Зміна клімату, спричинена діяльністю людини, скорочує період снігового покриву в Арктиці. Але згідно з новими дослідженнями, проведеними вченими системи Землі з Університету Каліфорнії в Ірвайні, деякі частини Арктики стають глибшими, ніж зазвичай, і цей глибокий сніг сприяє розморожуванню давно замерзлих запасів вуглецю вічної мерзлоти та призводить до збільшення викидів. парникових газів, таких як вуглекислий газ і метан.
«Це перший довгостроковий експеримент, у якому ми безпосередньо вимірюємо мобілізацію стародавнього вуглецю цілий рік, щоб показати, що глибший сніг має можливість досить швидко мобілізувати вуглець глибоко в ґрунті», — сказала Клаудія Чимчик, професор науки про Землю. і провідний автор дослідження, яке з’являється в AGU Advances. «На жаль, це підтверджує думку про те, що викиди вічної мерзлоти вуглецю сприятимуть уже зростаючим рівням CO2 в атмосфері».
Польові роботи для дослідження проводилися в Міжнародному тундровому експерименті (ITEX) на озері Толік на Алясці, експерименті, розпочатому в 1994 році співавтором дослідження Джеффом Велкером з Університету Аляски. Початковою метою експерименту, пояснив Велкер, було зрозуміти, як глибший сніг вплине на екосистеми арктичної тундри.
Протягом останніх кількох років об’єднана команда UCI та Аляски проводила польові дослідження на сайті ITEX і виявила, що звичайна арктична екосистема — тундра з купиною — перетворилася на цілорічне джерело давнього вуглекислого газу. Це було результатом танення вічної мерзлоти, похованої під снігом, де сніг був у три-чотири рази глибший за середню багаторічну глибину снігу з 1994 року. Коли почалися дослідження, ані команда Велкера, ані кліматологи не думали, що експериментальна обробка глибшого снігу призведе до такого швидкого танення вічної мерзлоти.
«Ці висновки свідчать про те, що стабільність вічної мерзлоти в арктичній Алясці і, можливо, в усьому світі може досить швидко реагувати на зміни снігових умов арктичної зими, де зима може тривати до восьми місяців», — сказав Велкер. «Подібні відгуки зимового клімату є характеристикою тундри, яку раніше не визнавали й не оцінювали повністю».
Висновки команди, пояснив Чимчик, свідчать про те, що навіть якби людство негайно припинило викиди газів, що нагрівають планету, таких як вуглекислий газ, викиди з арктичних джерел все одно триватимуть.
«Наслідки полягають у тому, що якщо кліматичні моделі правильні, а спостереження продовжуватимуть показувати збільшення снігу, то на додаток до сильного потепління сніг значно прискорить викиди з вічної мерзлоти», — сказав Чимчик. «Я був дуже стурбований, коли побачив дані».
Досі моделі зміни клімату, які допомагають таким групам, як Міжурядова група експертів зі зміни клімату, прогнозувати різні сценарії зміни клімату, частково не враховували викиди від вічної мерзлоти, тому що ці викиди важко визначити кількісно. Але Чимчик і її команда побудували датчики в UCI і змогли безпосередньо виміряти викиди вуглецю в вічній мерзлоті на своєму майданчику в Арктиці.
«Ми не були впевнені, чи зможемо ми побачити викиди вуглецю від вічної мерзлоти в польових умовах», — сказав Чимчик. «Однак ми навіть можемо спостерігати стародавні викиди вуглецю влітку», коли викиди вуглецю від рослин повинні бути домінуючими.
Колишній UCI Ph.D. Студент Шон Педрон і докторант Університету Аляски Гас Джесперсен відвідали це місце у 2019 році, щоб встановити датчики.
«Збір даних у віддаленій Арктиці був досить важким, але також дуже запам’ятався», — сказав Педрон. «Результат того, що стародавній вуглець мобілізується в ґрунті, ізольованому снігом, — це те, що ми очікували отримати від нашої попередньої роботи, але ми також були здивовані, виявивши, наскільки більше вуглецю загалом було в області посиленого снігу».
«Проведення експерименту протягом майже 30 років, особливо такого, який зосереджується на зимових умовах, є такою рідкістю в Арктиці», — сказав Джесперсен. «Цей часовий проміжок дав нам унікальне вікно в одну можливість для майбутньої Арктики, і було тверезо спостерігати та документувати каскад змін екосистеми, які є результатом простого збільшення снігу на землі».
Поточна зміна клімату спричиняє відступ снігу та льоду на більшій частині Арктики. Але те саме потепління, що спричиняє відступ, також сприяє посиленню випаровування, а отже, опадів у певних регіонах. Більш глибокий сніг діє як ковдра, ізолюючи прогріту влітку землю від низьких температур повітря. Це призводить до відтавання вічної мерзлоти, що дозволяє мікроорганізмам споживати раніше заморожену органічну речовину та в процесі вивільняти гази, що нагрівають планету.
“Викиди вічної мерзлоти, швидше за все, почнуться раніше, ніж ми очікували”, – сказав Чимчик.
Чимчик додала, що вона сподівається, що зростаюче усвідомлення загрози викидів з природних джерел ще більше спонукатиме людей стримувати викиди з інших джерел, які знаходяться під контролем людини. «Це можливість для окремих людей, а також для керівників і урядів зменшити викиди та інвестувати в рішення для уловлювання вуглецю, і нам потрібно зробити ще краще, ніж ми думали, оскільки викиди вічної мерзлоти змусять нас не досягти нашої мети щодо парникових газів і температури». Джерело