På havsbotten i de grunda kustregionerna norr om Sibirien, mikroorganismer producerar metan när de bryter ner växtrester. Om denna växthusgas kommer in i vattnet, den kan också fastna i havsisen som bildas i dessa kustvatten. Som ett resultat, gasen kan transporteras tusentals kilometer över Ishavet och släppas ut i en helt annan region månader senare. Detta fenomen är föremål för en artikel av forskare från Alfred Wegener Institute, publicerad i det aktuella numret av onlinejournalen Vetenskapliga rapporter . Även om denna interaktion mellan metan, hav och is har ett betydande inflytande på klimatförändringarna, hittills har det inte återspeglats i klimatmodeller.

I augusti 2011, isbrytaren Polarstern från Alfred Wegener Institute, Helmholtz Center for Polar and Marine Research (AWI) gjorde sin väg genom det istäckta Ishavet, på en kurs som tog henne bara några hundra kilometer från nordpolen. Då, AWI -geokemisten Dr Ellen Damm testade vattnet i nordområden för växthusgasen metan. I en expedition till samma region fyra år senare, hon hade chansen att jämföra mätningarna vid olika tidpunkter, och hittade betydligt mindre metan i vattenproven.

Ellen Damm, tillsammans med Dr Dorothea Bauch från GEOMAR Helmholtz Center for Ocean Research i Kiel och andra kollegor, analyserade proverna för att bestämma de regionala nivåerna av metan, och källorna. Genom att mäta syreisotoperna i havsisen, forskarna kunde utläsa var och när isen bildades. Att göra så, de hade också tagit havs-prov. Deras fynd:isen transporterar metanen över Ishavet. Och det verkar göra det annorlunda varje år, som de två forskarna och deras kollegor från AWI, finska meteorologiska institutet i Helsingfors och Ryska vetenskapsakademien i Moskva berättar i online -tidskriften Vetenskapliga rapporter .

Proverna från 2011 kom från havsis som hade börjat sin långa resa norrut i kustvattnen i Laptevhavet i östra Sibirien nästan två år tidigare, i oktober 2009. Proverna från 2015, som bara hade pågått i Arktiska oceanen hälften så länge, visade en markant lägre nivå av växthusgasen. Analysen avslöjade att denna is bildades mycket längre ut, i de djupare havsvattnen. Dock, tills nu, klimatforskarnas modeller har inte beaktat samspelet mellan metan, Ishavet och isen som flyter på den.

Varje molekyl av metan i luften har 25 gånger effekten på temperaturhöjning jämfört med en molekyl av koldioxid som släpps ut i atmosfären genom att bränna kol, olja eller gas. Metan i Arktis har också en enorm inverkan på uppvärmningen på nordliga breddgrader, och förvärrar den globala uppvärmningen ytterligare - en bra anledning att närmare undersöka metankretsen i nordområdena.

Metan produceras genom nötkreatursuppfödning och risodling, liksom olika andra naturliga processer. Till exempel, resterna av alger och annat växtmaterial samlas på golvet i det grunda Laptevhavet, och i andra grunda vatten utanför den arktiska kusten. Om det inte finns syre där, mikroorganismer bryter ner denna biomassa, producerar metan. Hittills, simuleringar har ägnat för lite uppmärksamhet åt kolvägar och utsläpp av metan från de arktiska regionerna.

På hösten, när lufttemperaturen sjunker, många områden med öppet vatten börjar också svalna. "Havsis bildas på ytan av den ryska hyllan, och drivs sedan norrut av de hårda vindarna, "förklarar AWI havsisfysiker Dr Thomas Krumpen, som också deltog i studien. Isbildningen och havsvindarna ger starka strömmar i dessa grunda marginalhav, som rör upp sedimentet och transporterar metanen som produceras dit till vattenspelaren. Metan kan också fångas i isen som snabbt bildas i dessa öppna vattenområden - även kända som polynya - på vintern.

"När mer havsvatten fryser kan det utvisa saltlake som finns i medför stora mängder av metan som är låst i isen, "förklarar AWI -forskaren Ellen Damm. Som ett resultat, ett vattenlager bildas under isen som innehåller stora mängder av både salt och metan. Ändå isen på ytan och det täta saltvattnet nedanför, tillsammans med växthusgasen den innehåller, alla drivs på av vinden och strömmarna. Enligt Thomas Krumpen, "Det tar ungefär två och ett halvt år för isen som bildas längs Laptevhavets kust att transporteras över Ishavet och förbi Nordpolen in i Fram sundet mellan östkostnaden för Grönland och Svalbard." Naturligtvis, metanen fångad i isen och det underliggande saltvattnet är med på resan.

De stigande temperaturerna som orsakas av klimatförändringarna smälter allt mer denna is. Både vattenytan som täcks av havsis och isens tjocklek har minskat de senaste åren, och tunnare is blåses längre och snabbare av vinden. "Under de senaste åren, vi har observerat att is förs över Arktiska havet snabbare och snabbare, "bekräftar Thomas Krumpen. Och denna process innebär naturligtvis stora förändringar i Arktis metanomsättning. Följaktligen, kvantifiera källorna, sänkor och transportvägar för metan i Arktis fortsätter att utgöra en stor utmaning för det vetenskapliga samfundet.