Tidlig forårsregn øger metan fra optøende permafrost med 30 procent

Arktisk permafrost tøer op, mens Jorden opvarmes på grund af klimaændringer. I nogle tilfælde, forskere forudsiger, at denne optøende jord vil frigive stigende mængder af metan, en potent drivhusgas, der vides at fange mere varme i vores planets atmosfære.

Nu har et team ledet af University of Washington fundet en ny årsag bag øgede metan-emissioner fra en optøende permafrostmose i Alaska:Tidlig forårsregn varmer mosen op og fremmer væksten af ​​planter og metanproducerende mikrober. Holdet viste, at tidlig nedbør i 2016 opvarmede mosen omkring tre uger tidligere end normalt, og øgede mosens metanudledning med 30 procent i forhold til tidligere år. Disse resultater blev for nylig offentliggjort i Geofysiske forskningsbreve .

"Generelt, chancen for at danne metan stiger med øget nedbør, fordi jorden bliver vandfyldt. Men hvad vi ser her er anderledes, " sagde den tilsvarende forfatter Rebecca Neumann, en lektor i UW Department of Civil &Environmental Engineering. "Tidlig nedbør sendte et slag varmt vand ind i vores mose. Vi tror, ​​at mikrober i mosen blev ophidsede, fordi de blev varmet op, så de frigav næringsstoffer fra jorden, der tillod mere plantevækst. Metanproduktion og -emission er tæt forbundet med jordtemperatur og plantevækst.

"Vores resultater understreger, at disse permafrostområder er følsomme over for de termiske virkninger af regn, og fordi vi forventer, at disse miljøer vil blive vådere i fremtiden, vi kunne se stigninger i metan-emissioner, som vi ikke havde forventet."

På nordlige breddegrader, moser dannes, når isrig permafrost optøer. Det optøede område synker i forhold til det omgivende landskab, når isen smelter, og jorden bliver vandfyldt, skabe et vådområde med græsklædte planter kaldet kværne, der vokser hen over overfladen.

Neumann og hendes team studerede en optøende permafrostmose, der ligger omkring 20 miles fra Fairbanks, Alaska, fra 2014 til og med 2016. I årenes løb har forskerne sporede metan-emissioner i og omkring mosen, sivplantevækst og jordtemperatur i 16 forskellige dybder.

I 2016 oplevede holdet temperaturer ved mosenes udbredelse 20 dage tidligere, og kumulative metan-emissioner over mosen stiger med 30 procent sammenlignet med de foregående år.

"Vi så planterne blive vanvittige, og metan-udslippet gik amok, " sagde Neumann. "2016 havde over gennemsnittet nedbør, men det gjorde 2014 også. Så hvad var anderledes ved dette år?"

Nøglen viste sig at være tidspunktet for nedbøren:Forårsregnen startede tidligere i 2016 sammenlignet med 2014. Om foråret er jorden koldere end luften. Så regnen, som er den samme temperatur som luften, varmer jorden op, når den kommer ned i jorden. Jo tidligere forårsregnen kommer, jo hurtigere bliver jorden i den omkringliggende skov mættet. Eventuel overskydende regn flyder så ned i mosen, hurtig opvarmning af mosejordene.

Den varme jord hjælper mikrober, der lever i mosen, og fremskynder deres stofskifte. Normalt bruger mikrober ilt til at nedbryde organisk stof, og de frigiver kuldioxid til luften. Men i vandfyldte jordarter, som en mose skabt af permafrost-tø, der er ingen ilt omkring. Så mikroberne skal bruge det, der er tilgængeligt, og de ender med at omdanne organisk stof til metan.

"Det er bunden af ​​​​tønden med hensyn til energiproduktion for dem, " sagde Neumann. "Mikroberne i denne mose på et eller andet niveau er som 'Åh mand, vi står fast ved at lave metan, fordi det er alt, hvad denne mose tillader os at gøre."

På samme tid, kimplanterne bliver også drevet af den varmere jord. I 2016 fandt holdet flere af disse planter ved de varmere kanter af mosen. Sedges, som de fleste planter, tage kuldioxid fra luften for at lave deres mad, som de sender til deres rødder for at hjælpe dem med at vokse. Nogle gange siver maden ud af rødderne i jorden, hvor den kan blive til føde for mikroberne. Så flere korn giver direkte næring til mikroberne til at lave mere metan.

Ud over, korn indeholder hule, luftfyldte rør, der tillader ilt at strømme fra luften til deres rødder. Disse rør tillader også mikrobernes metan at undslippe mosen og komme ind i atmosfæren.

"Planterne gør virkelig to ting, " sagde Neumann. "De giver lækkert kulstof, der lader mikroberne lave mere metan, end de ellers ville have gjort. Planterne giver også en ledning, der tillader metan at undslippe ud i atmosfæren. De er en dobbelt whammy til metanproduktion og emission. "

Mens jorden opvarmes, disse nordlige breddegrader forventes at opleve mere nedbør. Hvis denne regn falder i foråret eller forsommeren, disse områder kan frigive mere metan til atmosfæren, end det i øjeblikket forudsiges. Neumann og hendes team planlægger at undersøge metan-emissioner fra andre moser for at se, om dette mønster gælder på tværs af nordlige breddegrader.

"Generelt, regnens evne til at transportere termisk energi ind i jorden er blevet undervurderet, " sagde Neumann. "Vores undersøgelse viser, at ved at påvirke jordtemperaturen og metanemissionerne, regn kan øge muligheden for at optø permafrostlandskaber til at opvarme klimaet."