I Arktis, forårets snesmeltning udløser frisk kuldioxidproduktion

Undersøgelser har vist, at Arktis opvarmes omtrent dobbelt så hurtigt som resten af ​​verden, og dens jord rummer dobbelt så meget kuldioxid som atmosfæren. Ny forskning fra San Diego State University finder, at vand fra forårssnesmeltning infiltrerer jorden og udløser produktion af frisk kuldioxid i højere hastigheder end tidligere antaget.

Dette er ud over fanget kulstof, der slipper ud fra jorden, hvilket betyder en acceleration i opvarmningen, der ikke helt tages højde for i nuværende måleteknikker.

SDSU-postdoktor Kyle Arndt og økosystemøkolog Donatella Zona brugte flere år på at vurdere situationen på stedet i Utqiagvik (tidligere Barrow), Alaska og analyserer deres resultater, når de vendte tilbage til San Diego.

Den kolde årstid er en væsentlig del af den årlige kulstofbalance, og det blev antaget at have en ubetydelig indvirkning på kulstofproduktionen.

Ved at analysere jordkerneprøver, hvad de fandt var, at det ikke kun var indespærrede drivhusgasser, der undslap, men også sandsynligvis øget frisk produktion af kulstof under forårets tøbrud.

Udgivet 30. juni i Global forandringsbiologi , deres undersøgelse opdagede, at kold optøning tegner sig for næsten halvdelen af ​​kulstofemissionerne, som kan opveje sommerens optagelse eller absorption af kuldioxid ved vegetation. Deres fund fylder et hul i data, der længe har eksisteret, fordi hårde vintre og kilder gjorde Arktis svært tilgængelig for at gennemføre undersøgelser.

"Tidligere havde vi ikke disse data, men nu hvor vi gør, vi ser, at disse økosystemer hurtigt opvarmes, " sagde Arndt. "Mange modeller forudsiger allerede, at Arktis vil blive til en CO ₂ kilde, men de kan undervurdere kildens størrelse, hvis denne forårsproces ikke tages i betragtning."

Arndt, avisens første forfatter, begyndte at besøge Utqiagvik i sommeren 2016 for at vedligeholde udstyr sat op af SDSU-økolog Walter Oechel, som har arbejdet i næsten 40 år i disse arktiske områder.

Brug af eddy kovarians, en teknik til at måle kuldioxidbevægelse mellem jord og atmosfære samt jord- og lufttemperaturer, jordvarmeflux og snedybde, Arndt målte fluxer.

Varmeflux er den energi, der overføres pr. Overfladeenhed i en given periode, og det er udfordrende at samle det under indfrysningen. Arndt "kom på ideen om at måle det under forårets snesmeltning, bygger på behovet for at udfylde et hul i data om den kolde årstid Arktiske varmefluxer, " sagde Zona.

Arndt arbejdede også med SDSU mikrobiolog David Lipson, som indsamlede jordkerneprøver, som hjalp ham og Zona til at forstå jordens fysiske egenskaber i forårs- og efterårssæsonen.

Arndt konstaterede, at frisk CO ₂ produktionen skete, da "vi fandt luftlommer midt i jordkernen, der gjorde det muligt for den smeltede sne at sive ind. Snesmeltningen er rig på ilt, hvilket hjælper med produktionen af ​​kuldioxid."

Jern er et af de mange mineraler, som jorden indeholder. Deres analyse viste, at jernet var fuldstændig oxideret, hvilket kun kan ske, hvis frisk ilt i jorden binder sig til og oxiderer jernet. Forskerne fandt en støt stigning i CO ₂ emissioner i denne optøningsperiode, hvilket yderligere tyder på, at der opstår produktion på dette tidspunkt.

Enklere modeller af dataanalyse kan gå glip af den hurtige opvarmning, der sker på grund af snesmeltning, når der er en hurtig tilførsel af ilt, der fører til opvarmningen.

"Der sker meget mere i jorden, end vi tidligere troede, " sagde Arndt. "Naturen er effektiv ved, at den nedbryder lettere forbindelser fortrinsvis frem for tungere, skabe unikke isotopsignaturer, lidt ligesom fingeraftryk. Ved at se på isotoper, vi kan fortælle, hvor længe forbindelserne har været der, og kilden til det udledte kulstof."

Arndt og Zona planlægger at fokusere på isotopanalyse næste, at rekonstruere alderen af ​​forbindelserne i prøverne, og de længere skala implikationer af disse resultater.

"Vi vil lede efter langsigtede tendenser inden for frigivelse af kuldioxid og hvordan varmefluxerne har ændret sig i løbet af det sidste årti, " sagde Zona.