Naukowcy odkryli, że rozległe obszary wiecznej zmarzliny w Arktyce uwalniają obecnie więcej gazów cieplarnianych, niż pochłaniają, przyczyniając się do globalnego ocieplenia.
W ciągu dwudziestu lat badań regiony takie jak lasy pochłaniały dwutlenek węgla, który był kompensowany przez emisję z jezior, rzek i pożary. Ponadto z terenów podmokłych doszło do znacznej emisji metanu, silnego, krótkotrwałego gazu.
Wieczna zmarzlina i wpływ klimatu
Nowe badanie w Globalne cykle biogeochemicznewspółautorem[{” attribute=”” tabindex=”0″ role=”link”>NASA scientists, reveals how and where greenhouse gases are escaping from the vast northern permafrost region as Arctic temperatures rise. These frozen soils, spanning from Alaska to Canada and Siberia, hold twice the amount of carbon currently in the atmosphere—hundreds of billions of tons—much of it buried for centuries.
An international team, led by researchers from Stockholm University, found that between 2000 and 2020, the Arctic’s carbon dioxide absorption was nearly balanced out by emissions from the land. Ultimately, they concluded that this region has become a net source of greenhouse gases, largely due to methane. Although methane is shorter-lived than carbon dioxide, it traps much more heat per molecule, making it a significant contributor to recent global warming trends.
The findings reveal a landscape in flux, said Abhishek Chatterjee, a co-author and scientist at NASA’s Jet Propulsion Laboratory in Southern California. “We know that the permafrost region has captured and stored carbon for tens of thousands of years,” he said. “But what we are finding now is that climate-driven changes are tipping the balance toward permafrost being a net source of greenhouse gas emissions.”
Na tej animacji przedstawiającej dane z 2021 r. gazy cieplarniane spowijają glob. Dwutlenek węgla jest pokazany na pomarańczowo; metan jest pokazany na fioletowo. Metan zatrzymuje ciepło 28 razy skuteczniej niż dwutlenek węgla w skali 100 lat. Mokradła są znaczącym źródłem takich emisji. Źródło: Studio Wizualizacji Naukowej NASA
Zapasy węgla
Wieczna zmarzlina to ziemia, która została trwale zamarznięta na okres od dwóch do setek tysięcy lat. Jej rdzeń odsłania grube warstwy lodowatej gleby wzbogaconej w martwą materię roślinną i zwierzęcą, którą można datować za pomocą radiowęgla i innych technik. Kiedy wieczna zmarzlina topnieje i rozkłada się, drobnoustroje żywią się tym węglem organicznym, uwalniając jego część w postaci gazów cieplarnianych.
Odblokowanie części węgla zmagazynowanego w wiecznej zmarzlinie mogłoby dalsze paliwo zmiany klimatyczne. Temperatury w Arktyce ocieplają się już od dwóch do czterech razy szybciej niż średnia światowa, a naukowcy uczą się, w jaki sposób rozmrażanie wiecznej zmarzliny się przesuwa region z pochłaniacza netto gazów cieplarnianych w źródło netto ocieplenia.
Śledzili emisje za pomocą instrumentów naziemnych, samolotów i satelitów. Jedna z takich kampanii, arktyczno-borealny eksperyment NASA dotyczący podatności na zagrożenia (Powyżej) koncentruje się na Alasce i zachodniej Kanadzie. Jednak lokalizowanie i mierzenie emisji na dalekich północnych obrzeżach Ziemi pozostaje wyzwaniem. Jedną z przeszkód jest ogromna skala i różnorodność środowiska, składającego się z wiecznie zielonych lasów, rozległej tundry i dróg wodnych.
Pęknięcia w zlewie
Nowe badanie zostało przeprowadzone w ramach projektu RECCAP-2 firmy Global Carbon Project wysiłek, który skupia różne zespoły naukowe, narzędzia i zbiory danych w celu oceny regionalne bilanse węgla co kilka lat. Autorzy podążali śladem trzech gazów cieplarnianych – dwutlenku węgla, metanu i podtlenek azotu — na obszarze 7 milionów mil kwadratowych (18 milionów kilometrów kwadratowych) wiecznej zmarzliny w latach 2000–2020.
