In het Noordpoolgebied was onweer ooit zó zeldzaam dat sommige bewoners van de regio hun hele leven lang geen enkele bliksemschicht zagen. Maar nu het gebied snel opwarmt, kunnen bliksemschichten een gebruikelijker verschijnsel worden – met gevolgen die ook tot ver buiten het Noordpoolgebied kunnen reiken.
In een recente studie wordt voorspeld dat het aantal onweders in het Noordpoolgebied tegen het einde van de eeuw kan zijn verdubbeld. En uit een andere studie komt naar voren dat het aantal bliksemschichten in de regio in de afgelopen dertig jaar mogelijk is verdriedubbeld, hoewel sommige onderzoekers die conclusie betwijfelen.
Het toenemende aantal onweders is volgens wetenschappers een verontrustend teken van een zich versnellende klimaatverandering, en ze maken zich zorgen over de toekomst. Meer bliksemactiviteit kan een hele reeks ecologische veranderingen veroorzaken die uiteindelijk kunnen leiden tot het vrijkomen in de atmosfeer van reusachtige voorraden aan CO2 in het Noordpoolgebied, wat de opwarming van de aarde verder zal versnellen.
“Voorgaande cijfers over het aantal bliksemschichten waren altijd klein, maar dit zou echt van grote invloed op het klimaat kunnen zijn,” zegt Yang Chen, onderzoeker aan de University of California in Irvine en hoofdauteur van een van de nieuwe studies, die in het tijdschrift Nature Climate Change zijn verschenen.
Bosbranden door bliksem
Toen onderzoekers in 2002 inheemse ouderlingen uit een dorpje in het uiterste noordwesten van Canada interviewden, kon geen van hen zich herinneren meer dan een paar bliksemschichten in zijn leven te hebben gezien. Eén ouderling herinnerde zich nog het enige onweer dat hij ooit had meegemaakt – ergens in de jaren dertig, toen hij vijf jaar oud was.
Wetenschappers verdiepten zich destijds ook niet in het fenomeen onweer in het Noordpoolgebied. Het was zó zeldzaam dat zelfs onderzoekers die tientallen zomers in de regio hadden doorgebracht, nog nooit een bliksemschicht hadden gezien.
“Toen ik voor het eerst naar Fairbanks kwam, was ik verrast toen ik een onweer zag,” zegt Uma Bhatt, een meteorologe van de University of Alaska in Fairbanks die al 22 jaar in de staat woont en onderzoek doet naar de toename van het aantal onweders in het Noordpoolgebied.
In 2014 en 2015 werden uitgestrekte stukken wildernis in Alaska en de Canadese Northwest Territories getroffen door enkele van de zwaarste natuurbranden ooit. Zoals ruim negentig procent van alle bosbranden in het Noordpoolgebied waren ook deze branden ontstaan door blikseminslagen.
Nu het Noordpoolgebied opwarmt en daardoor uitdroogt, wordt de vegetatie vatbaarder voor dit soort branden. Maar na de natuurbranden van 2014 en 2015 vroeg Sander Veraverbeke, klimaatwetenschapper aan de Vrije Universiteit Amsterdam en medeauteur van een van de recente onderzoeken, zich af of de bliksemschichten die deze branden hadden veroorzaakt, zelf ook talrijker waren geworden.
“Ik controleerde de gegevens over bliksemschichten voor die jaren en dacht: oké, dat kan geen toeval zijn,” zegt Veraverbeke. “Een toename van het aantal bliksemschichten leidt bijna direct tot een toename van het aantal natuurbranden.”
In een studie die in 2017 werd gepubliceerd, schreven hij en zijn collega’s dat in Alaska en de Northwest Territories het aantal natuurbranden dat door blikseminslagen was veroorzaakt, sinds 1975 meer dan verdubbeld was, iets wat uitmondde in het ongekende aantal blikseminslagen gedurende de verwoestende bosbrandseizoenen van 2014 en 2015 in beide gebieden.
Bliksemt het vaker?
Maar bliksemt het inderdaad meer in het Noordpoolgebied als geheel? Die vraag blijkt lastig om te beantwoorden, omdat er nooit consistente en doorlopende metingen van het aantal bliksemschichten in de regio zijn verricht.
Een satelliet die in 1995 werd gelanceerd, registreerde het aantal bliksemschichten in het Noordpoolgebied maar werd in 2000 alweer buiten gebruik gesteld. Nieuwere satellieten observeren alleen onweders op gematigde breedten, dus niet tot aan de Noordpool.
