De irreversibla utsläppen från en tipppunkt för permafrost

De irreversibla utsläppen från en tipppunkt för permafrost

Thermokarst landskap. Kredit: A. Balser I stora vidsträckor på norra halvklotens högre räckvidd rymmer frusen mark miljarder ton kol. 

När globala temperaturer ökar, löper detta "permafrost" -land en ökande risk för att tina ut och möjligen släppa ut det långvariga kolet i atmosfären.

Abrupt permafrost tining är en av de mest diskuterade "tipppunkter" som kan korsas i en värmande värld. Dock, forskning föreslår att även om denna tining redan pågår kan den bromsas med klimatförändring.

Tipppunkter

Den här artikeln är en del av en veckolånga specialserie om "tipppunkter", där ett förändrat klimat kan driva delar av jordsystemet till abrupt eller irreversibel förändring

Men det som är irreversibelt är flykten från det kol som har släppts ut och som släppts ut. Kolet som frigörs från permafrost går in i atmosfären och förblir där, vilket förvärrar den globala uppvärmningen.

Kort sagt, vad som händer i Arktis förblir inte i Arktis.

Permafrost och det globala klimatet

Permafrost är mark som har frysts i minst två år i rad. Tjockleken varierar från mindre än en meter till mer än en kilometer. Vanligtvis sitter det under ett "aktivt lager" som tinar och fryser varje år.

Ett värmande klimat utsätter denna ständigt frysta mark till fara. När temperaturen stiger tinar permafrosten - den smälter inte.

Det finns en enkel analogi: jämför vad som händer med en isbit och en frusen kyckling när de tas ur frysen. Vid rumstemperatur har den förstnämnda smält och lämnat en liten vattenpool, men kycklingen har töat och lämnat en rå kyckling. Så småningom kommer den kycklingen att börja sönderdelas.

Det är exakt vad som händer med permafrosten när temperaturen ökar. En fjärdedel av landmassen på den norra halvklotet är underbyggd av permafrost, som fungerar som jordens gigantiska frys och håller enorma mängder organiskt material frusna.

De irreversibla utsläppen från en tipppunkt för permafrost Global permafrost karta, International Permafrost Association. Kredit: Brown, J., OJ Ferrians, Jr., JA Heginbottom och ES Melnikov, red. 1997. Circum-Arctic karta över permafrost och markisförhållanden. Washington, DC: USA: s geologiska undersökning i samarbete med Circum-Pacific Council for Energy and Mineral Resources. Circum-Pacific Map Series CP-45, skala 1: 10,000,000 1 XNUMX, XNUMX ark.

Detta organiska material inkluderar resterna av döda växter, djur och mikrober som samlades i jorden och frystes till permafrost för tusentals år sedan.

De irreversibla utsläppen från en tipppunkt för permafrost Permafrost inklusive forntida ben (vänster bild) och organiskt material (höger bild) i Permafrostunneln nära Fox, Alaska. Kredit: C. Schädel

Arktiska temperaturer har ökat mer än dubbelt så snabbt som det globala genomsnittet. Detta har orsakat permafrostupptining på många platser och utlöst nyligen väckta mikrober att sönderdela det organiska materialet och därmed släppa ut CO2 eller metan i atmosfären. 

Båda gaserna är växthusgaser, men metan är 28-36 gånger mer potent än CO2 under ett sekel. Det finns emellertid mer koldioxid än metan i atmosfären och metan oxideras till koldioxid på tidsskalor på ungefär ett decennium. Så det är förändringen i atmosfärisk CO2-koncentration som verkligen betyder för långsiktiga klimatförändringar.

Kolutsläpp från permafrost

Så vilken roll kommer permafrost att spela i framtida koldioxidutsläpp? Och finns det en tipppunkt som kan utlösa snabb upptining?

Forskare uppskattar att det finns ungefär dubbelt så mycket kol lagrat i permafrost som cirkulerar i atmosfären. Detta är ungefär 1460 miljarder-1600 miljarder ton kol.

Det mesta av det är för närvarande frysta och konserverade, men om till och med en liten fraktion släpps ut i atmosfären, skulle utsläppen sannolikt vara stora - potentiellt liknande i storlek som kolutsläpp från andra miljöflöden, såsom avskogning

Detta skulle fortfarande handla om en storleksordning mindre än utsläpp från fossila bränslen i slutet av detta århundrade. Ändå påskyndar varje ytterligare molekyl av CO2 eller metan som tillförs atmosfären klimatförändringar och påverkar hela planeten och dess klimat.

De irreversibla utsläppen från en tipppunkt för permafrostKollapsande permafrost med stor isvolym. Kredit: A. Balser

Till vår nuvarande kunskap, kolutsläpp från permafrost är en gradvis och långvarig process som kontinuerligt lägger till kol i atmosfären - vilket ytterligare förstärker uppvärmningen.

När det organiska materialet i permafrosten sönderdelas och släpper ut CO2 och metan, kommer det inte att få tillbaka det. I detta avseende är permafrost-tining irreversibel - uppfyller ett av villkoren för definitionen av en tipppunkt.

