Pludselig permafrost-optøning har vist sig at intensivere opvarmningseffekten på jordens CO₂-emission

Ifølge en nylig undersøgelse offentliggjort i Nature Geoscience , har forskere fundet ud af, at jordens kuldioxid (CO₂ ) emissioner er mere følsomme over for klimaopvarmning i permafrost-kollapserede områder end i ikke-kollapserede områder.

Denne undersøgelse, der er baseret på feltopvarmningseksperimenter kombineret med laboratorieinkubation af jord fra en storstilet prøvetagning, giver ny indsigt om permafrost kulstof-klimafeedback i forbindelse med fremtidig klimaopvarmning.

Varmere temperaturer har ført til hurtig optøning af permafrost i højbredde- og højhøjde permafrostområder. Pludselig optøning af permafrost, kendt som termokarst, forekommer i cirka 20 % af den nordlige permafrostregion, men denne region opbevarer omkring halvdelen af ​​alt organisk kulstof under jorden. Denne type optøning kan omstrukturere jordoverflademorfologien, hvilket forårsager pludselige ændringer i jordens biotiske og abiotiske egenskaber, hvilket kan ændre økosystemets kulstofkredsløb betydeligt.

Da både termokarst- og ikke-termokarstområder samtidigt oplever en løbende opvarmning, er en vigtig, men indtil videre overset overvejelse, om opvarmningen påvirker jordens CO₂ flux kan variere mellem disse to forskellige landformer.

For at udfylde dette videnshul har en samarbejdende forskningsgruppe ledet af prof. Yang Yuanhe fra Institut for Botanik ved Det Kinesiske Videnskabsakademi undersøgt, hvordan termokarstdannelse påvirker reaktionerne fra jord CO₂ strømninger til klimaopvarmning ved hjælp af flere tilgange.

I et velrepliceret opvarmningseksperiment udført samtidigt i termokarst- og ikke-termokarstområder fandt forskerne, at den opvarmningsinducerede stigning i jordens CO₂ frigivelsen var omkring 5,5 gange højere i termokarst-elementer end i tilstødende ikke-termokarst-landformer.

De analyserede derefter over 30 potentielle årsager til opvarmningseffekterne på CO₂ frigivelse ved hjælp af jordfysisk-kemiske analyser, faststof ¹³ C kernemagnetisk resonans og metagenomisk sekventering. De fandt ud af, at den større opvarmningsreaktion hovedsageligt skyldtes den lavere jordsubstratkvalitet og højere overflod af mikrobielle funktionelle gener relateret til organisk kulstofnedbrydning i termokarst-påvirket jord.

Ved at inkubere jord fra seks yderligere termokarst-påvirkede steder langs en 550 km lang permafrost-transekt, fandt holdet desuden, at termokarst-dannelse signifikant øgede temperaturfølsomheden af ​​CO₂ frigivelse, hvilket giver yderligere bevis for den stærkere jord CO₂ reaktion på opvarmning i termokarstlandskaber.

"Som en foreløbig udforskning af dens globale betydning, ekstrapolering af opvarmningsreaktionen fra jordens CO₂ flux til alle højlands-termokarst-regioner på den nordlige halvkugle, kan der være yderligere 0,4 Pg C år ^-1 af jordens kulstoffrigivelse, hvilket er omkring en fjerdedel af de forventede kulstoftab fra permafrost i jorden ved slutningen af ​​det 21. århundrede," sagde prof. Yang, tilsvarende forfatter til undersøgelsen.

Denne undersøgelse giver flere beviser for, at opvarmningsinduceret jord CO₂ tabet er stærkere under termokarstdannelse. Disse resultater kan hjælpe til mere præcist at fremskrive den fremtidige bane for kulstof-klima-feedback fra permafrost.

Flere oplysninger: Forbedret respons af jordrespiration på eksperimentel opvarmning ved termokarstdannelse, Nature Geoscience (2024). DOI:10.1038/s41561-024-01440-2

Journaloplysninger: Naturgeovidenskab

Leveret af Chinese Academy of Sciences