I opvarmning af Arktis, store floder viser overraskende ændringer i kulstofkemi

I løbet af de sidste mange årtier, Arktis er begyndt at vise tegn på betydelige økologiske omvæltninger. Opvarmningshastigheden i Arktis er næsten det dobbelte af det globale gennemsnit, og disse ændringer udløser en kaskade af destabiliserende miljøeffekter. Isen smelter, permafrost tøer op, og eksperter siger, at brande i arktiske skove er lige så skadelige, som de har været i 10, 000 år.

Men ny forskning tyder på, at de samme faktorer, der driver Arktis skiftende klima, giver næring til en geologisk reaktion, der kan spille en lille rolle i at modvirke disse ændringers ondartede virkninger.

I en undersøgelse offentliggjort i tidsskriftet Miljøvidenskab og -teknologi , forskere fra Florida State University rapporterer, at i to store arktiske floder, 40 års klimaændringer ser ud til at have befæstet en naturlig proces, der forbruger og lagrer atmosfærisk kuldioxid.

Processen af ​​interesse for forskere var produktionen af ​​flodalkalinitet, eller flodvandets evne til at modstå ændringer, der ville gøre det mere surt. Alkalinitet dannes, når kuldioxid opløst i regnvand forvitrer klippeoverflader. Når klipperne forvitres, kulstofatomet indeholdt i kuldioxid omdannes fra en gas i atmosfæren til et salt, der kan lagres geologisk i årtusinder.

Generelt, jo mere alkalitet detekteres i en given vandvej, jo mere kuldioxid blev trukket ud af atmosfæren.

"Produktionen af ​​alkalinitet er en naturlig måde, hvorpå Jorden genbruger atmosfærisk kuldioxid, " sagde undersøgelsens hovedforfatter Travis Drake, en ph.d.-kandidat i FSU's Department of Earth, Ocean og atmosfærisk videnskab.

Produktionen af ​​alkalitet udgør en kuldioxid "vask", " et system, der arbejder i opposition til naturlig og menneskeskabt kuldioxidemission. Forskerne satte sig for at bestemme, hvordan ændrede menneskelige aktiviteter og de dramatiske ændringer i det arktiske klima kan påvirke alkalinitetsproduktionen i to af regionens største floder, Ob' og Yenisei.

Der var ligefremme måder at prøve alkalinitet på i de moderne floder, men for historiske målinger, holdet stolede på masser af årtier gamle biomonitoreringsdata.

"Der er mange ændringer på vej i Arktis som følge af klimaændringer og anden menneskeskabt aktivitet, vi antog, at produktionen af ​​alkalinitet også kan have ændret sig over tid, " sagde Drake. "Gennem samarbejde med vores russiske kolleger, vi var i stand til at gendanne et historisk alkalinitetsdatasæt, der går tilbage til sovjettiden."

Efter at have analyseret dataene og sammenlignet historiske alkalinitetsrater med nutidige målinger, forskernes mistanker blev bekræftet. Ikke alene var alkaliniteten steget for både Yenisei- og Ob'-floderne, men raterne var steget med bemærkelsesværdige henholdsvis 185 og 134 procent i løbet af 40-års intervallet – to tal, der dværger stigningstakten i tilsvarende store floder som Mississippi (59 procent i løbet af de sidste 47 år).

Mulige årsager til de betydelige alkalinitetsstigninger er mange. Optøning af permafrost, øget vandgennemstrømning, eksponering af uforvitrede mineraloverflader, ændringer i syreaflejring fra menneskelig industri og kuldioxidbefrugtning af arktisk planteliv er alle potentielle brikker i dette uventede puslespil.

Men resultatet er enkelt:I disse floder, der skærer tusindvis af miles gennem det barske arktiske landskab, menneskelig aktivitet ser ud til at udløse en udtalt reaktion.

"Hvis klimaændringer forårsager en stigning i alkalinitetsproduktionen i Arktis, det kunne fungere som en lille negativ feedback til opvarmning, hvilket er en god ting, " sagde Drake.

Selvom eskalerende alkalinitet ikke vil nærme sig størrelsen af ​​den reaktion, der kræves for at modvirke menneskeskabte kuldioxidemissioner, forskere sagde, at disse resultater illustrerer den dynamiske måde, jordens systemer reagerer på ekstreme klimaændringer.

"Vi er stadig meget nødt til at bekymre os om den alarmerende hastighed, hvormed CO2 stiger i vores atmosfære, men dette fremhæver kompleksiteten og noget homøostatiske dynamik i det globale kulstofkredsløb, " sagde Drake.