Smeltende permafrost øger drivhusgasser fra arktiske søer

Grundvand, der cirkulerer gennem undergrunden som følge af smeltende permafrost, kan transportere kuldioxid og metan til arktiske søer og igen udledes til atmosfæren. Denne proces med at transportere drivhusgasser øger virkningerne af klimaændringer og bliver nu kvantificeret for første gang af forskere fra universiteterne i Umeå, Barcelona og Linköping. Undersøgelsen er publiceret i Nature Communications .

Permafrost er den jord, der forbliver frossen hele året rundt i forskellige dele af planeten, såsom Arktis og Antarktis, samt i høje bjerge og høje plateauer. Den aktuelle undersøgelse fokuserer på arktiske søer beliggende i den sporadiske permafrostregion i det nordlige Sverige. I dette område - et typisk tundraøkosystem - er mellem 10 og 50% af jorden permanent frosset. Det øverste lag af jorden over permafrosten, det aktive lag, fryser og optøs årligt.

I denne region er den gennemsnitlige årlige temperatur steget betydeligt i de senere år og er nu over 0 grader Celsius. Dette får permafrosten – med dens rigelige organiske stof rig på kulstof og drivhusgasser – til at tø op. Gennem grundvandets cirkulation fungerer permafrosten som en kilde, der forsyner de hydrologisk forbundne søer i regionen med drivhusgasser. Gasserne udsendes til sidst fra søerne til atmosfæren.

Hidtil har man ikke vidst meget i detaljer om grundvandets betydning for drivhusgasemissioner fra arktiske søer. For at besvare spørgsmål om denne proces brugte det spansk-svenske forskerhold i den aktuelle undersøgelse radon - en gas, der er rigeligt i undergrundens strømme - som spor af grundvandsudledning til søerne.

Mange tekniske problemer

Kvantificeringen af ​​radon i overfladevand og grundvand for at estimere transporten af ​​drivhusgasser fra optøende permafrost til søerne havde dog både tekniske og driftsmæssige vanskeligheder.

"Radon er en radioaktiv gas, den går i opløsning meget hurtigt, og derfor var vi nødt til at installere måleudstyr på Abisko videnskabelige station for at måle prøverne samme dag, som de blev indsamlet," siger Carolina Olid, lektor ved University of Barcelona og fhv. Adjunkt ved Umeå Universitet.

"Koncentrationerne af radon og metan i vandet i undergrunden er meget varierende, hvilket betyder, at det var nødvendigt at arbejde med et stort antal og volumen af ​​prøver for at kunne bestemme deres størrelse med god præcision," siger Valentí Rodellas, postdoc. forsker ved University Autonomous of Barcelona. "Derudover har jorden i disse rige, tætte områder en stor kapacitet til at tilbageholde vand, hvilket gjorde det endnu sværere at opnå tilstrækkelig mængde vand til at udføre analyserne."

Flere emissioner om sommeren

Undersøgelsen viste, at tilstrømningen af ​​metangas gennem grundvandet til søerne er mere intens om sommeren end om efteråret på grund af den større overflod af vand, der cirkulerer i undergrunden (afsmeltning, regn osv.). De højere temperaturer om sommeren favoriserer også produktionen af ​​metan i undergrunden og beriger derfor gasindholdet i grundvandet, der går til søerne.

"Klimaændringer og accelereret smeltning af permafrost vil øge mængden af ​​drivhusgasser, der kan transporteres til søerne gennem grundvandet. Stigningen i nedbør — op til 40 % i Arktis i løbet af det næste årti — vil også øge strømmen af ​​grundvand og, derfor udledningen af ​​metan i søerne," siger Carolina Olid.

En større udledning af drivhusgasser til atmosfæren er ikke den eneste effekt forårsaget af smeltningen af ​​permafrost.

"Permafrostvand indeholder høje koncentrationer ikke kun af gasser som kuldioxid eller metan, men også af andre forbindelser som næringsstoffer, kviksølv og andre forurenende stoffer. Tilstedeværelsen af ​​disse forbindelser i søerne kan generere skadelige påvirkninger af det naturlige miljø og organismerne. der lever i søøkosystemer såvel som i terrestriske systemer," siger Gerard Rocher-Ros, postdoc ved Umeå Universitet.

"Dette er effekter med implikationer for hele den akvatiske trofiske kæde af både selve søen og netværket af indbyrdes forbundne floder og vandløb, som har en indvirkning på de økosystemtjenester, som naturressourcerne leverer til samfundet," tilføjer Carolina Olid.

Forbedret forudsigelse af klimaændringer

Det er stadig svært at bestemme de områder af planeten, hvor processen med permafrostsmeltning vil være mere udtalt eller hurtigere. I nogle områder vil søer tørre op, fordi vandet vil strømme ud gennem drænene eller nye kanaler dannet ved afsmeltningen. I andre tilfælde vil søerne udvide deres marginer, efterhånden som smeltningen skrider frem - en proces kendt som termokarst - og nye søer vil dukke op i relieffordybninger.

I dette scenarie med klimausikkerhed vil indførelsen af ​​grundvandsudledning i klimamodeller forbedre forudsigelserne om fremtidige metan-emissioner fra søer.

"Dette vil give os mulighed for at vurdere søernes reelle rolle i kulstofkredsløbet, og om de virkelig fungerer som kilder eller som mulige reservoirer for drivhusgasser. Disse oplysninger er en nøgle til at kunne udvikle passende bevaringspolitikker for at afbøde klimaændringer," siger han. siger Carolina Olid. + Udforsk yderligere

Alaskas nyeste søer bøvser metan