Вечная мерзлота, вечно мерзлый слой под сезонно оттаивающим поверхностным слоем земли, затрагивает 18 миллионов квадратных километров в высоких широтах или четверть всей обнаженной суши в Северном полушарии. По текущим оценкам, вечная мерзлота содержит около 1500 петаграмм углерода, что эквивалентно 1.5 триллионов метрических тонн углерода.
В новом исследовании проводится различие между постепенным таянием вечной мерзлоты, которое медленно влияет на вечную мерзлоту и ее запасы углерода, и более резкими типами оттаивания вечной мерзлоты.
Около 20% арктического региона имеют условия, способствующие резкому таянию из-за его богатого льдом слоя вечной мерзлоты. Внезапно таяние вечной мерзлоты является крупным источником выбросов углерода, включая выбросы углекислого газа, а также метана, который является более сильным парниковым газом, чем углекислый газ.
Это означает, что даже несмотря на то, что в любой момент времени менее 5% арктического региона вечной мерзлоты, вероятно, будут испытывать резкое таяние, их выбросы будут равны выбросам в районах, где наблюдается постепенное оттаивание.
Это резкое таяние "быстрое и драматическое, беспрецедентное воздействие на ландшафты", – сказал Мерритт Турецки, директор Института арктических и альпийских исследований (INSTAAR) в CU Boulder и ведущий автор исследования, опубликованного сегодня в журнале Nature Geoscience. «Леса могут превратиться в озера в течение месяца, оползни происходят без предупреждения, а невидимые отверстия для утечки метана могут проглотить снегоходы целиком."
«Резкое таяние вечной мерзлоты может происходить по-разному, но всегда представляет собой резкий резкий экологический сдвиг», – добавил Турецкий.
«Системы, по которым можно было ходить в обычных походных ботинках и которые были достаточно сухими, чтобы поддерживать рост деревьев в замороженном состоянии, могут таять, и теперь эти экосистемы внезапно превращаются в жидкий беспорядок», – сказал Турецкий.
Почему так важно оттаивание вечной мерзлоты
Вечная мерзлота содержит камни, почву, песок и, в некоторых случаях, очаги чистого грунтового льда. В нем в среднем в два раза больше углерода, чем в атмосфере, потому что в нем хранятся остатки жизни, которая когда-то процветала в Арктике, включая мертвые растения, животных и микробы.
Это вещество, которое никогда полностью не разлагалось, было заперто в холодильнике Земли на тысячи лет.
По мере потепления климата вечная мерзлота не может оставаться замерзшей.
На 80 процентах приполярного севера Арктики потепление климата может вызвать постепенное таяние вечной мерзлоты, которое будет проявляться на протяжении десятилетий или столетий.
Но в остальных частях Арктики, где грунтовый лед высок, резкое таяние может произойти в течение нескольких месяцев, что приведет к экстремальным последствиям для ландшафта и атмосферы, особенно там, где есть вечная мерзлота, богатая льдом.
Этот быстрый процесс называется «термокарстом», потому что термическое изменение вызывает оседание. Это приводит к карстовым ландшафтам, известным своей эрозией и воронками.
Турецкий сказал, что это первая статья, в которой собрана обширная литература о прошлой и нынешней резкой оттепели в различных типах ландшафтов.
Затем авторы использовали эту информацию вместе с численной моделью, чтобы спрогнозировать будущие потери углерода при резком таянии. Они обнаружили, что термокарст всегда связан с наводнениями, наводнениями или оползнями.
Интенсивные ливни и открытые черные пейзажи, возникшие в результате лесных пожаров, могут ускорить этот драматический процесс.
Исследователи сравнили резкое высвобождение углерода из-за таяния вечной мерзлоты с постепенным таянием вечной мерзлоты, пытаясь количественно оценить «известное неизвестное»."Есть общие оценки постепенного таяния, способствующего выбросам углерода, но они понятия не имели, какая часть этого будет вызвана термокарстом.
Они также хотели выяснить, насколько важной будет эта информация для включения в глобальные климатические модели. В настоящее время нет климатических моделей, включающих термокарст, и лишь некоторые из них вообще учитывают таяние вечной мерзлоты.
В то время как крупномасштабные модели за последнее десятилетие пытались лучше учесть петли обратной связи в Арктике, последний отчет Межправительственной группы экспертов по изменению климата (МГЭИК) включает только оценки постепенного таяния вечной мерзлоты как неразрешенную обратную связь системы Земли.
«Воздействие резкого потепления не отражено ни в одной из существующих глобальных моделей, и наши выводы показывают, что это может усилить обратную связь между климатом и углеродом вечной мерзлоты в два раза, тем самым обостряя проблему допустимых выбросов, чтобы оставаться ниже конкретных целевых показателей изменения климата. ", – сказал Дэвид Лоуренс из Национального центра атмосферных исследований (NCAR) и соавтор исследования.
Полученные данные придают новую актуальность включение вечной мерзлоты во все типы климатических моделей, наряду с реализацией строгой климатической политики и смягчения последствий, добавил Турецкий.
«Мы определенно сможем предотвратить наихудшие последствия изменения климата, если будем действовать в следующем десятилетии», – сказал Турецкий. "У нас есть четкие доказательства того, что политика поможет северу и, следовательно, будет определять наш будущий климат."
Среди других соавторов статьи исследователи из Университета Гвельфа, Университета Бригама Янга, Геологической службы США, Университета Аляски в Фэрбенксе, Университета Альберты, Университета Северной Аризоны, Центра полярных и морских исследований Института Альфреда Вегенера, Потсдамского университета. , Стокгольмский университет, Национальная лаборатория Лоуренса Беркли и Национальный центр атмосферных исследований.