Хотя исследователи изучали деградацию вечной мерзлоты под водой в течение десятилетий, трудности со сбором измерений и обменом данными между международными и дисциплинарными подразделениями не позволяют сделать общую оценку количества углерода и скорости выброса. Новое исследование под руководством доктора философии.D. кандидат Сара Сайеди и старший научный сотрудник д-р.
Бен Эбботт из Университета Бригама Янга (BYU), опубликованный в журнале IOP Publishing Environment Research Letters, проливает свет на подводную климатическую обратную связь с вечной мерзлотой, давая первые оценки циркумарктических запасов углерода, выбросов парниковых газов и возможной будущей реакции подводной зоны вечной мерзлоты.
Сайеди и международная группа из 25 исследователей вечной мерзлоты работали под руководством Углеродной сети вечной мерзлоты (PCN), которая поддерживается U.S. Национальный научный фонд. Исследователи объединили результаты опубликованных и неопубликованных исследований, чтобы оценить размер подводных запасов углерода в прошлом и настоящем и то, сколько парниковых газов они могут произвести в течение следующих трех столетий.
Используя методологию, называемую экспертной оценкой, которая объединяет несколько независимых правдоподобных значений, исследователи подсчитали, что подводный район вечной мерзлоты в настоящее время улавливает 60 миллиардов тонн метана и содержит 560 миллиардов тонн органического углерода в отложениях и почве. Для справки: после промышленной революции люди выбросили в атмосферу около 500 миллиардов тонн углерода.
Это делает подводные запасы углерода вечной мерзлоты потенциальной гигантской обратной связью экосистемы с изменением климата.
«Подводная вечная мерзлота действительно уникальна, потому что она все еще реагирует на резкие изменения климата, произошедшие более десяти тысяч лет назад», – сказал Сайеди. "В некотором смысле это может дать нам представление о возможной реакции вечной мерзлоты, которая тает сегодня из-за деятельности человека."
По оценкам команды Сайеди, вечная мерзлота под водой уже выделяет значительное количество парниковых газов.
Однако этот выброс в основном связан с древним изменением климата, а не с текущей деятельностью человека. По их оценкам, подводная вечная мерзлота выделяет около 140 миллионов тонн CO2 и 5.3 миллиона тонн CH4 в атмосферу каждый год.
По величине это похоже на общий выброс парниковых газов в Испании.
Исследователи обнаружили, что если изменение климата, вызванное деятельностью человека, продолжится, выброс CH4 и CO2 из вечной мерзлоты под водой может значительно увеличиться. Однако ожидается, что этот ответ произойдет в течение следующих трех столетий, а не внезапно.
Исследователи подсчитали, что объем будущих выбросов парниковых газов из подводной вечной мерзлоты напрямую зависит от будущих выбросов человека. Они обнаружили, что при обычном сценарии потепление вечной мерзлоты под водой выделяет в четыре раза больше CO2 и CH4 по сравнению с тем, когда выбросы человека сокращаются, чтобы поддерживать потепление ниже 2 ° C.
«Эти результаты важны, потому что они указывают на существенную, но медленную обратную связь с климатом», – пояснил Сайеди. «Некоторое освещение этого региона предполагает, что антропогенные выбросы могут вызвать катастрофическое высвобождение гидратов метана, но наше исследование предполагает постепенное увеличение в течение многих десятилетий."
Даже если эта обратная связь с климатом является относительно постепенной, исследователи отмечают, что подводная вечная мерзлота не включена ни в какие текущие климатические соглашения или цели по выбросам парниковых газов. Сайеди подчеркнул, что все еще существует большая неопределенность в отношении подводной вечной мерзлоты и что необходимы дополнительные исследования.
«По сравнению с тем, насколько важна подводная мерзлота для будущего климата, мы шокирующе мало знаем об этой экосистеме», – сказал Сайеди. «Нам нужно больше образцов донных отложений и почвы, а также более совершенная сеть мониторинга, чтобы определять, когда выброс парниковых газов реагирует на текущее потепление и насколько быстро этот гигантский углеродный пул проснется от замороженного сна."
Это исследование финансировалось U.S. Национальный научный фонд и аспирантура BYU.
Резюме ключевых научных моментов:
Подводная вечная мерзлота тает с конца последнего ледникового периода (~ 14000 лет назад), когда она начала затопляться океаном
Международная группа из 25 исследователей вечной мерзлоты подсчитала, что подводный район вечной мерзлоты в настоящее время улавливает 60 миллиардов тонн метана и 560 миллиардов тонн органического углерода в отложениях и почве. Однако точное количество этих запасов углерода остается весьма неопределенным.
Этот углерод уже высвобождается из подводного района вечной мерзлоты, хотя остается неясным, является ли это естественной реакцией на дегляциацию или антропогенное потепление ускоряет производство и выброс парниковых газов.
По оценкам исследователей, в настоящее время подводный район вечной мерзлоты выделяет около 140 миллионов тонн CO2 и 5.3 миллиона тонн CH4 в атмосферу каждый год. Это составляет небольшую долю от общих антропогенных выбросов парниковых газов, что примерно равно выбросу парниковых газов в Испании.
Эксперты прогнозируют постепенное увеличение выбросов из подводной вечной мерзлоты в течение следующих трехсот лет, а не резкий выброс.
Увеличение количества парниковых газов зависит от того, насколько сокращаются выбросы человека.
По оценкам экспертов, примерно ¾ дополнительных подводных выбросов можно избежать, если люди будут активно сокращать свои выбросы по сравнению со сценарием отсутствия смягчения.
Эта обратная связь с климатом по-прежнему практически отсутствует в обсуждениях климатической политики, и необходимы дополнительные полевые наблюдения, чтобы лучше предсказать будущее этой системы.