Hedebølger, skovbrand og permafrost-optøning:Nordens klimaforandringer trifecta

Polarcirklen blev utrolig varm den 20. juni. I det russiske samfund Verkhojansk, temperaturer over 38C, markerer, hvad der kan være den højeste lufttemperatur, der nogensinde er registreret i Arktis.

Temperaturerne ved Verkhoyansk er en del af en større tendens i det vestlige Rusland denne sommer, med små samfund i hele regionen, der melder om temperaturer, der smadrer lokale rekorder, der har stået i årtier. I sidste halvdel af juni overfladetemperaturer i hele det vestlige Sibirien var så meget som 10C over historiske normer, markerer en af ​​de varmeste juni nogensinde på trods af relativt kølige temperaturer i starten af ​​måneden.

For forskere verden over er disse rekordstore temperaturer alarmklokker, demonstrerer den slags ekstreme vejrbegivenheder, vi kan forvente at se oftere, hvis klimaændringerne fortsætter ukontrolleret. Imidlertid, det er det langsigtede nedfald fra moderne hedebølger, som mange nordlige videnskabsmænd er dybt bekymrede over, da de vil påvirke vores planet i årtier fremover.

Brandene, der følger

Under hedebølger stiger overfladetemperaturerne, udløser ofte en kæde af brandfremmende vejrforhold, herunder ekstreme tordenvejr. Disse tordenvejr har hundredvis af lynnedslag, der kan antænde den tørre jord og vegetation, der tjener som brændstof til ild.

I nordlige områder som det boreale biom, disse brandfremmende forhold kan forårsage naturbrande i stor skala, der brænder millioner af hektar skov på en enkelt sommer.

Historisk set, menneskeheden har betragtet naturbrande som en sand katastrofe og brugt betydelige ressourcer på at undertrykke dem. Vi forstår nu, at på trods af det første tab af etablerede træer og jord, skovbrande er en naturlig og integreret del af det boreale biom.

Moderne skovbrande, imidlertid, forekommer med stigende hyppighed og intensitet, dækker et større område på grund af vejrbegivenheder som kraftige hedebølger. I ekstreme brandår, disse moderne naturbrande kan brænde dybt ned i den organiske jord, der kendetegner boreale skove. Disse kulstofrige jordbund er blevet bygget op gennem tusinder af år og rummer cirka 30 procent af verdens kulstoflagre på jorden.

Når brande brænder dybt ned i jorden eller vender for hurtigt tilbage til en skov, de mister deres "gamle kulstof"-lagre. I stedet for at blive holdt i jorden bliver disse gamle kulstofreserver forbrændt og frigivet tilbage til atmosfæren, at øge kulstofniveauet. De højere kuldioxidniveauer, der genereres af naturbrande, intensiverer klimaændringernes påvirkninger som hedebølger, hvilket kan føre til yderligere naturbrande, danner en kraftfuld "positiv feedback"-løkke med klimaændringer.

Selvom disse tendenser alene er alarmerende, nordlige forskere advarer om, at nedfaldet fra hedebølger ikke stopper, når brandene brænder ud. I nordlige regioner, hvor jorden historisk forbliver frossen året rundt, et helt nyt sæt ændringer begynder at tage form.

Når permafrosten går til grunde

Permafrost dannes i landskabet, når jordmaterialer forbliver under frysepunktet i to eller flere på hinanden følgende år. I nogle områder dannes permafrost som direkte reaktion på et koldt klima.

Når man bevæger sig længere mod syd, imidlertid, permafrost bliver mere og mere afhængig af tilstedeværelsen af ​​tyk organisk jord, overfladevegetation og en skyggefuld overbygning for at overleve de varme sommermåneder. I de tilfælde, økosystemet fungerer som et kæmpe beskyttende tæppe, begrænser solens varme, der er i stand til at nå de frosne permafrostmaterialer nedenfor.

Når permafrost-økosystemer brænder, skovbranden fortærer disse beskyttende lag, udløser ofte permafrost-optøning. Dette kan ske gradvist, med det optøede lag udvidende langsomt over årtier, eller brat, med det optøede lag, der udvider sig dramatisk over år. Landet kan falde sammen eller synke, plantesamfund kan ændre sig fuldstændig, og lokale vandstrømme kan blive omlagt.

I begge tilfælde tabet af permafrost gør de massive arktiske kulstofreserver mere sårbare over for tab. Med gradvis optøning er mikrober i stand til at nedbryde og frigive det tidligere frosne kulstof tilbage til atmosfæren som kuldioxid. I modsætning, brat optøning forekommer almindeligvis i isrig permafrost, hvilket resulterer i varmere, men også vådere jordbund. Under disse forhold sker nedbrydning stadig, men kulstof returneres almindeligvis til atmosfæren som metan, en drivhusgas, der er cirka 30 gange stærkere til at fange varme end kuldioxid.

Alt dette tabte kulstof kan gøre den positive feedback med klimaændringer endnu stærkere. Mens forskere arbejder på at forstå, om den vegetation, der vokser efter permafrost-optøning, er i stand til at opveje alt det kulstof, der frigives under nedbrydning, de fleste nuværende modeller indikerer, at permafrost-optøning i sidste ende vil være en kilde til atmosfærisk kulstof.

Forskere er ved at forstå, hvor tæt forbundet disse forstyrrelser forårsaget af klimaændringer egentlig er. Hvad der ser ud som en individuel begivenhed - hedebølge, skovbrand eller permafrost-optøning - har kaskadende konsekvenser gennem tid og rum i Arktis, potentielt tjene som frøkrystal til den næste forstyrrelse i de kommende måneder, år eller endda årtier, der følger.

Hedebølger, skovbrande og permafrost-optøning repræsenterer en miljømæssig trifekta, der er iboende forbundet og driver forandring i forekomsten og intensiteten af ​​hinanden.

Denne artikel er genudgivet fra The Conversation under en Creative Commons-licens. Læs den originale artikel.