Mønstre i permafrostjord kan hjælpe modeller med klimaændringer

Arktis dækker omkring 20% ​​af planeten. Men næsten alt, hvad hydrologer ved om de kulstofrige jordarter, der dækker dens permafrost, stammer fra meget få målinger taget kun få meter fra Alaskas Dalton Highway.

Den lille prøvestørrelse er et problem, især for forskere, der studerer arktisk hydrologis rolle om klimaændringer. Permafrostjord indeholder store mængder kulstof, som kan blive til drivhusgasser. Men manglen på data gør det svært at forudsige, hvad der vil ske med vand og kulstof, da permafrosten smelter på grund af opvarmningstemperaturer.

Ny forskning ledet af forskere ved University of Texas i Austin kan hjælpe med at løse dette problem.

Forskerne brugte de sidste fire somre på at måle permafrostjord på tværs af en 5, 000 kvadratkilometer skåret af Alaskas nordlige skråning, et område på størrelse med Connecticut. Mens jeg arbejder på at opbygge et tiltrængt jorddatasæt, deres målinger afslørede et vigtigt mønster:De hydrologiske egenskaber ved forskellige permafrostjordtyper er meget konsekvente, og kan forudsiges baseret på det omgivende landskab.

"Der er et stort stykke land, der er forudsigeligt, "sagde Michael O'Connor, der ledede forskningen, mens han fik sin doktorgrad fra UT Jackson School of Geosciences. "Vores papir viser, at over et enormt studieområde, disse meget enkle mønstre i disse egenskaber holder stik. "

Undersøgelsen blev offentliggjort i tidsskriftet Geofysiske forskningsbreve . Medforfattere omfatter forskere fra Jackson School, UT's Cockrell School of Engineering, Utah State University og University of Michigan.

Forskerne undersøgte næsten 300 jordprøver fra forskellige typer terræn. De fandt ud af, at jordtyper og deres tykkelse er tæt forbundet med landskabet, med forskerne at klassificere landskaberne i fem kategorier baseret på den dominerende vegetation, og om miljøet var på en bakke eller nær bunden af ​​en floddal.

De fandt også ud af, at hver af de tre jordtyper havde forskellige egenskaber, der påvirkede, hvor let jorden kunne overføre varme og vand - hvilket bestemmer, hvordan kuldioxid og metan, endnu en kraftig drivhusgas, frigives.

Resultaterne vil give forskere mulighed for at se på landskabet for at forstå, hvordan kulstof og drivhusgasser bevæger sig gennem jorden herunder.

Selvom undersøgelsen ikke spår om kulstofudslip, medforfatter Bayani Cardenas, en professor ved Jackson Schools Institut for Geologiske Videnskaber, sagde, at det giver en forskningsramme.

"Vores data udfylder et vidensgab, der har eksisteret i 30 år, "Cardenas sagde." Samfundet, der studerer permafrost og klimaændringer, vil sætte pris på dets iboende værdi. "

Permafrost låser omtrent lige så meget kulstof væk som det, der allerede er i atmosfæren. Imidlertid, indtil denne undersøgelse, klimamodeller manglede direkte oplysninger om permafrostjord, med forskningsrekorden begrænset til omkring et dusin prøver taget langs Dalton Highway og ingeniørrapporter, der undersøgte permafrost til vej- og rørledningskonstruktion.

Forbedring af de tilgængelige data for klimaforskere var den primære motivation bag permafrostindsamlingskampagnen, sagde O'Connor. Nordhældningen i Alaska er næsten ren vildmark. Forskergruppen stolede på en helikopter for at komme rundt og en 18 tommer brødkniv til at skære jordblokke fra jorden.

"Vi var nogle steder, som sandsynligvis intet menneske havde sat fod på." Sagde Cardenas.

At finde et mønster mellem landskabet og permafrostjordmønstrene kom ikke som en overraskelse. Planteøkologer, der arbejder i regionen, havde nævnt det anekdotisk. Men de nyudgivne data er noget, hele forskningssamfundet kan trække på.

Cathy Wilson, en hydrolog og klimamodeller ved Los Alamos National Laboratory, der også udfører permafrostforskning i Alaska, sagde, at undersøgelsen er et stort skridt for klimamodeller, og at hun glæder sig til at anvende studieteknikker i sit eget arbejde.

"Dette giver os mulighed for virkelig at begynde at skalere disse værdifulde oplysninger om jordens egenskaber til i det mindste Nordskråningen, foden af ​​bjergkæder, og videre, " hun sagde.