Među mnogim stvarima koje će se globalno zagrevanje topiti u ovom veku – morski led, kopneni glečeri i turistička preduzeća u primorskim gradovima širom sveta – jeste permafrost. Ležeći ispod 15% severne hemisfere, permafrost se sastoji od akumulacije mrtve biomase koja ostaje zamrznuta, nikada nije imala priliku da oslobodi sav svoj ugljenik.
Kako se površina i niža atmosfera zagrijavaju zbog ljudskog pojačanja efekta staklene bašte, ključna pitanja su koliko će se permafrost odmrznuti i koliko će ugljenika to osloboditi u atmosferu?
To je pitanje komplikovano mnogim procesima koji se odvijaju u ciklusu ugljenika. Sada nova studija koja koristi biogeohemijski model zasnovan na procesu koji kombinuje nauku sa podacima iz posmatranja sugeriše da će većina odmrznutog ugljika permafrosta ostati izdvojena u slojevima koji su zamrznuti, ali će to stvoriti značajan izazov budućim naporima za ublažavanje klimatskih promjena ako odmrzavanje ubrzava.
Rad četiri naučnika iz Kine i jednog sa Univerziteta Purdue u SAD-u objavljen je u časopisu Budućnost Zemlje.
Permafrost se uglavnom formira tamo gde je prosečna godišnja temperatura ispod tačke smrzavanja vode. Ako je taj prosek ispod -5°C, smrzavanje može biti trajno na današnjem klimatskom nivou. (Bio je mnogo obimniji tokom poslednjeg glacijalnog maksimuma.)
Ovaj problem pogoršava pojačanje zagrevanja na polovima Zemlje – činjenica da globalno zagrevanje nije ravnomerno raspoređeno po površini globusa, već se povećava sa geografskom širinom. Na primer, Arktik se zagrevao skoro četiri puta brže od globalnog proseka od 1979. godine.
Odmrzavanje permafrosta bi delovalo kao pozitivna povratna informacija o zagrevanju – doprinoseći globalnom zagrevanju putem emisija ugljen-dioksida – sa količinom koja bi zavisila od toga koliko se antropogeno dejstvo klime dešava. Sa oko 1 bilion tona permafrosta koji je na kraju ranjiv na globalne klimatske promene, modeliranje njegove budućnosti je složen posao.
Istraživači su radili na smanjenju nesigurnosti u procesu, koje uključuju razlike u regionalnim količinama odmrzavanja (koje takođe mogu potkopati zgrade i zajednice), nedostatak podataka iz posmatranja u udaljenim regionima, promene u pokrivenosti vegetacijom (koje mogu da apsorbuju neke od emitovani ugljenik), nepredvidivi vremenski ekstremi i šumski požari, i ono što autori rada opisuju kao „složenu i jedinstvenu vodu, energiju, ugljenik i interakcije hranljivih materija između atmosfere, biljaka, zemljišta, smrznutih slojeva i mikroba.“
Najviše od svega, količina ugljika koji odmrzava permafrost će emitovati u atmosferu zavisi od toga kojim socio-ekonomskim putem čovečanstvo ide u budućnost. (Što znači da je bilo koji rezultat modela nužno projekcija zasnovana na pretpostavljenim parametrima, a ne predviđanje.)
Tim je razmatrao dva utvrđena scenarija budućnosti, takozvane zajedničke socioekonomske puteve (SSP)—jedan, SSP126 (ranije: RCP2.6), optimističan scenario budućnosti koji ograničava globalno zagrevanje na 2,0°C, a drugi , SSP585 (RCP8.5), što je najekstremniji scenario u kojem upotreba fosilnih goriva ostaje uobičajena i pruža ogromnu većinu energije budućnosti.
Otkrijte najnovije u nauci, tehnologiji i prostoru sa preko 100.000 pretplatnika koji se oslanjaju na Phis.org za dnevne uvide.
Prijavite se za naš besplatni bilten i dobijajte novosti o otkrićima,
inovacije i istraživanja koja su važna – dnevno ili nedeljno.
