Это в дополнение к улавливанию углерода, выходящему из почвы, что означает ускорение потепления, которое не совсем учитывается в современных методах измерения.
Постдокторант SDSU Кайл Арндт и эколог-эколог Донателла Зона провели несколько лет, оценивая ситуацию на местах в Уткиагвике (бывший Барроу), Аляска, и анализируя свои выводы по возвращении в Сан-Диего.
Холодное время года является важным компонентом годового углеродного баланса, и предполагалось, что он оказывает незначительное влияние на производство углерода.
Анализируя образцы керна почвы, они обнаружили, что улетучиваются не только захваченные парниковые газы, но и, вероятно, увеличение производства свежего углерода во время весеннего таяния снегов.
Их исследование, опубликованное 30 июня в Global Change Biology, показало, что на холодную оттепель приходится почти половина выбросов углерода, которые могут компенсировать поглощение или поглощение углекислого газа растительностью летом.
Их выводы заполняют пробел в данных, который существует уже давно, потому что суровые зимы и весна затрудняют доступ к Арктике для проведения исследований.
«Раньше у нас не было этих данных, но теперь, когда они есть, мы видим, что эти экосистемы быстро нагреваются», – сказал Арндт. «Многие модели уже предсказывают, что Арктика превратится в источник CO2, но они могут недооценивать размер источника, если этот весенний процесс не будет принят во внимание."
Арндт, первый автор статьи, начал посещать Уткягвик летом 2016 года для обслуживания оборудования, установленного экологом SDSU Уолтером Эчелом, который почти 40 лет проработал на этих арктических объектах.
Используя вихревую ковариацию, метод измерения движения углекислого газа между почвой и атмосферой, а также температуры земли и воздуха, теплового потока грунта и толщины снежного покрова, Арндт измерил потоки.
Тепловой поток – это энергия, передаваемая на единицу площади поверхности в течение определенного периода времени, и ее сложно собрать во время замораживания. Арндт «пришел к идее измерять его во время весеннего таяния снега, основываясь на необходимости заполнить пробел в данных о тепловых потоках в Арктике в холодное время года», – сказал Зона.
Арндт также работал с микробиологом SDSU Дэвидом Липсоном, который собирал образцы керна почвы, которые помогли ему и Зоне понять физические свойства почвы в весенне-осенний сезон.
Арндт установил, что производство свежего CO2 происходило, когда «мы обнаружили воздушные карманы в середине ядра почвы, которые позволяли талому снегу хлынуть внутрь. Таяние снега богато кислородом, который способствует образованию углекислого газа."
Железо – один из многих минералов, содержащихся в почве.
Их анализ показал, что железо полностью окислено, что может произойти только в том случае, если свежий кислород в почве связывается с железом и окисляет его. Исследователи обнаружили устойчивый рост CO? выбросы во время этого периода оттаивания, что дополнительно указывает на возникновение производства в это время.
В более простых моделях анализа данных может отсутствовать быстрое потепление, которое происходит из-за таяния снега, когда происходит быстрое поступление кислорода, ведущее к потеплению.
«В почве происходит гораздо больше, чем мы думали раньше», – сказал Арндт. "Природа эффективна тем, что расщепляет более легкие соединения, а не более тяжелые, создавая уникальные изотопные сигнатуры, вроде отпечатков пальцев.
Глядя на изотопы, мы можем сказать, как долго соединения существуют и источник выделяемого углерода."
Арндт и Зона планируют в дальнейшем сосредоточиться на изотопном анализе, чтобы реконструировать возраст соединений в образцах и последствия этих результатов в более широком масштабе.
«Мы будем искать долгосрочные тенденции в выбросах углекислого газа и то, как тепловые потоки менялись за последнее десятилетие», – сказал Зона.
Это исследование финансировалось за счет грантов Национального научного фонда (NSF), программ NASA CARVE и ABoVE, Национального управления океанических и атмосферных исследований CREST, Horizon 2020 INTAROS и проектов NERC UAMS.