanske kan hjälpa forskarna att förstå mer om den arktiska isen – när den smälter, hur det smälter och vilka faktorer som kan styra smältningen – eftersom de har bott där i århundraden.

Lägg energi på turism?

När det ekonomiska intresset för Arktis ökar, den typ av framsteg som Else vill se är energiutveckling av ett annat slag – en inriktad på turism.

"Jag är intresserad av vår förmåga som ett land att utveckla mer turism där och göra det i samråd med de människor som redan bor i norr och har gjort det i århundraden på sina egna villkor, " Else säger. "Genom min forskning, Jag har sett att det potentiellt kan vara ett hållbart sätt att utveckla regionen, att bevara sitt naturliga tillstånd snarare än att ta något ur det."