Kulstofemission fra permafrostjord undervurderet med 14%

Billede 500 millioner biler stablet i rækker. Det er hvor meget kulstof - omkring 1, 000 petagrammer, eller en milliard ton - er låst inde i den arktiske permafrost.

I øjeblikket, forskere vurderer, at 5-15% af det kulstof, der er lagret i permafrostjordoverflader, kunne udledes som drivhusgassen kuldioxid i 2100, i betragtning af den nuværende bane for global opvarmning. Denne emission, ansporet af mikrobiel virkning, kan føre til yderligere 0,3 til 0,4 grader Celsius yderligere global opvarmning.

Men denne vurdering mangler en afgørende vej for, at kuldioxid kan komme ind i atmosfæren:sollys.

Ifølge en undersøgelse fra University of Michigan, organisk kulstof i optøende permafrostjord, der skylles ned i søer og floder, kan omdannes til kuldioxid ved sollys, en proces kendt som fotomineralisering.

Forskningen, ledet af akvatisk geokemiker Rose Cory, har fundet ud af, at organisk kulstof fra optøning af permafrost er yderst modtagelig for fotomineralisering ved ultraviolet og synligt lys, og kunne bidrage med yderligere 14% kuldioxid i atmosfæren. Hendes teams undersøgelse er offentliggjort i tidsskriftet Geofysiske forskningsbreve .

"Først for nylig har globale klimamodeller inkluderet drivhusgasser fra optøende permafrostjord. Men ingen af ​​dem indeholder denne feedbackvej, "sagde Cory, en lektor i jord- og miljøvidenskab.

"For at få et tal på, hvor meget kul der kan frigives fra permafrostjord gennem oxidation, vi er nødt til at forstå, hvad der er processerne, og hvad er tidsskalaen:måske er dette kulstof bare så modstandsdygtigt over for oxidation, at, selvom det er optøet, det ville bare flyde ind i det arktiske hav og blive begravet i en anden fryser. "

Denne vej er blevet debatteret, fordi måling af, hvordan sollys nedbryder jordens kulstof, er vanskelig. Hver lysbølgelængde har en forskellig effekt på jordens organiske kulstof, ligesom niveauet af jern i jorden. For præcist at måle, hvordan kuldioxid udsendes, når organisk kul udsættes for sollys, Cory's medsvarende forfatter Collin Ward, en videnskabsmand ved Woods Hole Oceanographic Institution og UM Alum, udviklet en metode til at måle hver bølgelængdes effekt på jordens organiske kulstof. At gøre dette, han byggede et nyt instrument, der bruger LED -lys til at efterligne forskellige bølgelængder af solen.

"Denne nye LED-baserede metode gør det langt lettere og billigere at finde ud af, hvordan lysdrevne reaktioner varierer for forskellige bølgelængder i solen, "Ward sagde." Efter at jeg havde bygget instrumentet, ringede jeg straks til Rose og fortalte hende, at jeg først ville bruge det på permafrostprøver. "

Forskerne placerede organisk kul udvandet fra jordprøver fra seks arktiske steder i instrumentet, og udsatte derefter prøverne for LED -lyset. Efter lyseksponeringen, de ekstraherede kuldioxiden kryogent og brugte et massespektrometer til at måle alderen og mængden af ​​kuldioxid, der afgives af jordens kulstof.

De fandt ud af, at sollysets bølgelængde ikke kun påvirkede mængden af ​​frigivet kuldioxid, mængden af ​​jern i prøven gjorde det også. Jern fungerede som en katalysator, øge jordens reaktivitet.

"Det, vi længe har mistænkt, er, at jern katalyserer denne sollys-drevne proces, og det er præcis, hvad vores resultater viser, "Sagde Cory." Når den samlede mængde jern stiger, mængden af ​​kuldioxid stiger. "

Cory's team brugte også kulstofdatering til at ældre jordens organiske kulstof og kuldioxid, der blev udsendt fra det for at demonstrere, at denne oxidation skete med gammel permafrost, ikke bare jord, der optøer årligt. Dette er vigtigt, fordi jord, der optøer årligt, vil frigive en meget mindre mængde kuldioxid end hvad der er tilgængeligt i permafrost.

Forskerne fandt ud af, at det var mellem 4, 000 og 6, 300 år gammel, og ved at demonstrere, hvor gammel jorden er, de viser, at permafrostkulstof er modtageligt, eller labilt, til oxidation til kuldioxid.

"Ikke alene har vi den første bølgelængdespecifikke måling af denne sollysdrevne reaktion, men vi har verifikation af, at det er gammelt kulstof, der oxideres til kuldioxid, "Cory sagde." Vi kan stille enhver tvivl om, at sollys oxiderer gammelt kulstof, og vi viser, hvad der styrer denne proces - det er jernet, der katalyserer solens oxidation af gammelt (eller gammelt) kulstof. "

At inkludere U-M-teamets opdagelse i klimaforandringsmodeller betyder, at der-konservativt-kan frigives 6% af de 100 milliarder tons kulstof, der i øjeblikket er lagret i arktisk permafrost. Hvis 6% ikke lyder af meget, overvej, at det er kulstofækvivalenten til cirka 29 millioner biler, der fordamper i atmosfæren.