Tundra mister kulstof med hurtig permafrost-optøning

Frosset i permafrost jord, nordlige breddegrader lagrer næsten dobbelt så meget kulstof, som der i øjeblikket er i atmosfæren. Hurtig arktisk opvarmning forventes at udsætte tidligere frosset jordkulstof for mikrobiel nedbrydning og øge kuldioxidfrigivelsen. Indvirkningen på kuldioxidbalancen er, imidlertid, uklar.

Hvorfor? Fordi varmere temperaturer og næringsstoffer frigivet fra optøende permafrost øger plantevæksten og kan opveje kuldioxidtab. Vi undersøgte effekten af ​​varmere luft og effekten af ​​varmere jord og permafrost-tø på kuldioxid i tundraens økosystem. Syv års eksperimentel undersøgelse viser, at sommerplantevækst ikke gjorde det, på længere sigt, optage lige så meget kulstof, som blev tabt ved jordopvarmning og permafrost.

Modeller og observationer er i øjeblikket uenige om, hvordan arktisk opvarmning vil påvirke kuldioxidbalancen i tundraens økosystemer. Få undersøgelser kombinerer varmere luft og permafrostoptøning for at evaluere økosystemets kuldioxidbalance. Dette arbejde viser, at tundraens kuldioxidoptagelse og -tab reagerede meget stærkere på permafrost-optøning end på varmere luft alene. Hurtig permafrost-optøning stimulerede oprindeligt kuldioxidoptagelsen i løbet af sommeren. Imidlertid, optagelse udjævnes med meget dyb tø. I alle forsøgets år, sommerens kuldioxidoptagelse var utilstrækkelig til at opveje kuldioxidtabet året rundt.

Syv års eksperimentel luft- og jordopvarmning i tundra viser, at jordopvarmning og permafrost-optøning havde en meget stærkere effekt på kulstofbalancen end luftopvarmning. Permafrost-optøning stimulerede oprindeligt større kuldioxidoptagelse om sommeren end tab af kuldioxid; imidlertid, de indledende stigninger blev ikke opretholdt. Mens optøningen fortsatte med at udvikle sig, sommerens kuldioxidoptagelse og kuldioxidtab udjævnede sig. Udjævning af kuldioxidoptagelse og frigivelse kunne forklares med en langsommere plantevækst og større jordmætning, da tø fik jordoverfladen til at kollapse. De komplekse vekselvirkninger mellem permafrost-optøning, plantevækst, og jordfugtighed kunne opfanges matematisk ved et kvadratisk forhold, der viser, at effekten af ​​tø på kuldioxidoptagelse og -tab ændrede sig over tid. Modeller og målinger, der blev brugt til at estimere tab af kuldioxid i løbet af vinteren, fandt ud af, at tundraen tabte kuldioxid på årsbasis, selv i de somre, hvor optøning stimulerede høj plantevækst og kuldioxidoptagelse.