Terrestrische netwerken, met sensoren die de radiogolven opvangen die door bliksemschichten worden uitgezonden, registreren tegenwoordig alle bliksemschichten op aarde. Met behulp van het regionale netwerk in Alaska zag Bhatt tussen 1986 en 2015 een toename van zeventien procent in het aantal bliksemschichten in de staat.
Maar gegevens over het Noordpoolgebied als geheel zijn schaars, gaan slechts twintig jaar terug en zijn volgens klimaatwetenschappers niet volledig genoeg om een definitieve trend vast te stellen.
Onlangs diepte een team van de University of Washington nieuwe gegevens op uit de database van het World Wide Lightning Location Network, een terrestrisch netwerk van meetstations dat sinds 2004 actief is. Daarbij ontdekten ze dat het aantal bliksemschichten ten noorden van de 65e breedtegraad was toegenomen van minder dan 50.000 in 2010 tot ongeveer 250.000 in 2020. Een deel van die toename kan volgens de onderzoekers worden toegeschreven aan het grotere aantal sensoren dat nu wordt gebruikt, maar desondanks schatten ze dat de hoeveelheid onweders in de regio in de afgelopen tien jaar is verdrievoudigd.
Maar een ander wereldwijd netwerk waarmee bliksemschichten worden geregistreerd, de ‘Global Lightning Database 360’ van het bedrijf Vaisala, heeft deze enorme toename niet geconstateerd. Het netwerk kwam pas in 2012 online, dus de gegevens van het bedrijf betreffen een veel kortere periode dan die van het team van de University of Washington. Maar de sensoren van Vaisala zijn wel gevoeliger en registreren meer en zwakkere bliksemontladingen dan andere netwerken.
Van 2012 tot 2020 zagen de beheerders van het netwerk geen significante toename in de bliksemactiviteit, zegt Ryan Said, onderzoeker en ingenieur bij Vaisala. Dat betekent nog niet dat er geen trend is, alleen maar dat er nog meer jaren observaties gedaan moeten worden om veranderende patronen te kunnen vaststellen.
“Dit is nog maar het begin van die reis,” zegt Said.
Het registratienetwerk van Vaisala heeft in de laatste jaren wel enige activiteit vastgesteld die ongebruikelijk was. In de zomers van 2019 en 2020 registreerde de GLD360 ruim honderd bliksemschichten ten noorden van de 85e breedtegraad, waaronder een reeks extreem zeldzame schichten op minder dan 560 kilometer van de Noordpool.
Meer bliksem op komst?
Of de veranderingen zich nu al voordoen of niet, de klimaatverandering betekent volgens Chen vrijwel zeker dat in het Noordpoolgebied meer onweer zal optreden.
Voor de vorming van onweerswolken zijn een aantal bijzondere omstandigheden nodig die in het hoge noorden zeer zeldzaam zijn, maar de klimaatverandering zal daar vermoedelijk verandering in brengen.
Ten eerste moet de lucht warm en zeer vochtig zijn en daardoor in staat zijn snel op te stijgen. De luchtlaag erboven moet koud genoeg zijn om de waterdamp in de snel opstijgende warme lucht te bevriezen tot kleine ijskristalletjes. Het hele systeem moet daarbij zó turbulent zijn dat de ijsdeeltjes met voldoende kracht in de wervelende en kolkende luchtstromingen worden rondgeslingerd dat ze elektronen van elkaar wegstoten en zo elektrisch geladen worden. Dit alles kan uiteindelijk leiden tot een reusachtige ontlading, hetzij binnenin het wolkendek, hetzij tussen het wolkendek en de grond.
De koude en relatief stabiele atmosfeer boven het Noordpoolgebied is normaliter niet geschikt voor het produceren van onweders. Maar de luchttemperatuur in de regio is alleen al in de afgelopen dertig jaar met één à twee graden Celsius gestegen, sneller dan waar ook ter wereld.
Chen en zijn collega’s, onder wie Veraverbeke, wilden inschatten hoeveel méér bliksemschichten er door deze veranderende klimaatomstandigheden tegen het einde van de eeuw zouden optreden. Ze vergeleken de gegevens over het aantal bliksemschichten dat in de jaren negentig per satelliet in het Noordpoolgebied was geregistreerd met weersgegevens uit dezelfde periode om te achterhalen welke atmosferische omstandigheden het best aansloten op de zeldzaam optredende onweders in de regio.
