Forskere afslører, hvordan salt kan spille ind i klimaopvarmningen

Et hold af Skoltech-forskere har udgivet en serie på tre artikler, der beskæftiger sig med forskellige aspekter af, hvordan salt fra havvandet og andre salte trænger ind i frossen jord, der indeholder gashydrater - islignende krystaller bestående af vand og gas, for det meste metan. Denne såkaldte saltmigrering påvirker hastigheden, hvormed permafrosten smelter, efterhånden som den globale opvarmning skrider frem. Det er derfor nødvendigt at tage denne proces i betragtning for nøjagtig modellering af klimaændringer. Forskningsresultaterne er rapporteret i artikler dateret 27. juni og 9. juli i tidsskriftet Geosciences , og i avisen den 5. juli i Energy &Fuels .

"De aktuelt anvendte matematiske modeller af naturlig og menneskeskabt permafrostnedbrydning har en tendens til at negligere saltmigrering," kommenterede ledende forskningsforsker Evgeny Chuvilin fra Skoltech, projektets hovedforsker. "Men både det naturlige indtag af havsalt og de kemiske opløsninger, der bruges til brøndboring, sænker temperaturen, hvorved permafrosten begynder at smelte, hvilket fremskynder dens nedbrydning. Så saltmigrering skal tages i betragtning, og det er netop derfor, vi studerer det. i små detaljer."

En af de tre artikler undersøger, hvordan trykket, der udøves på frossen jord under saltmigrering, påvirker nedbrydningen af ​​hydratfri og hydratmættet permafrost (begge typer indeholder også is og resterende ufrosset vand). Eksperimenter med modeljord, som kontrollerede de andre faktorer, der påvirkede saltionoverførsel, indikerede, at stigende tryk ikke havde nogen signifikant effekt på saltmigrering i - og nedbrydningshastigheden af ​​- hydratfri permafrost. Men når jorden var mættet med hydrater, påvirkede deres tilstedeværelse saltdiffusion, og sådan permafrost viste sig at være meget følsom over for trykvariationer. Nemlig at sænke trykket førte til hurtigere saltmigrering, og forøgelse af trykket mindskede ionoverførselshastigheden, hvilket bremsede optøning.

I en anden undersøgelse overvejede holdet yderligere tre faktorer, der potentielt påvirker den samme proces:omgivelsestemperatur, saltkoncentration og saltets kemiske sammensætning. Forsøget viste, at ved gradvist lavere temperaturer (kun under-nul-området blev taget i betragtning) blev saltmigrationen i stigende grad forsinket. Selvom denne effekt generelt var forventet, er det første gang, dens omfang er blevet kvantitativt estimeret på frosne jordprøver. Også ved højere saltkoncentrationer tog det ionerne kortere tid at trænge ned i jorden. Med hensyn til saltsammensætningen var migration mere aktiv for chlorider end sulfider, og blev også observeret at bremse i den følgende progression, startende med den mest "mobile" metalion magnesium, ned til natrium, calcium og til sidst kalium ved den langsommere ende af spektret.

Endelig involverede det tredje stykke forskning at omgive den kubiske prøve med en række temperatursensorer for at detektere, hvordan den rumlige fordeling af temperaturen i den frosne jord ændrede sig på grund af saltmigrering. Efterhånden som eksperimentet fortsatte, opstod et uensartet temperaturfelt. Årsagen til dette er, at de områder, hvor salt allerede er trængt ind, begynder at tø tidligere, og optøning forbruger varme. Denne effekt er flere gange mere udtalt for den hydratmættede permafrost, som har at gøre med gashydratnedbrydning under saltmigrering. Køleeffekten sætter hurtigere ind, og det oprindelige temperaturfelt tager længere tid at genoprette.

"Resultaterne af vores eksperimentelle modellering giver et nyt perspektiv på de processer, der er involveret i intrapermafrost-gashydratdissociation under betingelserne for saltmigrering og saltmigrationens bidrag til permafrostens nedbrydning i lyset af klimaændringerne på Jorden," konkluderede Chuvilin. + Udforsk yderligere

Undersøgelse viser, hvordan permafrost frigiver metan i det opvarmende Arktis