Вечная мерзлота: Возможный источник резкого роста парниковых газов в конце последнего ледникового периода

Ученые из Института Альфреда Вегенера, Центра полярных и морских исследований имени Гельмгольца (AWI) определили возможный источник углекислого газа (CO₂) и других парниковых газов, которые в больших количествах резко высвободились в атмосферу около 14 600 лет назад. Согласно новой интерпретации, CO₂, высвободившийся в начале теплого периода Бёллинга/Аллерёда, предположительно имел происхождение из тающей арктической вечной мерзлоты и усилил начальное потепление за счет положительной обратной связи. Исследование опубликовано в журнале Nature Communications.

Один из самых резких подъемов концентрации CO₂ в атмосфере в конце последнего ледникового периода произошел примерно 14 600 лет назад. Данные ледяных кернов показывают, что концентрация CO₂ тогда увеличилась более чем на 10 ppm (частей на миллион) за 200 лет. Этот рост, примерно 0,05 ppm в год, был значительно меньше, чем текущий рост атмосферного CO₂ на 2–3 ppm за последнее десятилетие, вызванный сжиганием ископаемого топлива. Эти данные описывают резкое изменение глобального углеродного цикла при переходе от ледникового периода к современному теплому межледниковью.

Чтобы определить источник парникового газа, команда геонаук и климатологов под руководством докторов Петера Кёлера и Грегора Кнорра из AWI провела компьютерное моделирование, основанное на новой интерпретации данных по CO₂. Мотивацией послужили новые данные по радиоуглероду (¹⁴C), которые дают информацию о возрасте CO₂, попавшего в атмосферу. Возраст углерода позволяет сделать выводы о его источнике.

«Практическое отсутствие радиоуглерода в высвободившемся CO₂ говорит нам о том, что углерод должен был быть очень старым», — говорит Кёлер. Это исключает глубокий океан как источник, поскольку углерод там постоянно обменивался с атмосферой на протяжении тысячелетий. Вечная мерзлота содержит очень старое органическое вещество, которое при таянии высвобождается в виде CO₂ и метана. Таяние могло быть вызвано внезапным возобновлением масштабного атлантического переноса тепла в океане, которое инициировало период Бёллинга/Аллерёда в высоких северных широтах.

С помощью модели глобального углеродного цикла ученые оценили объем выбросов. Результаты показывают, что для объяснения наблюдаемых данных необходим приток более полугигатонны углерода в год на протяжении двух столетий, что в сумме составляет более 100 гигатонн. Современные антропогенные выбросы CO₂ от ископаемого топлива, около 10 гигатонн углерода в год, как минимум в десять раз превышают скорость этого природного процесса.

Высвобожденные парниковые газы могли усилить начальное потепление. Подобный эффект прогнозируется и для будущего в текущем отчете МГЭИК. «Однако будущие выбросы CO₂ из-за таяния вечной мерзлоты будут значительно меньше, чем выбросы от ископаемого топлива. Тем не менее, это дополнительные источники парниковых газов, которые еще больше усиливают антропогенный эффект», — отмечает Кёлер.