Deze specifieke, ‘bliksemvriendelijke’ omstandigheden werden in klimaatmodellen ingevoerd. En die modellen voorspelden dat de kans op bliksem (wat net iets anders is dan de kans op onweer) boven de noordelijke toendra’s in de toekomst anderhalf maal zo groot zou worden, en boven de noordelijke dennenwouden zelfs bijna tweemaal zo groot. Dat is een veel grotere verandering ten opzichte van het recente verleden dan de toename van vijftig procent die voor de continentale VS wordt voorspeld. Sommige onderzoeken duiden erop dat er tegen het jaar 2100 wereldwijd zelfs een afname in de totale bliksemactiviteit op de planeet te zien zal zijn, deels omdat de tropen (waar onweer het vaakst voorkomt) dusdanig zullen opwarmen dat de vorming van ijskristallen wordt bemoeilijkt.
De satellietgegevens die Chen en zijn collega’s hebben gebruikt om de toekomstige bliksemactiviteit in te schatten sluiten niet aan op de gegevens van de terrestrische netwerken waaruit de recente toename in bliksemactiviteit valt af te lezen. Dus kunnen de beide resultaten niet direct met elkaar worden vergeleken of worden samengevoegd. Maar beide datasets onderstrepen het feit dat het “Noordpoolgebied in dit opzicht steeds belangrijker wordt,” zegt Veraverbeke.
Maar deze bliksemactiviteit is op zichzelf niet de grootste zorg van de onderzoekers; dat zijn de gevolgen die de bliksemschichten kunnen hebben. Bij grootschalige en wereldwijde bosbranden kan namelijk veel van de CO2 vrijkomen die in wouden en de bodem van de regio ligt opgeslagen. Zo kwam er bij de Australische natuurbranden van 2020 meer dan achthonderd miljoen ton CO2 vrij, bijna anderhalf maal zoveel als de totale jaarlijkse uitstoot van het land.
Bij bosbranden verbrandt niet alleen vegetatie boven de grond. “Branden zijn driedimensionaal,” legt Michelle Mack uit, ecologe en Arctisch expert aan de Northern Arizona University. Bij branden wordt organisch materiaal in de bodem onder de vlammen eveneens verteerd, en de bodem in het Noordpoolgebied is rijker aan koolstof dan die in andere regio’s van de wereld. Alleen al in de bovenste paar centimeters liggen vaak tientallen jaren aan opgehoopte CO2 opgeslagen. Bij natuurbranden in het Noordpoolgebied kan minstens tweemaal zoveel CO2 vrijkomen als bij bosbranden in bijvoorbeeld Californië, zegt Veraverbeke.
Uit het nieuwe onderzoek komt naar voren dat vanwege het toegenomen aantal blikseminslagen en dus het toegenomen aantal bosbranden er 150 procent meer koolstof in het Noordpoolgebied zal worden uitgestoten dan de huidige gemiddelde uitstoot per jaar als gevolg van natuurbranden, die nu rond de 3,4 miljoen ton bedraagt.
Maar het kan nog erger worden. Branden veranderen het hele ecosysteem, waardoor ze nieuwe ruimte creëren en zo de noordwaartse opmars van wouden en struikgewas bevorderen. Dat heeft weer een verhoogd risico op natuurbranden tot gevolg, omdat houtige vegetatie sneller ontvlamt dan toendravegetatie.
Omdat wouden donkerder zijn dan kale toendra, absorberen ze meer zonlicht en zijn ze iets warmer. Volgens Chen en zijn collega’s zal de toename van het aantal natuurbranden als gevolg van blikseminslagen ertoe leiden dat de noordwaartse verspreiding van wouden grootschaliger en sneller zal verlopen. Daardoor zou de CO2-uitstoot in het gebied met 570 procent ten opzichte van tegenwoordig kunnen stijgen, waardoor er elk jaar circa 23 miljoen ton extra CO2 in de atmosfeer terecht zal komen – ongeveer een vijfde méér dan bij de rampzalige branden in Californië in 2020 vrijkwam.
Het team heeft een ander zorgelijk scenario omschreven maar nog niet met wiskundige berekeningen onderbouwd: namelijk dat natuurbranden als gevolg van blikseminslagen ook van invloed zijn op de koolstofrijke permafrost, de bevroren ondergrond die zich over een gebied van maar liefst dertien miljoen vierkante kilometer rond de Noordpool uitstrekt. Het tempo waarin deze permafrost ontdooit, kan door natuurbranden worden versneld, waardoor immense voorraden aan opgeslagen CO2 kunnen vrijkomen. Wordt die uitstoot uitgedrukt in de toename van 570 procent? “Dat is de voorzichtige schatting,” zegt Chen.
Dit artikel werd oorspronkelijk in het Engels gepubliceerd op NationalGeographic.com
