篇文章来自克里斯蒂娜Schaedel博士的研究助理生态系统动力学研究实验室在北亚利桑那大学。
大量的有机碳存储在整个北极冻土。科学家们担心气候变暖会解冻永冻层,释放碳到大气中。但问题仍然在这些土壤,多少碳,它可以被释放的速度有多快。
在我们的新研究中,上周在发表自然,我们回顾了所有最新的研究来看看永久冻土融化气候变化可能意味着什么。我们发现它很可能是一个渐进的,持久释放的温室气体在几十年,而不是一个突然的脉搏。
冻土
在北极,土壤温度太冷,一年四季保持冷冻,给予永冻层它的名字。这些冻土覆盖大约四分之一的陆地在北半球。
土壤中蕴含大量的碳,积累了从死去的植物和动物数千年。在冻土有两倍的碳比目前在地球的大气层。
但现在全球气温上升,这些冻土开始解冻。北半球的高纬度地区温度每十年上升了0.6摄氏度在过去的30年。随着土壤解冻,微生物它们包含冰激冬眠中醒来的。有机碳上的微生物饲料,将它转化为二氧化碳和甲烷,释放到大气中。
恶性循环
科学家们担心,冻土层解冻释放碳燃料的一个积极的反馈循环,这将加速气候变化。温暖的条件导致从冻土释放的二氧化碳和甲烷,这意味着更多的变暖,这反过来导致更多的永久冻土层解冻等等。
调用这个周期的积极的反馈可能会误导人。这是一个恶性循环。
我们审查的研究已经进行了,自从上次出版评估报告从政府间气候变化专门委员会(IPCC)。我们的团队的科学家来自欧洲和北美的组合数据和模型输出解决三个主要问题:多少冻土碳存在,如何快速将碳释放到大气中,并将它释放二氧化碳或甲烷?
碳存储
我们聚集的估计碳存储在永久冻土的最新研究。例如下面的地图,显示了从一个估计研究有机碳的数量在3米的永冻层土壤。红色和橙色区域显示区域包含大部分的碳,可以看到大部分地区的西伯利亚和加拿大。
地图中包含的有机碳的冻土在北半球的前三米。点显示的位置现场测试长达3米深度的土壤(实地测试长达1米多到显示)。来源:Higelius et al。(2014年)
新领域的研究土壤碳科学是这个地区的特色。biwei6868覆盖的土地面积是巨大而计算多少碳在更深的土壤是很棘手的。事实上,直到最近,科学家已经能够样本的一些深永冻层,他们发现,很大一部分是未来容易解冻。
我们的评估的研究表明,有1330到1.58万亿吨的碳存储在冻土在北半球。
这并不包括碳在冻土举行一些北极海床,科学家仍然不能够量化非常准确。这些海床土壤类似在阿拉斯加和西伯利亚,但像海平面上升淹没在最后一个冰河时代。
大部分的碳储存我们计算仍处于冻结状态,但呆多久呢?知道储存的碳的数量在永久冻土的可靠估计的第一步可以排放多少碳。
渐进的和长期的过程
我们回顾了已发布的结果从最新的地球系统模型。我们的研究表明,大约900亿吨的碳释放2100下高排放的场景。这就相当于5 - 15%的总冻土碳存储。
在这些利率,冻土的释放碳池速度不太可能发生,可能导致突然的气候变化在几年到十年。相反,我们的评论显示排放量将是一个渐进的和长期的过程在几十年几百年。尽管这可能脾气最坏的担忧温室气体”定时炸弹”,释放仍然会使气候温暖比我们预期更快从人类活动。
由于气候系统的动力和持续变暖,永久冻土融化,排放预计将影响气候的许多世纪。我们估计59%的总排放量从冻土将发生在这个世纪。
这些排放转化为一个额外的0.13 - -0.27 c气候变暖,到2100年,2300年和0.42 c。
多少的碳释放到大气中会解冻也依赖于气候变暖的速度,这主要是由于持续的从人类活动释放的温室气体。
二氧化碳和甲烷
我们的研究还评估碳是否可能会释放二氧化碳或甲烷。这是很重要的,因为甲烷是一种温室气体比二氧化碳更有效。
在干燥的土壤,微生物产生二氧化碳,因为他们以有机碳。但当永久冻土融化,一些土壤变得湿作为底层冻土停止排水的融水。在饱和土壤中,缺氧是指微生物释放甲烷和二氧化碳。
所以你可能会认为浸饱水的土壤将使更大的气候反馈。我们回顾看着从不同的科学研究实验。这些表明,缺乏氧气湿土壤实际上减缓微生物处理有机碳的速度有多快。这意味着更多的二氧化碳被释放从干燥的土壤,尽管它并不像甲烷的释放。
我们仍在做计算的确切比例多少碳释放出甲烷和二氧化碳在潮湿的土壤。
永久冻土的变暖导致地面下沉而暴露出大量的有机物。信贷:c . SchA¤de。
如果我们想估计减排努力保持全球气温2摄氏度下,我们需要考虑尽可能多的温室气体的来源。气候模型用于IPCC评估还不包括二氧化碳和甲烷释放的影响冻土解冻。
碳的释放从北极永冻层只会变得更强,持续变暖。见解从我们的审查将有望帮助造型社区改进他们的模型,这样的命运冻土碳可以包括在一个变暖的世界。
主要形象:北冰洋附近的俯瞰苔原。
Schuur E.A.G. et al。(2015)气候变化和冻土碳反馈,自然,doi: 10.1038 / nature14338