Arktisk permafrosttø spiller en større rolle i klimaændringerne end tidligere anslået

Pludselig optøning af permafrost vil fordoble tidligere skøn over potentielle kulstofemissioner fra permafrostoptøning i Arktis, og ændrer allerede hurtigt landskabet og økologien i det cirkumpolære nord, en ny CU Boulder-ledet undersøgelse finder.

Permafrost, et evigt frosset lag under det sæsonmæssigt optøede overfladelag af jorden, påvirker 18 millioner kvadratkilometer på høje breddegrader eller en fjerdedel af alt det udsatte land på den nordlige halvkugle. Nuværende skøn forudsiger permafrost indeholder en anslået 1, 500 petagram kulstof, hvilket svarer til 1,5 billioner tons kulstof.

Den nye undersøgelse skelner mellem gradvis permafrost-optøning, som påvirker permafrosten og dens kulstoflagre langsomt, i modsætning til mere pludselige permafrosttyper. Omkring 20 % af den arktiske region har forhold, der befordrer brat optøning på grund af dets isrige permafrostlag. Permafrost, der brat tøer op, er en stor udleder af kulstof, herunder frigivelse af kuldioxid samt metan, som er mere potent som drivhusgas end kuldioxid. Det betyder, at selvom mindre end 5 % af den arktiske permafrostregion på et givet tidspunkt sandsynligvis vil opleve brat optøning, deres emissioner vil svare til emissioner i områder, der oplever gradvis optøning.

Denne bratte optøning er "hurtig og dramatisk, påvirker landskaber på en hidtil uset måde, " sagde Merritt Turetsky, direktør for Institute of Arctic and Alpine Research (INSTAAR) ved CU Boulder og hovedforfatter af undersøgelsen offentliggjort i dag i Naturgeovidenskab . "Skove kan blive søer i løbet af en måned, jordskred sker uden varsel, og usynlige metan-sivehuller kan sluge snescootere hele."

Pludselig optøning af permafrost kan forekomme på en række forskellige måder, men det repræsenterer altid et dramatisk brat økologisk skift, Tilføjede Turetsky.

"Systemer, som du kunne gå på med almindelige vandrestøvler, og som var tørre nok til at understøtte trævækst, når frosne kan tø op, og nu bliver disse økosystemer pludselig til et rodet rod, " sagde Turetsky.

Hvorfor optøning af permafrost er vigtigt

Permafrost indeholder sten, jord, sand, og i nogle tilfælde, lommer af ren jordis. Det lagrer i gennemsnit dobbelt så meget kulstof, som det er i atmosfæren, fordi det gemmer resterne af liv, der engang blomstrede i Arktis, herunder døde planter, dyr og mikrober. Denne sag, som aldrig helt nedbrydes, har været låst inde i Jordens køleskab i tusinder af år.

Når klimaet varmes op, permafrost kan ikke forblive frossen. På tværs af 80 procent af det cirkumpolære Arktis nord, et opvarmningsklima vil sandsynligvis udløse gradvis permafrost -optøning, der manifesterer sig over årtier til århundreder.

Men i de resterende dele af Arktis, hvor malet isindhold er højt, brat optøning kan ske i løbet af få måneder - hvilket fører til ekstreme konsekvenser for landskabet og atmosfæren, især hvor der er isrig permafrost. Denne hurtige proces kaldes "termokarst", fordi en termisk ændring forårsager nedsynkning. Dette fører til et karstlandskab, kendt for sin erosion og synkehuller.

Turetsky sagde, at dette er det første papir, der samler den brede mængde litteratur om tidligere og nuværende pludselige tøbrud på tværs af forskellige typer landskaber.

Forfatterne brugte derefter disse oplysninger sammen med en numerisk model til at projektere fremtidige pludselige optøning af CO2 -tab. De fandt ud af, at termokarst altid involverer oversvømmelse, oversvømmelse, eller jordskred. Intense nedbørshændelser og det åbne, sorte landskaber som følge af naturbrande kan fremskynde denne dramatiske proces.

Forskerne sammenlignede brat frigivelse af kulstof fra permafrost-optøning med gradvis permafrost-optøning, forsøger at kvantificere en "kendt ukendt". Der er generelle skøn over gradvis optøning, der bidrager til kulstofemissioner, men de havde ingen anelse om, hvor meget af det ville være forårsaget af termokarst.

De ville også finde ud af, hvor vigtig disse oplysninger ville være at inkludere i globale klimamodeller. På nuværende tidspunkt der er ingen klimamodeller, der inkorporerer termokarst, og kun en håndfuld, der overhovedet overvejer optøning af permafrost. Mens store modeller i løbet af det sidste årti har forsøgt bedre at redegøre for feedback-sløjfer i Arktis, Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC)'s seneste rapport inkluderer kun estimater af gradvis optøning af permafrost som en uafklaret jordsystemfeedback.

"Virkningerne fra pludselig optøning er ikke repræsenteret i nogen eksisterende global model, og vores resultater tyder på, at dette kan forstærke permafrost-klimakarbon-feedback med op til en faktor to, og derved forværre problemet med, at tilladte emissioner forbliver under specifikke klimaændringsmål, " sagde David Lawrence, af National Center for Atmospheric Research (NCAR) og en medforfatter af undersøgelsen.

Resultaterne bringer ny presserende vægt på at inkludere permafrost i alle typer klimamodeller, sammen med implementering af en stærk klimapolitik og afbødning, Turetsky tilføjede.

"Vi kan helt sikkert afværge de værste konsekvenser af klimaforandringer, hvis vi handler i det næste årti, " sagde Turetsky. "Vi har klare beviser for, at politik vil hjælpe nord, og derfor vil den hjælpe med at diktere vores fremtidige klima."