Відтавання вічної мерзлоти викликає масовий викид вуглецю в Арктиці

Останні дані показують, що традиційна роль Арктики як планетарного охолоджувача слабшає, а гарячі точки та лісові пожежі майже зводять нанівець її можливості зберігання вуглецю. Детальне дослідження, яке охоплює три десятиліття, показує зрушення до більшої кількості викидів вуглецю в Арктику через довший вегетаційний період і підвищену мікробну активність, особливо взимку. Дослідження відображає ці зміни з безпрецедентною детальністю, пропонуючи суворе попередження та заклик уважно стежити за цими регіонами.

Тривожні тенденції викидів вуглецю на півночі

Протягом тисячоліть вічна мерзлота Арктики була величезною системою зберігання вуглецю, допомагаючи регулювати клімат планети. Однак нове дослідження, опубліковане сьогодні (21 січня) у Nature Climate Change, показує, що підвищення температури та частіші лісові пожежі в північних широтах значно зменшують цю критичну ємність зберігання.

Дослідники з Центру кліматичних досліджень Вудвелла виявили, що 34 відсотки арктично-бореальної зони (ABZ), яка включає тундру, бореальні ліси та водно-болотні угіддя в північних регіонах Землі, тепер стали джерелом вуглецю, а не поглиначем. Цей зсув відбувається тому, що в той час, як рослини поглинають вуглекислий газ (CO ₂ ) за допомогою фотосинтезу, мікроорганізми та дихання рослин випускають його назад в атмосферу. Якщо врахувати викиди від лісових пожеж, дослідження показало, що відсоток регіону, який є джерелом вуглецю, збільшився до 40 відсотків.

Всебічне дослідження розкриває динаміку потоку вуглецю

Отримані результати представляють найсучаснішу та найповнішу оцінку потоків вуглецю в ABZ на сьогодні. Спираючись на бібліотеку даних CO₂, що вчетверо більша, ніж попередні спроби підвищення масштабу, зібрані з 200 дослідницьких місць у 1990-2020 роках, аналіз фіксує як цілорічну динаміку, так і важливі нещодавні зміни в кліматі та режимі північних пожеж, які змінили вуглецевий баланс на півночі.

«Ми хотіли розробити найсучаснішу та повну картину вуглецю на півночі, і для цього ми знали, що нам потрібно врахувати зростаючий вуглецевий слід від пожеж у цьому регіоні», — сказала доктор Анна Віркала, науковий співробітник Permafrost. Ініціатива Pathways у Woodwell Climate та провідний автор дослідження. «Хоча ми виявили, що багато північних екосистем все ще діють як поглиначі вуглекислого газу, регіони джерела та пожежі нині скасовують значну частину цього чистого поглинання та змінюють давні тенденції».

Картографування вуглецевого сліду

Дослідження є надійним документом про те, як дихає земля в північних широтах, вимірюючи гази, які вона виділяє та тягне з атмосфери. Дані збираються на вежах і камерах моніторингу потоку вуглецю, які відстежують газообмін між землею та атмосферою. Ці дані зберігаються та аналізуються у всебічній бібліотеці, яка постійно зростає під назвою «ABC Flux», якою керує Вірккала. «Підвищення масштабу» означає процес, за допомогою якого ці індивідуальні показники на рівні об’єкта об’єднуються разом із записами клімату, ґрунту та рослинності для створення живих карт невидимих ​​інакше видихів і вдихів Землі.

Відстежуючи щомісячні записи протягом трьох десятиліть, дослідження Nature Climate Change допомагає проілюструвати «чому» за цими тенденціями: наприклад, поглинання вуглецю влітку зросло за 30 років, але більше викидів вуглецю викидається з тундри протягом позавегетаційні місяці.

Дані високої роздільної здатності проливають світло на мінливість вуглецю

Ще однією перевагою цього дослідження є відносно висока роздільна здатність — 1х1 км для 2001-2020 рр. — що дозволяє дослідникам відобразити «де», що формує ці лінії трендів.

«Висока роздільна здатність цих даних означає, що тепер ми можемо бачити, наскільки Арктика мінлива, коли справа доходить до вуглецю», — сказала д-р Сью Наталі, співавтор дослідження та керівник Permafrost Pathways у Woodwell Climate. «Ця мінливість не дивна, тому що Арктика — це не одне місце — це величезна територія з різноманітними екосистемами та кліматичними умовами. І тепер ми маємо можливість відстежувати та складати карту вуглецевих процесів із просторовою роздільною здатністю, яка може виявити, що відбувається на землі».

«Ми бачимо, що більш тривалі вегетаційні періоди та більша мікробна активність взимку поступово змінюють траєкторії вуглецю», — сказала доктор Маргеріт Мауріц, доцент Техаського університету в Ель-Пасо та співавтор дослідження. «Такі спільні зусилля є критично важливими для розуміння того, як зміна сезонної динаміки та моделей збурень може мати регіональний і навіть глобальний вплив».

Північні вуглецеві бюджети під пильною увагою

Останні відкриття доповнюють зростаючу сукупність недавніх досліджень, які показують, як змінюються бюджети вуглецю на Півночі після історичної ролі регіону як поглинача. У той час як це дослідження було зосереджено на потоках CO₂ на суші, інші останні результати, які підраховують викиди CO₂ і метану (CH₄) з озер, річок і боліт, також виявили, що регіон вічної мерзлоти є джерелом вуглецю.

Але нещодавні результати підвищення масштабу розповідають про подібні історії: а саме, що лінії трендів у північних широтах починають змінюватися, і тепліша та зеленіша Арктика не означає більшого накопичення вуглецю в ній — частково тому, що тепліше означає викиди внаслідок танення вічної мерзлоти. і екологічніше, більше вуглецю для спалювання.

Попереджувальний знак для майбутнього

Наприклад, дослідження Nature Climate Change виявило, що в той час, як 49 відсотків регіону ABZ зазнали «озеленення» — у якому довший період вегетації та більше рослинності означає, що більше вуглецю може фотосинтезуватися та зберігатися — лише 12 відсотків цих пікселів озеленення на карті показали щорічне збільшення чистого поглинання CO₂.

«Кругообіг вуглецю в регіоні вічної мерзлоти дійсно починає змінюватися», — сказав Вірккала. «Наше дослідження може служити попередженням про великі зміни попереду та пропонує карту місць, які нам потрібно буде краще контролювати в найближчі десятиліття».