Gamle kulstofreservoirer vil sandsynligvis ikke forårsage massiv udledning af drivhusgasser

Permafrost i jorden og metanhydrater dybt i havet er store reservoirer af gammelt kulstof. Når jord- og havtemperaturen stiger, reservoirerne har potentiale til at nedbrydes, frigivelse af enorme mængder af den potente drivhusgas metan. Men ville denne metan faktisk komme ud i atmosfæren?

Forskere ved University of Rochester – inklusive Michael Dyonisius, en kandidatstuderende i laboratoriet hos Vasilii Petrenko, professor i jord- og miljøvidenskab – og deres samarbejdspartnere studerede metan-emissioner fra en periode i Jordens historie, der delvist svarer til opvarmningen af ​​Jorden i dag. Deres forskning, udgivet i Videnskab , indikerer, at selvom metan frigives fra disse store naturlige lagre som reaktion på opvarmning, meget lidt når faktisk atmosfæren.

"Et af de ting, vi tager med hjem, er, at vi skal være mere bekymrede over de menneskeskabte emissioner - dem, der stammer fra menneskelige aktiviteter - end de naturlige tilbagemeldinger, " siger Dyonisius.

Hvad er metanhydrater og permafrost?

Når planter dør, de nedbrydes til kulstofbaseret organisk stof i jorden. Under ekstremt kolde forhold, kulstoffet i det organiske stof fryser og bliver fanget i stedet for at blive udledt til atmosfæren. Dette danner permafrost, jord, der uafbrudt har været frosset - selv om sommeren - i mere end et år. Permafrost findes mest på land, hovedsageligt i Sibirien, Alaska, og det nordlige Canada.

Sammen med organisk kulstof, der er også en overflod af vandis i permafrost. Når permafrosten tøer op i stigende temperaturer, isen smelter og den underliggende jord bliver vandlidende, hjælper med at skabe iltfattige forhold - det perfekte miljø for mikrober i jorden til at forbruge kulstof og producere metan.

Metan hydrater, på den anden side, findes for det meste i havsedimenter langs de kontinentale marginer. I metanhydrater, bure med vandmolekyler fanger metanmolekyler inde. Metanhydrater kan kun dannes under høje tryk og lave temperaturer, så de findes hovedsageligt dybt i havet. Hvis havets temperatur stiger, det samme vil temperaturen i havets sedimenter, hvor metanhydraterne befinder sig. Hydraterne vil derefter destabilisere, falde fra hinanden, og frigive metangassen.

"Hvis selv en brøkdel af det destabiliserer hurtigt, og den metan overføres til atmosfæren, vi ville have en enorm drivhuseffekt, fordi metan er en så potent drivhusgas, "Siger Petrenko. "Bekymringen har virkelig at gøre med at frigive en virkelig massiv mængde kulstof fra disse lagre til atmosfæren, mens klimaet fortsætter med at varme."

Indsamling af data fra iskerner

For at bestemme, hvor meget metan fra gamle kulstofforekomster, der kan frigives til atmosfæren under varme forhold, Dyonisius og hans kolleger vendte sig mod mønstre i Jordens fortid. De borede og indsamlede iskerner fra Taylor Glacier i Antarktis. Iskerneprøverne fungerer som tidskapsler:de indeholder små luftbobler med små mængder gammel luft fanget inde. Forskerne bruger et smeltekammer til at trække den gamle luft ud af boblerne og studerer derefter dens kemiske sammensætning.

Dyonisius' forskning fokuserede på at måle sammensætningen af ​​luft fra tidspunktet for Jordens sidste deglaciation, 8, 000-15, 000 år siden.

"Tidsperioden er delvis analog med i dag, da Jorden gik fra en kold tilstand til en varmere tilstand, " siger Dyonisius. "Men under den sidste deglaciation, ændringen var naturlig. Nu er forandringen drevet af menneskelig aktivitet, og vi går fra en varm tilstand til en endnu varmere tilstand."

Analyse af kulstof-14 isotopen af ​​metan i prøverne, gruppen fandt ud af, at metan-emissionerne fra de gamle kulstofreservoirer var små. Dermed, Dyonisius konkluderer, "Sandsynligheden for, at disse gamle kulstofreservoirer destabiliserer og skaber en stor positiv opvarmningsfeedback i dag er også lav."

Dyonisius og hans samarbejdspartnere konkluderede også, at den frigivne metan ikke når atmosfæren i store mængder. Forskerne mener, at dette skyldes flere naturlige "buffere".

Buffere beskytter mod udslip til atmosfæren

I tilfælde af metanhydrater, hvis metanen frigives i det dybe hav, det meste af det opløses og oxideres af havets mikrober, før det nogensinde når atmosfæren. Hvis metanen i permafrosten dannes dybt nok i jorden, det kan oxideres af bakterier, der spiser metanen, eller kulstoffet i permafrosten bliver måske aldrig til metan og kan i stedet frigives som kuldioxid.

"Det ser ud til, at uanset hvilke naturlige buffere, der er på plads, sikrer, at der ikke er meget metan, der bliver frigivet, " siger Petrenko.

Dataene viser også, at metan-emissioner fra vådområder steg som reaktion på klimaændringer under den sidste deglaciation, og det er sandsynligt, at emissionerne af vådområder vil stige, efterhånden som verden fortsætter med at varme i dag.

Ikke desto mindre, Petrenko siger, "menneskeskabte metan-emissioner er i øjeblikket større end vådområders emissioner med en faktor på omkring to, og vores data viser, at vi ikke behøver at være så bekymrede over store metanudslip fra store kulstofreservoirer som reaktion på fremtidig opvarmning; vi burde være mere bekymrede for metan frigivet fra menneskelige aktiviteter."