Размораживание мировой морозилки — таяние вечной мерзлоты

Исследователи, поддерживаемые Управлением науки Министерства энергетики США, изучают на Аляске и других удаленных территориях процесс таяния вечной мерзлоты — почвы, остающейся замороженной в течение нескольких лет подряд. Поскольку почвы в высокоширотных системах, где это происходит, хранят почти в два раза больше углерода, чем вся атмосфера, понимание процесса таяния критически важно для моделирования наземных экосистем и климата. Улучшение моделей земной системы поможет ученым лучше понять вероятные масштабы и последствия будущего изменения климата.

Глубокие слои вечной мерзлоты действуют как мировой ледник, на тысячи лет запирая органическое вещество, такое как мертвые растения и животные, от разложения. Однако сегодня Арктика нагревается темпами, которых не было последние три миллиона лет. Это потепление может привести к гораздо более быстрому и масштабному таянию вечной мерзлоты, чем когда-либо прежде. Органическое вещество в оттаявшей мерзлоте может быстро разлагаться, высвобождая парниковые газы — диоксид углерода (CO₂) и метан (CH₄). Это создает самоусиливающийся цикл: парниковые газы от талой мерзлоты ведут к дальнейшим изменениям климата, что, в свою очередь, ускоряет таяние.

«Это самая важная точка невозврата», — заявил Цзичжун Чжоу, исследователь из Национальной лаборатории Лоуренса в Беркли (LBNL). Для изучения этих процессов в рамках проекта NGEE Arctic объединили усилия полевые исследователи, лабораторные ученые и специалисты по моделированию. Полевые исследования показывают, что ключевую роль в таянии играет не летнее, а зимнее потепление, которое может увеличить температуру почвы на 3-5°F и за три года привести к росту дыхания почвы (выделения CO₂) на 45%. Таяние ледяных клиньев, составляющих пятую часть верхнего слоя мерзлоты, может кардинально изменить ландшафт и распределение воды.

Лабораторные исследования выявили, что сухие, аэробные почвы после оттаивания выделяют в два раза больше CO₂ и CH₄, чем переувлажненные анаэробные. Также было обнаружено, что всего через 18 месяцев потепления дыхание микробов, производящих CO₂, увеличилось на 38%. Эти данные интегрируются в климатические модели, которые раньше не учитывали вечную мерзлоту. Одна из таких моделей показывает, что если изменение климата продолжит текущие темпы, половина мировой вечной мерзлоты может оттаять к концу века.