Ova studija, sa vodećim autorom Lei Liuom sa Univerziteta Džengdžou u Kini, poboljšala je prethodne modele uključivanjem novih fizičkih procesa, kao što je uključivanje izlaganja ugljeniku u tlu i raspadanja usled odmrzavanja permafrosta u dubokim zemljištima do 6 metara ispod površine, dvostruko dalje kao i prethodne studije.
Takođe je uključio profile organskog ugljenika u tlu koristeći skupove podataka zasnovanih na zapažanjima. Nakon što su potvrdili svoj model, primenili su ga na otapanje permafrosta na severnoj hemisferi do kraja ovog veka.
Novi model je procenio da će oblast permafrosta za severnu hemisferu za period od 2010. do 2015. biti 14,4 miliona kvadratnih kilometara, sa 563 gigatona (Gt) ugljenika u poslednjoj godini. Za scenario SSP126 koji ograničava zagrevanje na 2,0°C, model je utvrdio da će degradacija permafrosta učiniti 119 Gt ugljenika dostupnim za razlaganje do 2100. godine iz zemljišta koje je bilo trajno zamrznuto, smanjujući ugljenik u ekosistemima permafrosta za 3,4 Gt. Za ekstremni scenario SSP585, 252 Gt ugljenika bi postalo dostupno, smanjujući isti ugljenični ekosistem za 15 Gt ugljenika.
Međutim, model je otkrio da se očekuje da će samo oko 4% do 8% ovog tek odmrznutog ugljenika biti ispušteno u atmosferu do 2100. godine, što je deo koji je u opsegu koji su stručnjaci procenili 2015. Ovo podrazumeva maksimalno 10 Gt ugljenik za scenario sa najmanje uticaja i 20 Gt ugljenika za najekstremniji scenario.
Poređenja radi, ljudi su 2023. godine emitovali 11,3 Gt ugljenika iz sagorevanja fosilnih goriva, promena u upotrebi zemljišta, uzgoja stoke i drugih aktivnosti, od čega otprilike polovina ostaje u atmosferi godinama. Trenutno u atmosferi ima 880 Gt ugljenika, od čega su ljudi dodali 300 Gt.
Dakle, čini se da odmrzavanje permafrosta u ovom modelu ne predstavlja ozbiljan problem ovog veka. Međutim, degradacija permafrosta povećava dostupnost azota u zemljištu, jer se razlaganjem prethodno smrznute organske materije oslobađa azot u oblicima koje biljke mogu da koriste, a azot uskladišten u dubljim slojevima zemljišta se mobiliše.
Ovo može značajno povećati rast biljaka i dinamiku ekosistema. Ovo je negativna, iako mala, povratna informacija o globalnom zagrevanju — u ovom modelu koji su izradili Liu i njegov tim, otapanje permafrosta povećalo je zalihe azota u vegetaciji za 10 i 26 miliona tona u dva scenarija, a zalihe ugljenika u vegetaciji za 0,4 i 1,6 Gt ugljenika u odgovarajućim scenarijima.
Iako ovo povećanje ugljenika ne nadoknađuje gubitak ugljenika usled degradacije permafrosta, takvo otapanje permafrosta je već dovelo do značajnih promena u sastavu i rastu biljnih vrsta. Ostale promene su komplikovanije.
Da bi zagrevanje prestalo, ljudske emisije moraju pasti na nulu — nije dovoljno da se one izjednače na konstantnoj vrednosti. Dokle god zagrevanje traje, sve više i više permafrosta će se topiti, dodajući izazove ublažavanja ovog veka i veće probleme sa povratnim informacijama u 2100-im.
Najveće nesigurnosti u zagrevanju su na velikim geografskim širinama i na velikim nadmorskim visinama, a dublje komplikacije poput „naglog odmrzavanja, produbljivanja korena i kolonizacije mikroba mogu ubrzati razlaganje ove ogromne količine odmrznutog [organskog ugljenika u zemljištu] u dubokim zemljištima“, piše grupa, uključujući sve više nijansi u ciklusima ugljenika i azota kako bi se bolje kvantifikovao gubitak ugljenika permafrost zemljišta.
Kao i uvek, najveća neizvesnost biće postupci čoveka.
