Arktisk grønning optøer permafrost, øger afstrømningen

En ny kollaborativ undersøgelse har undersøgt arktiske busk-sne-interaktioner for at opnå en bedre forståelse af det fjerne nords tundra og enorme permafrostsystem. Inkorporerer omfattende in situ observationer, Los Alamos National Laboratory-forskere testede deres teorier med en ny 3-D computermodel og bekræftede, at buske kan føre til betydelig nedbrydning af permafrostlaget, der har forblevet frosset i titusinder af år. Disse interaktioner driver stigninger i udledninger af ferskvand til floder, søer og oceaner.

"Arktis grønnere aktivt, og buske blomstrer på tværs af tundraen. Når isolerende sne samler sig oven på høje buske, det øger betydelig jordopvarmning, " sagde Cathy Wilson, Los Alamos videnskabsmand på projektet. "Hvis tendensen med stigende vegetation på tværs af Arktis fortsætter, Vi vil sandsynligvis se en stærk stigning i nedbrydning af permafrost."

Holdet undersøgte interaktioner mellem buske, permafrost, og underjordiske områder kaldet taliks. Taliks er ufrosset jord nær permafrost forårsaget af en termisk eller hydrologisk anomali. Nogle tunnellignende taliks kaldet "gennem taliks" strækker sig over tykke permafrostlag.

Resultaterne af Los Alamos-undersøgelsen offentliggjort i Miljøforskningsbreve denne uge afslørede, at der gennem taliks udviklede sig, hvor sne var fanget, opvarmede jorden og skabte en vej for vand til at strømme gennem dyb permafrost, væsentligt driver optøning og sandsynligvis øget vand og opløst kulstofstrøm til floder, søer og havet. Computersimuleringer viste også, at det optøede aktive lag var unormalt dybere i nærheden af ​​disse gennem taliks, og at øget buskvækst forværrer disse påvirkninger. Især holdet trak opvarmningstendenser fra vejrdataene, der blev brugt til at køre simuleringer, derved bekræfter, at vekselvirkningerne mellem busk og sne forårsagede nedbrydning selv i fravær af opvarmning.

Los Alamos-teamet og samarbejdspartnere fra Department of Energy (DOE) Office of Science's Next-Generation Ecosystem Experiments Arctic-program, som finansierer dette projekt, brugt en ny Los Alamos-udviklet finskalamodel, Advanced Terrestrial Simulator (ATS). Den inkorporerer jordbundsfysik og fanger permafrostdynamikken. Holdet testede gentagne gange resultater mod eksperimentelle data fra Alaskas Seward-halvø.

"Disse simuleringer af gennem talik-dannelse giver fingerpeg om, hvorfor vi ser en stigning i vinterudledning i Arktis, " sagde Los Alamos postdoc-forsker Elchin Jafarov, første forfatter på papiret.

Denne model er den første, der viser, hvordan sne og vegetation interagerer for at påvirke permafrost-hydrologi med gennem talik-formation på en skråning - udbredt i Alaskas terræn. Holdet, herunder samarbejdspartnere fra Oak Ridge National Laboratory og University of Alaska, undersøgt, hvor hurtigt gennem taliks udviklede sig på forskellige permafrostdybder, deres indflydelse på hydrologi og hvordan de afbrød og ændrede kontinuerlig permafrost.