Forskere afslører isotopisk fingeraftryk af N2O-emissioner fra arktisk tundra

En ny undersøgelse fra University of Eastern Finland præsenterer, for første gang, det isotopiske fingeraftryk af dinitrogenoxid produceret af arktisk jord. Fundet åbner nye veje til at forudsige fremtidige tendenser inden for atmosfærisk lattergas samt til at identificere klimaforandringer i Arktis, en region, der er særligt følsom over for klimaændringer.

Dinitrogenoxid (N2O) er en kraftig drivhusgas og også den næststørste bidragyder til ozonnedbrydning i stratosfæren. Det produceres naturligt af jord, med landbrugsjord og tropisk regnskovsjord som de vigtigste kilder til N2O til atmosfæren. Indtil for nylig, forskere antog, at lattergas-emissioner var ubetydelige i koldere klimaregioner som Arktis og sub-arktis.

Denne antagelse, imidlertid, blev modsagt af forskere fra University of Eastern Finland for ti år siden, da de opdagede, at nøgne tørveoverflader i permafrost-tørveområder frigiver store mængder N2O, på trods af den generelle kvælstofbegrænsning i tundraens økosystemer. Siden da, N2O -emissioner og deres underliggende processer har været genstand for masser af forskning og, også, debat.

I en ny undersøgelse, forskere fra University of Eastern Finland, sammen med kolleger fra Venezuelan Institute for Scientific Research (IVIC) og University of California, Berkeley, udforske isotopsammensætningen og potentielle kilder til dinitrogenoxid, der udsendes af jord i den subarktiske tundra. Undersøgelsen udforsker nye grænser inden for polarvidenskab, og den anvendte tilgang etablerer en arv af data og metoder, der har potentialet til at forbinde det arktiske økosystem med det globale N2O-kredsløb.

I undersøgelsen, forskerne undersøgte nitrogen- og oxygenisotoper i N2O-prøver indsamlet fra permafrost-tørveområder i det nordvestlige Rusland. Ved at bruge "site præference"-analyse, forskerne identificerede også de specifikke isotoper, der optager de to forskellige nitrogensteder i dinitrogenoxid-molekylet. Undersøgelsen præsenterer for første gang det isotopiske fingeraftryk af N2O produceret af jord på arktisk tundra, derved bidrage til en forståelse af N2O-produktionsmekanismer i dette understuderede miljø.

Da forskellige mikrobielle processer efterlader distinkte isotopiske fingeraftryk på dinitrogenoxid, forskerne håbede også at finde ud af de relative mængder af dinitrogenoxid, der udsendes af forskellige nitrogenbearbejdningsmikrober i tundrajorden. Resultaterne tyder på, at N2O-emissionerne fra bar tundra-tørvejord kan skyldes nitrifikations-denitrifikation, en mikrobiel proces, der omdanner ammoniak (NH4) til N2 i en række trin, hvoraf den ene producerer lattergas. Imidlertid, i studieåret var N2O-emissionerne lave sammenlignet med tidligere år, og årsagerne til de høje emissioner er stadig uklare. Isotopdataene var ikke afgørende nok, og selv den sofistikerede teknik til stedpræference gav ikke nok information til at pirre forskellige mikrobers relative roller.

Ikke desto mindre, resultaterne er værdifulde, fordi isotopiske lattergasdata fra Arktis og subarktis er ekstremt sjældne. Resultaterne kan hjælpe forudsigelser af fremtidige tendenser i atmosfærisk lattergas og hjælpe med at identificere afbødende tiltag i Arktis, en region, der er særligt følsom over for klimaændringer. I fremtiden, øgede N2O-emissioner fra naturlig jord såsom subarktisk tundra kan maskere isotopeffekten forårsaget af afbødende foranstaltninger fra landbruget.