Alpine tundra frigiver længe frosset CO2 til atmosfæren, forværre klimaopvarmningen

Optøning af permafrost i højtliggende bjergøkosystemer kan være en snigende, underudforsket bidragyder til atmosfæriske kuldioxidemissioner, viser ny University of Colorado Boulder forskning.

De nye resultater, offentliggjort i dag i tidsskriftet Naturkommunikation , viser, at alpine tundra i Colorado's Front Range udleder mere CO2, end den fanger årligt, potentielt skabe en feedback-loop, der kan øge klimaopvarmningen og føre til endnu mere CO2-udledning i fremtiden.

Et lignende fænomen findes i Arktis, hvor forskning i de seneste årtier har vist, at smeltende permafrost afgraver længe frossen tundrajord og frigiver CO2-reserver, der havde været begravet i århundreder.

"Vi spekulerede på, om det samme kunne ske i alpint terræn, " sagde John Knowles, hovedforfatter på det nye studie og en tidligere doktorand i CU Boulders Institut for Geografi og en forsker ved Institut for Arktisk og Alpine Forskning (INSTAAR). "Denne undersøgelse er en stærk indikation af, at det faktisk er tilfældet."

Skove har længe været betragtet som livsvigtige kulstofdræn, ' binder mere kulstof, end de producerer, og hjælper med at mindske de globale CO2-niveauer. Som en del af jordens kulstofkredsløb, træer og anden vegetation optager CO2 via fotosyntese, mens mikrober (som nedbryder jordens næringsstoffer og organisk materiale) udsender det tilbage til atmosfæren via respiration, ligesom mennesker frigiver CO2 ved hvert åndedrag.

Smeltende permafrost, imidlertid, ændrer den ligning. Da tidligere frossen tundrajord optøs og bliver eksponeret for første gang i årevis, dens næringsstoffer bliver frisk tilgængelige for mikrober at indtage. Og i modsætning til planter, som går i dvale om vinteren, mikroskopiske organismer kan feste hele året rundt, hvis miljøforholdene er rigtige.

For at studere denne effekt under alpine forhold, forskere målte overflade-til-luft CO2-overførslen over syv på hinanden følgende år (2008-2014) på ​​Niwot Ridge Long Term Ecological Research (LTER)-stedet i Colorado, et højtliggende forskningsprojekt finansieret af National Science Foundation, der har været i kontinuerlig drift i over 35 år. Holdet indsamlede også prøver af jord-CO2 og brugte radiocarbon-datering til at estimere, hvor længe det kulstof, der dannede denne CO2, havde været til stede i landskabet.

Undersøgelsen viste, lidt overraskende, det golde, vindskurede tundralandskaber over 11, 000 fod udledte mere CO2, end de fangede hvert år, og at en brøkdel af denne CO2 var relativt gammel om vinteren, det første sådanne fund af sin art på tempererede breddegrader. Resultaterne tyder på højere end forventet mikrobiel aktivitet året rundt, selv i mangel af en dybt isolerende snepakke.

"Mikrober har brug for, at det ikke er for koldt og ikke for tørt, de har brug for flydende vand, " sagde Knowles, nu forsker ved University of Arizona. "Overraskelsen her er, at vi viser vinterens mikrobielle aktivitet, der fortsætter i permafrostområder, der ikke samler meget isolerende snepakke på grund af vinden, der fjerner det."

Mens den alpine tundras netto CO2-bidrag er små sammenlignet med en skovs bindingsevne, den nyligt dokumenterede effekt kan fungere som noget af en modvægt, hæmmer atmosfæriske CO2-reduktioner fra bjergøkosystemer generelt. Resultaterne skal tages med i fremtidige fremskrivninger af global opvarmning, sagde Knowles.

"Indtil nu, lidt var kendt om, hvordan alpine tundra opførte sig med hensyn til denne balance, og især hvordan den kunne fortsætte med at udlede CO2 år efter år" sagde Knowles. "Men nu, vi har beviser for, at klimaændringer eller en anden forstyrrelse kan befri årtier til århundreder gammelt kulstof fra dette landskab."