Kysterosion i Arktis forstærker den globale opvarmning

Tabet af arktiske permafrostaflejringer ved kysterosion kan forstærke klimaopvarmningen via drivhuseffekten. En undersøgelse med sedimentprøver fra Okhotskhavet på Ruslands østkyst ledet af AWI-forskere afslørede, at tabet af arktisk permafrost i slutningen af ​​den sidste istid førte til gentagne pludselige stigninger i kuldioxidkoncentrationen i atmosfæren.

I dag, den nøjagtige størrelse af den fremtidige stigning i drivhusgaskoncentrationer er stadig ukendt. Dette skyldes til dels, at kuldioxid ikke kun produceres af mennesker, der forbrænder gas, kul og olie; det kan også finde vej til atmosfæren som følge af naturlige miljøprocesser. Den positive feedback mellem opvarmning og frigivelse af stadigt stigende mængder kuldioxid fra naturlige kilder er en særlig trussel. For at muliggøre en bedre vurdering af, om og hvor, sådanne udviklinger er mulige, klimaforskere studerer optegnelser fra fortiden for at finde beviser for disse begivenheder.

Forskere fra Alfred Wegener Instituttet Helmholtz Center for Polar- og Havforskning (AWI) har sammen med kolleger fra København og Zürich nu fundet beviser på dette fænomen for de arktiske permafrostområder. Som forfatterne beretter i tidsskriftet Naturkommunikation , gennem deres undersøgelser langs kysten af ​​Okhotskhavet i det østlige Rusland, de var i stand til at vise, at for flere tusinde år siden, store mængder kuldioxid blev frigivet fra arktisk permafrost på grund af en hurtig stigning i havniveauet. Permafrost er jord, der forbliver frosset året rundt ned til dybder på op til flere hundrede meter. Nogle områder har været frosset siden sidste istid 20, 000 år siden eller endnu længere. Som en kæmpe fryser, permafrostjord bevarer enorme mængder død biomasse, hovedsageligt planterester. Når permafrosten tøer op, bakterier begynder at nedbryde den gamle biomasse, og deres stofskifte frigiver drivhusgasserne kuldioxid og metan.

Vi ved nu, at omkring 11, 500, 14, 600 og 16, 500 år siden, der skete betydelige og pludselige stigninger i kuldioxidniveauet i atmosfæren, men årsagerne til disse tre hurtige udsving er stadig dårligt forståede. For at undersøge årsagerne, en gruppe forskere ledet af AWI-geologerne Dr. Maria Winterfeld og Prof Dr. Gesine Mollenhauer tog afsted mod Okhotskhavet. "Oprindeligt, vi antog, at dengang, den store Amur-flod førte enorme mængder af plantemateriale fra baglandet, hvilke mikroorganismer i vandet der så nedbrydes til kuldioxid. Så vi indsamlede sedimentprøver fra havbunden, som vi derefter analyserede." Fundene var overraskende:Dybt i sedimentet, forskerne fandt tegn på planterester, der var blevet aflejret på havbunden. Disse var flere tusinde år ældre end de omkringliggende aflejringer, hvilket gjorde det klart, at de må være opstået i ekstrem gammel permafrost, der af en eller anden grund pludselig var tøet op. Særligt store mængder af disse planterester blev skyllet ud i havet 11, 500, 14, 600 og 16, 500 år siden. Men Amurs udledningshastighed var ikke væsentligt højere på de tidspunkter.

Gesine Mollenhauer og hendes team fandt løsningen på dette puslespil, da de så på ændringerne i havniveauet siden den sidste istid. Omkring 11, 500 og 14, 600 år siden, særlig intens afsmeltning af iskapperne førte til det, der er kendt som smeltevandsimpulser - og hver gang, havniveauet steg med op til 20 meter i løbet af få århundreder. "Vi antager, at dette resulterede i alvorlig erosion af permafrostkysten i Okhotskhavet og det nordlige Stillehav - et fænomen, som vi kan observere i Arktis i dag." Dette gjorde det muligt for store mængder af flere tusinde år gamle planterester at komme ind i havet, hvoraf nogle blev nedbrudt til kuldioxid af bakterier eller aflejret i havbunden.

For at afgøre, om en sådan permafrosterosion faktisk kunne have været en nøglefaktor i stigninger i den globale kuldioxidkoncentration, AWI-kollega Dr. Peter Köhler brugte en computermodel til at simulere det globale kulstofkredsløb. Ved at estimere arealet af permafrost tabt til havet på det tidspunkt, han indhentede data om den sandsynlige mængde kuldioxid frigivet. Resultaterne åbner øjnene - 11, 500 og 14, 600 år siden, erosion af arktisk permafrost bidrog sandsynligvis til omkring 50 procent af kuldioxidstigningen, og 16, 500 år siden til omkring en fjerdedel.

AWI-teamet har således afsløret en proces, der kan blive til virkelighed i fremtiden. I dag, Arktis permafrostkyst eroderer alvorligt, fordi regionen opvarmes hurtigt – nogle steder, kysten trækker sig tilbage med en hastighed på 20 meter om året. Gesine Mollenhauer siger, "Vores resultater viser, at denne kysterosion er en vigtig proces, men til dato, det er ikke blevet tilstrækkeligt overvejet i klimamodeller. Sådanne effekter skal indgå i fremtidige modeller."