Naukowcy odkryli, że region, zwłaszcza lasy, pochłonął o ułamek więcej dwutlenku węgla, niż wyemitował. Pochłanianie to zostało w dużej mierze zrekompensowane dwutlenkiem węgla emitowanym z jezior i rzek, a także pożarami, które trawiły lasy i tundrę.
Odkryli również, że w ciągu tych dwóch dekad jeziora i tereny podmokłe w regionie były silnymi źródłami metanu. Ich podmokłe gleby są ubogie w tlen, a jednocześnie zawierają duże ilości martwej roślinności i materii zwierzęcej – idealne warunki dla głodnych drobnoustrojów. W porównaniu z dwutlenkiem węgla metan może spowodować znaczne ocieplenie klimatu w krótkich odstępach czasu, zanim stosunkowo szybko się rozpadnie. Żywotność metanu w atmosferze wynosi około 10 lat, podczas gdy dwutlenek węgla może przetrwać setki lat.
Odkrycia sugerują, że zmiana netto emisji gazów cieplarnianych pomogła ogrzać planetę w ciągu 20 lat. Jednak w ciągu 100 lat emisje i absorpcje w większości znoszą się wzajemnie. Innymi słowy, region balansuje od źródła węgla do słabego pochłaniacza. Autorzy zauważyli, że zdarzenia takie jak ekstremalne pożary i fale upałów są głównymi źródłami niepewności podczas prognozowania przyszłości.
Integracja badań i kompleksowe ustalenia
Naukowcy wykorzystali dwie główne strategie w celu zliczenia emisji gazów cieplarnianych z regionu. Metody „oddolne” szacują emisje na podstawie pomiarów naziemnych i powietrznych oraz modeli ekosystemów. Metody odgórne wykorzystują pomiary atmosferyczne wykonywane bezpośrednio z czujników satelitarnych, w tym z należącego do NASA Orbiting Carbon Observatory-2 (OCO-2) i JAXASatelita obserwacyjny gazów cieplarnianych (Japońska Agencja Badań Kosmicznych).
Jeśli chodzi o krótkoterminowe, 20-letnie, potencjał globalnego ociepleniaoba podejścia naukowe pokrywały się z ogólnym obrazem, ale różniły się pod względem skali: obliczenia oddolne wykazały znacznie większe ocieplenie.
„To badanie jest jednym z pierwszych, w ramach którego udało nam się zintegrować różne metody i zbiory danych, aby połączyć tak kompleksowy budżet dotyczący emisji gazów cieplarnianych w jeden raport” – powiedział Chatterjee. „To ukazuje bardzo złożony obraz”.
Odniesienie: „Budżety gazów cieplarnianych w regionie wiecznej zmarzliny sugerują słabą emisję CO2 Zlew i CH4 i N2Źródła, ale wielkości różnią się między metodami odgórnymi i oddolnymi” G. Hugelius, J. Ramage, E. Burke, A. Chatterjee, TL Smallman, T. Aalto, A. Bastos, C. Biasi, JG Canadell , N. Chandra, F. Chevallier, P. Ciais, J. Chang, L. Feng, MW Jones, T. Kleinen, M. Kuhn, R. Lauerwald, J. Liu, E. López-Blanco, IT Luijkx, ME Marushchak, SM Natali, Y. Niwa, D. Olefeldt, PI Palmer, PK Patra, W. Peters, S. Potter, B. Poulter , BM Rogers, WJ Riley, M. Saunois, EAG Schuur, RL Thompson, C. Treat, A. Tsuruta, MR Turetsky, A.-M. Virkkala, C. Voigt, J. Watts, Q. Zhu i B. Zheng, 26 października 2024 r., Globalne cykle biogeochemiczne.
DOI: 10.1029/2023GB007969
