Alaska tundra kilde til kulstofemissioner tidligt om vinteren (opdatering)

Varmere temperaturer og optøende jord kan være årsag til en stigning i emissioner af kuldioxid fra Alaskas tundra til atmosfæren, især i den tidlige vinter, ifølge en ny undersøgelse fra Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences (SEAS), NASA og National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA).

Et nyt papir ledet af Roisin Commane, en atmosfærisk forsker ved SEAS, konstaterer, at mængden af ​​kuldioxid, der udledes fra nordlige tundraområder mellem oktober og december hvert år, er steget med 70 procent siden 1975.

Commane og et team af forskere analyserede tre års flyobservationer fra NASA's Carbon in Arctic Reservoirs Vulnerability Experiment (CARVE) luftbårne mission for at estimere den rumlige og sæsonmæssige fordeling af Alaskas kuldioxidemissioner. De studerede også NOAA's 41-årige rekord af kuldioxid målt fra jordtårne ​​i Barrow, Alaska. Flydataene gav hidtil uset rumlig information, mens jorddataene gav langtidsdata, der ikke var tilgængelige andre steder i Arktis.

Resultaterne af undersøgelsen er offentliggjort i Proceedings of the National Academy of Sciences .

Jorden, der omkranser de høje nordlige områder af Arktis, rummer enorme mængder kulstof i form af uforfaldent organisk materiale fra død vegetation. Denne store butik, akkumuleret over tusinder af år, indeholder kulstof nok til at fordoble den nuværende mængde kuldioxid i jordens atmosfære.

I den arktiske sommer, de øverste lag af jord tøer op, og mikrober nedbryder det organiske stof for at producere kuldioxid. Når de kolde temperaturer vender tilbage i oktober, de optøede jordlag begynder at køle af, men høje kuldioxidemissioner fortsætter, indtil jorden fryser fuldstændigt.

"I fortiden, genfrysning af jord kan have taget en måned eller deromkring, men med varmere temperaturer i de senere år, der er steder i Alaska, hvor tundrajord nu tager mere end tre måneder at fryse fuldstændigt, " sagde Commane. "Vi ser emissioner af kuldioxid fra jord fortsætte hele vejen gennem denne tidlige vinterperiode."

"Data fra Barrow viser konstante stigninger af både atmosfærisk kuldioxid og temperatur i det sene efterår og tidlig vinter, " sagde medforfatter Colm Sweeney fra Cooperative Institute for Research in Environmental Sciences i Boulder, Colorado. "Denne nye forskning viser den kritiske betydning af disse langsigtede overvågningssteder for at verificere de subtile feedbacks, såsom stigninger i kuldioxid, hvilket kan forstærke den hidtil usete opvarmning, vi ser i hele Arktis."

CARVE fløj et instrumenteret NASA-fly for at måle atmosfærisk kuldioxid og andre drivhusgasser over Alaska fra april til november i 2012, 2013 og 2014. Disse data, sammen med satellitdata om vegetationsstatus og jorddata for at give en helårskontekst og en langsigtet rekord, gav forskerne et detaljeret billede af kulstofemissioner på regionalt niveau.

"Et af CARVEs hovedformål var at udfordre ideen om, at kuldioxidrespirationen stoppede, så snart sneen faldt, og jordoverfladen frøs, " sagde Charles Miller, en videnskabsmand ved NASAs Jet Propulsion Laboratory i Pasadena, Californien, og CARVE hovedefterforsker. "CARVE-flyvningerne beviser, at mikrobiel respiration fortsætter i tundrajord måneder efter, at overfladen er frosset."

Ved at sammenligne samtidige målinger af atmosfærisk kuldioxid, carbonmonoxid, Commane og hendes medforfattere opdeler deres skøn over Alaskas samlede kulstofbudget i bidrag fra de tre store kilder til atmosfærisk kulstof:menneskers afbrænding af fossile brændstoffer; skovbrande; og mikrober, der nedbryder organisk stof i jorden. I det tyndt befolkede Alaska, jordmikroberne var en meget større kilde til atmosfærisk kulstof end afbrænding af fossilt brændstof. Naturbrande var en stor kilde til atmosfærisk kulstof på kun et år af CARVE-eksperimentet, 2013.

"Tundrajord ser ud til at fungere som en forstærker af klimaændringer, " sagde medforfatter Steve Wofsy, Abbott Lawrence Rotch professor i atmosfærisk og miljøvidenskab ved SEAS.

Mere kuldioxid frigivet til atmosfæren vil fremskynde klimaopvarmningen, hvilken, på tur, kan føre til mere kuldioxid frigivet fra disse jorder, især i den tidlige vinter.

"Vi skal nøje overvåge, hvad den laver deroppe, selv sidst på året, hvor alt ser frosset og slumrende ud, " sagde Wofsy.

"Hele Alaska-regionen reagerer på klimaændringer, " sagde Donatella Zona fra San Diego State University i Californien, som ikke var tilknyttet undersøgelsen. "Mængden af ​​kulstof, der går tabt fra arktiske økosystemer til atmosfæren i efteråret, er steget markant i løbet af de sidste 40 år. Ved bedre at fange disse processer i den kolde årstid og sætte tidligere målinger i mindre målestok ind i en større sammenhæng, denne undersøgelse vil hjælpe videnskabsmænd i deres bestræbelser på at forbedre klimamodeller og forudsigelser af arktiske klimaændringer."