Ученые показывают ускоряющийся выброс CO₂ из горных пород в арктической Канаде при глобальном потеплении

Исследователи из Оксфордского университета установили, что выветривание горных пород в канадской Арктике будет ускоряться с ростом температур, вызывая петлю положительной обратной связи, которая будет высвобождать всё больше CO₂ в атмосферу. Результаты опубликованы в журнале Science Advances.

Для чувствительных регионов, таких как Арктика, где температура поверхности нагревается почти в четыре раза быстрее, чем в среднем по миру, особенно важно понять потенциальный вклад выветривания в атмосферный CO₂. Один из путей — это когда определённые минералы и породы реагируют с кислородом атмосферы, высвобождая CO₂. Например, выветривание сульфидных минералов (таких как «золото дураков») образует кислоту, которая заставляет CO₂ выделяться из других соседних минералов горных пород. В арктической вечной мерзлоте эти минералы обнажаются по мере таяния грунта.

В новом исследовании учёные использовали данные о концентрации сульфата (SO₄^2-) и температуре из 23 точек в бассейне реки Маккензи, крупнейшей речной системы Канады, чтобы изучить чувствительность процесса выветривания к повышению температуры. Сульфат, как и CO₂, является продуктом выветривания сульфидов и может служить индикатором скорости этого процесса.

Результаты показали, что концентрации сульфата в водосборном бассейне быстро росли с температурой. За последние 60 лет (с 1960 по 2020 год) выветривание сульфидов увеличилось на 45% при росте температуры на 2,3°C. Это подчеркивает, что высвобождаемый при выветривании CO₂ может запустить петлю положительной обратной связи, ускоряющую потепление в Арктике. На основе этих данных исследователи спрогнозировали, что выброс CO₂ из бассейна реки Маккензи может удвоиться к 2100 году, достигнув 3 миллиардов кг/год, при умеренном сценарии выбросов. Это эквивалентно примерно половине годовых выбросов от внутренней авиации Канады.

Ведущий автор исследования, доктор Элла Уолш, отметила: «Мы наблюдаем резкий рост окисления сульфидов в бассейне Маккензи даже при умеренном потеплении». Не все части бассейна реагировали одинаково: выветривание было гораздо более чувствительно к температуре в скалистых горных районах и районах, покрытых вечной мерзлотой. Моделирование показало, что процесс дополнительно ускоряется растрескиванием пород при замерзании. Напротив, районы, покрытые торфяниками, демонстрировали меньший рост окисления сульфидов при потеплении, поскольку торф защищает коренные породы.

Соавтор работы, профессор Боб Хилтон, сказал: «Будущее потепление на обширных арктических ландшафтах может ещё больше увеличить скорость окисления сульфидов и повлиять на региональные углеродные бюджеты. Теперь мы работаем над тем, чтобы понять, как можно замедлить эти реакции, и, похоже, образование торфяников может помочь снизить процесс окисления сульфидов». По мнению исследователей, существует множество подобных сред в Арктике, где сочетание типов пород, высокие доли обнажённого коренного основания и обширные площади вечной мерзлоты создают условия для быстрого роста выветривания сульфидов при потеплении, что делает вероятным распространение этого эффекта за пределы бассейна Маккензи. Исследование подчёркивает важность учёта выветривания сульфидов в крупномасштабных моделях выбросов.