Optøende permafrost påvirker det nordlige Alaskas land-til-hav flodstrømme

En ny analyse af afstrømningens skiftende karakter, flodudledning og andre hydrologiske kredsløbselementer på tværs af Alaskas nordlige skråning afslører betydelige stigninger i andelen af ​​underjordisk afstrømning og udledning i den kolde sæson, ændringer, som forfatterne siger, er "konsistente med opvarmning og optøning af permafrost."

Første forfatter og hovedklimamodeller Michael Rawlins, lektor i geovidenskab ved University of Massachusetts Amherst og associeret direktør for dets Climate Systems Research Center, siger, at opvarmning forventes at flytte Arktis fra et overfladevandsdomineret system til et grundvandsdomineret system, med dybere vandstrømningsveje gennem nyoptøede jorde.

"Vores modelestimater af permafrost-optøning er i overensstemmelse med forestillingen om, at permafrostregionens økosystemer skifter fra et netdræn til en nettokilde af kulstof, " han siger.

Ferskvand og flodbårne næringsstoffer, hovedsageligt opløst organisk kulstof, transporteres til kystnære flodmundinger og laguner, der ligger ved grænsefladen mellem land og hav, forklarer han. Feltmålinger af flodudledning og andre hydrologiske kredsløbselementer i denne region er sparsomme, hvilket kræver en modelleringstilgang til at kvantificere land-ocean-strømmene og deres skiftende karakter. Detaljer om denne undersøgelse af arktiske vandskel mellem Utqiagvik (tidligere Barrow) og lige vest for Mackenzie-floden i perioden 1981-2010 er i det aktuelle nummer af open access journal, Kryosfæren .

Rawlins forklarer, "Vores model inkluderer en state-of-the-art simulering af jord fryse-optøning cyklusser, der giver os mulighed for bedre at forstå, hvordan permafrost optøning påvirker størrelsen og timingen af ​​hydrologiske strømme. Vores resultater peger på større påvirkninger af opvarmning i Brooks Range , herunder stigende kold årstid (november til april) flodudledning og en højere andel af underjordisk afstrømning."

Yderligere, de skiftende terrestriske tilstrømninger kan påvirke strukturen af ​​fødenettet i lagunerne, tilføjer han. "Lokale indfødte samfund er afhængige af fiskene og andre ressourcer i lagunens økosystem for deres eksistenslivsstil. Mere end 150 arter af trækfugle og vandfugle understøttes af regionens fødenet, og lagunerne er en rig kilde til fisk for indfødte samfund." Især, Barrow, Nuiqsut og Kaktvik jægere og beboere er afhængige af den høje produktivitet af Beaufort Lagoon-systemerne for at understøtte fiske- og fuglebestande, de lever af, påpeger Rawlins.

I dette studie, Permafrost-vandbalancemodellen blev valideret i forhold til tilgængelige målinger af flodudledning og vand i snepakken. Rawlins og kolleger udvikler modeller og udnytter in situ- og fjernmålingsmålinger til bedre at forstå strømninger ind i Beaufort-lagunerne og forudsige, hvordan permafrost-optøning og vandcyklus-intensivering vil påvirke lagunens økosystemdynamik i fremtiden.

Forskerne observerede betydelige stigninger i udledning i den kolde årstid, såsom 134 % af det langsigtede gennemsnit for nordskråningen, og 215 % i Colville River-bassinet, for eksempel. De rapporterer en betydelig stigning i forholdet mellem underjordisk afstrømning og samlet afstrømning for regionen og for 24 af de 42 undersøgelsesbassiner, med den ændring, der er mest udbredt på tværs af de nordlige foden af ​​Brooks Range. De observerede også et fald i terrestrisk vandlagring, som de tilskriver tab i jordens is, der opvejer gevinsterne ved lagring af flydende vand i jorden. Tidspunktet for den maksimale forårsfriske udledning, strømmen af ​​snesmeltning i havet, har også ændret sig tidligere med 4,5 dage.

Forfatterne siger, at resultater har konsekvenser for vand, kulstof- og næringsstofkredsløb i kystnære økosystemer og videre. North Slope-floderne er en primær kilde til nye organiske næringsstoffer til Beauforthavets laguner, halvdelen af ​​den årlige ferskvandseksport sker i et to-ugers vindue efter snesmeltning om foråret. Når klimaet opvarmes, kulstof, der har været bundet i tusinder af år i permafrostjord, tøer op og mobiliseres og overføres til flodsystemer, med nogle udsendes til atmosfæren som kuldioxid og metan, accelererende opvarmning.