Naučnici Nacionalne laboratorije Oak Ridž odlučili su da se pozabave jednom od najvećih neizvesnosti o tome kako će permafrost bogat ugljenikom reagovati na postepeno potonuće površine kopna kako temperatura raste. Koristeći kompjutersku simulaciju visokih performansi, istraživački tim je otkrio da je malo verovatno da će slijeganje tla izazvati veliko odmrzavanje u budućnosti.
Ovaj trajno zamrznuti pejzaž u arktičkoj tundri, koji je hiljadama godina držao zaključane ogromne količine ugljenika, u opasnosti je od odmrzavanja i ispuštanja gasova staklene bašte u atmosferu.
Međuvladin panel Ujedinjenih nacija za klimatske promene identifikovao je mogućnost slijeganja tla što bi dovelo do povratne sprege koja bi mogla izazvati brzo otapanje kao glavni problem u narednim decenijama. Ubrzano odmrzavanje uzrokovano neravnomernim slijeganjem zemljišta primećeno je u manjim razmerama tokom kraćih vremenskih okvira, ali procene IPCC-a su bile nesigurne u pogledu toga šta bi se moglo dogoditi na duži rok.
Tamo je ORNL uskočio sa svojim Naprednim zemaljskim simulatorom, ili ATS, veoma preciznim modelom hidrologije regiona zasnovanim na fizici koji se hrani detaljnim merenjima u stvarnom svetu kako bi pomogao naučnicima da razumeju evoluciju zemlje.
Ono što su otkrili je da iako će tlo nastaviti da tone kako se velike naslage leda tope, neravnomerno slijeganje takođe dovodi do sušnijeg pejzaža i ograničava ubrzanje procesa do kraja veka, kako je opisano u Zborniku radova Nacionalne akademije nauke .
„Poboljšana drenaža rezultira suvljim pejzažom tokom decenijskog vremenskog okvira, a proces tada postaje samoograničavajući“, rekao je Skot Pejter, koji vodi grupu za modeliranje vododelnih sistema u ORNL-u.
Naučnici su se fokusirali na veliku oblast tundre koju karakterišu ledeni klinovi – dugački komadi leda koji pucaju na površinu i prostiru se ispod zemlje da bi stvorili poligonalne forme u arktičkom pejzažu. Kriohidrološke simulacije su zasnovane na merenjima prikupljenim u poligonalnoj tundri.
ATS je prvo razvijen za projekat NGEE Arctic Ministarstva energetike koji je vodio ORNL, fokusiran na posmatranja, eksperimente i modeliranje ekoloških procesa koji se dešavaju u regionu kako bi se poboljšala klimatska predviđanja.
„Pogledali smo mikrotopografiju uzrokovanu ovim ledenim klinovima u podzemnoj površini i kako to kontroliše protok vode“, rekao je Pejnter. „Naša je prva sposobnost da uhvatimo efekat promene mikrotopografije i predstavimo je u klimatskim modelima.“
Painter je dodao da tim ima visok stepen poverenja u model pošto je razvijen za NGEE Arctic i da je procenjen u odnosu na zapažanja projekta u stvarnom svetu.
On je primetio da se većina modela, uključujući ORNL-ove, slaže u generalno projektovanju velikih količina odmrzavanja ugljenika na Arktiku kako temperatura raste. „Ali ovde smo identifikovali da je malo verovatno da će se jedan od najzabrinjavajućih procesa, ovo brzo odmrzavanje usled sleganja, desiti tokom dužeg vremenskog perioda.
Studija je ukazala na druge implikacije sušnog pejzaža. „Pošto se poligonalna tundra veoma osuši, do 2100. godine to bi moglo imati ekološki uticaj na ptice selice, koje koriste ove ekosisteme kao leglo za razmnožavanje“, rekao je Pejnter.
