Кілька десятиліть тому було встановлено, що найвіддаленіші куточки нашої планети протягом багатьох років зберігали вуглець у замерзлій вічній мерзлоті. Однак нещодавні дослідження, проведені фахівцями НАСА, свідчать про те, що арктична вічна мерзлота наближається до переломного моменту. Танучи, вічна мерзлота вивільняє парникові гази, такі як вуглекислий газ і метан — обидва вони прискорюють глобальне потепління.
Замерзла арктична вічна мерзлота
Вічна мерзлота — це ґрунт, який залишається постійно замороженим, як правило, цілий рік, протягом тривалих періодів — часто протягом десятиліть, століть або навіть тисячоліть. Розташована переважно в північних регіонах Землі, таких як Арктика та частини Аляски, Канади і Сибіру, вічна мерзлота слугує природним сховищем вуглецю. Ця мерзла земля утримує органічні речовини, такі як відмерлі рослини та рештки тварин, які не повністю розклалися через низькі температури.
Підземний вуглець безпечний
З часом ці матеріали накопичують величезну кількість вуглецю, ефективно замикаючи його під землею в місці, яке здавна вважалося «вуглецевим сейфом». Однак, оскільки Арктика прогрівається прискореними темпами — до чотирьох разів швидше, ніж інші регіони — вічна мерзлота починає танути. Цей процес танення вивільняє в атмосферу раніше накопичені парникові гази, зокрема вуглекислий газ і метан.
Ці гази, що утримують тепло, сприяють глобальному потеплінню, перетворюючи вічну мерзлоту з поглинача вуглецю на джерело викидів.
Парникові гази, що виділяються з вічної мерзлоти
Нещодавнє дослідження, проведене вченими НАСА та Стокгольмського університету, дає інтригуюче уявлення про цей величезний регіон вічної мерзлоти. У дослідженні ретельно проаналізовано, куди і як парникові гази втікають з Арктики в міру її потепління.
Дослідники виявили, що в період між 2000 і 2020 роками викиди з суші майже затьмарили поглинений нею вуглекислий газ.
Таким чином, регіон вічної мерзлоти робить все більший внесок у глобальне потепління. Це явище також пов’язане з іншим парниковим газом — метаном. Хоча метан не такий довгоживучий, як вуглекислий газ, він може завдати чималого удару протягом свого короткого життя, утримуючи тепло набагато ефективніше.
Перехилення балансу вічної мерзлоти
Абхішек Чаттерджі — науковець з Лабораторії реактивного руху НАСА (JPL) у Південній Каліфорнії та співавтор дослідження.
«Ми знаємо, що регіон вічної мерзлоти захоплював і зберігав вуглець протягом десятків тисяч років, — каже Чаттерджі. «Але зараз ми виявляємо, що зміни, спричинені кліматом, схиляють баланс у бік того, що вічна мерзлота стає чистим джерелом викидів парникових газів».
Можливо, концепція вічної мерзлоти потребує трохи більше розпакування. Зріз з ядра вічної мерзлоти відкриває шари крижаних ґрунтів. Ці ґрунти переповнені відмерлими рослинними і тваринними рештками, які можна датувати за допомогою різних методів. Це органічний вуглець, яким харчуються мікроби, коли вічна мерзлота відтає і розкладається, виділяючи частину його у вигляді парникових газів.
Відстеження викидів вічної мерзлоти
Вчені використовують безліч методів для відстеження викидів — від наземних приладів і літаків до супутників. Експеримент НАСА з вивчення вразливості Арктики та Бореальної зони (ABoVE) зосереджений на Алясці та західній частині Канади. Однак проводити вимірювання на величезних північних просторах зовсім не просто.
У новому дослідженні, що є частиною проекту RECCAP-2 Глобального вуглецевого проекту, з 2000 по 2020 рік проводився моніторинг трьох парникових газів — вуглекислого газу, метану та закису азоту — на території площею 7 мільйонів квадратних миль, вкритих вічною мерзлотою.
Викиди вуглецю в арктичних екосистемах
Експерти виявили, що ліси поглинають трохи більше вуглекислого газу, ніж виділяють. Однак це було значною мірою компенсовано викидами вуглекислого газу з озер і річок, а також лісовими і тундровими пожежами.
Отримані дані свідчать про те, що парникові гази сприяли планетарному потеплінню протягом 20-річного періоду. Але впродовж 100-річного періоду викиди та поглинання в основному врівноважуватимуть один одного. Таким чином, регіон коливається між тим, щоб бути джерелом вуглецю і слабким поглиначем вуглецю.
Виникла складна картина
Щоб дійти таких висновків про танення вічної мерзлоти і пов’язані з ним викиди парникових газів, вченим довелося використовувати комбінацію методів. «Висхідні» методи оцінювали викиди за допомогою наземних і повітряних вимірювань, а також екосистемних моделей, тоді як “низхідні” методи використовували атмосферні вимірювання за допомогою супутникових датчиків, включаючи Орбітальну вуглецеву обсерваторію NASA-2 (OCO-2) і супутник спостереження за парниковими газами JAXA (Японського агентства аерокосмічних досліджень).
«Це дослідження — одне з перших, де ми змогли інтегрувати різні методи і набори даних, щоб зібрати цей дуже всеосяжний бюджет парникових газів в одному звіті», — сказав Чаттерджі. «Воно розкриває дуже складну картину».