Emellertid senaste forskningen föreslår att om temperaturökningen skulle avta och stoppa, permafrost tina, också, skulle sakta - och potentiellt stoppa, alltså, begränsar ytterligare utsläpp. Ändå skulle det ta lite tid. Tina av permafrost är lite som ett tungt godståg - när det är i rörelse kan det inte stoppas omedelbart. Och även efter att ha satt på bromsarna fortsätter den att rulla framåt ett tag. Forskning föreslår att utsläppen kan fortsätta i årtionden till århundraden även när permafrost-tining har avtagit.

Detta antyder att permafrosten i sin helhet inte har flyttats till ett helt nytt tillstånd - som är fallet med vissa tipppunkter, såsom smältningen av den grönländska isarken. Som ett resultat skulle det vara möjligt att förhindra ytterligare utsläpp om den globala uppvärmningen stoppades.

Men som det nu står så har permafrost tina redan observerats på många platser i Arktis. Och som den senaste särskild rapport om havet och kryosfären genom att Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) påpekar att värme detta århundrade kommer att orsaka betydande utsläpp från permafrost:

2100 kommer permafrostområdet nära ytan att minska med 2-66% för RCP2.6 och 30–99% för RCP8.5. Detta kan frigöra 10 till 100s gigatonn kol som CO2 och metan till atmosfären för RCP8.5, med potential att påskynda klimatförändringarna. ”

Hur man lägger till säkerhet i frigörandet av permafrostkol

Det ultimata bidraget av permafrostkol till klimatförändringarna beror på olika faktorer: hur mycket av kolet kommer att komma ut som till exempel CO2 eller metan, och hur mycket kan växter och träd kompensera för en del av den extra kolutsläpp.

Nedbrytning av permafrost kan uppstå som gradvis upp-ner-tö eller som en plötslig kollaps av upptinande jord. Båda processerna släpper kol till atmosfären. Gradvis topp-ner-tinning är resultatet av varmare lufttemperaturer som gör att jorden tiner uppifrån och ner, medan plötslig upptining inträffar plötsligt och oförutsägbart. 

Permafrost kan innehålla upp till 80% is. Om isen smälter - kom ihåg att isen smälter även om jorden inte gör det - kollapsar marken plötsligt och djupa skikt utsätts för lufttemperatur. 

Samverkande mark kan lämna landskapet märkt med "termokarst”Sjöar, fyllda med smältvatten, regn och snö. Dessa våta förhållanden kan främja frisättningen av den mer potenta växthusgasmetan.

I höglandet skapar naturlig dränering torrare markförhållanden efter permafrost-tining, vilket påskyndar organisk ämnes nedbrytning och frigör stora mängder CO2. Den ultimata effekten av kolutsläpp från permafrost kommer att bli starkare när en större andel av permafrostzonen torkar efter upptining. 

Vilken bråkdel av landskapet som kommer att bli våtare eller torrare efter upptining beror på fördelningen av markis, men nuvarande ismätningar är bara sporadiska och bättre rumslig täckning och mer uppdaterade mätningar behövs brådskande.

En annan viktig faktor i kolbalansen i permafrostzonen är kolens upptag av växter. Frågan är hur mycket kolutsläpp från upptinande permafrost som kan kompenseras av ökad växttillväxt? Växter tar upp kol från atmosfären och använder det för att växa och upprätthålla sin ämnesomsättning. 

Varmare förhållanden i Arktis och alla tillhörande förändringar stimulera växten, vilket innebär att en del av kolet som tillförs atmosfären från upptinande permafrost tas upp av stimulansen till växttillväxt. Men det är oklart hur mycket kol som kommer att kompenseras av växter och det är oklart hur hållbar denna process är.

Att förbättra modellprognoserna för frigörande av permafrostkol är avgörande för att bestämma den totala effekten av upptining av permafrost på det globala klimatet. Senaste resultat från Kanadensiska arktis visa att permafrost tina sker mycket tidigare än forskarna förväntade med tanke på nuvarande modellprognoser. 

För tillfället står modeller endast för gradvis topp-ner-tina, men senaste uppskattningar visa att plötslig upptining och kollapsande jord kan fördubbla kolutsläpp från permafrost. En sak är klar: ju mindre temperaturer ökar i Arktis, desto mer permafrost förblir fryst och mer kol kommer att hålla fast i permafrost.

Metanhydrater

Ofta nämns i samma andetag som permafrost tina är den potentiella faran i samband med nedbrytningen av metanhydrater, även känd som "clathrates". Detta är metan "is" som bildas vid låga temperaturer och höga tryck i kontinentala marina sediment eller inom och under permafrost. 

Särskilt oroande är metanhydrat lagrade under den östsibiriska arktiska hyllan (ESAS), en ytlig kustregion norr om Ryssland. Studier har föreslagit att tinande permafrost släpper ut denna metan, låter den bubbla upp och ut ur havsvattnet. Detta har lett till forskning varnar för att utsläppet av stora mängder metan kan ha ”katastrofala konsekvenser för klimatsystemet” och medierapporter av en förestående "metantidbomb".

De irreversibla utsläppen från en tipppunkt för permafrost

I samtal med Dr Carolyn Ruppel, huvudforskare för US Geological Survey's Gas Hydrates Project, hon berättar för mig att metan hydraterar fälla ungefär en sjättedel av jordens metankol och att vissa avsättningar kan faktiskt vara nedbrytande nu när klimatet värms. Men, säger hon:

”Om metanet som frigörs under nedbrytning av gashydrat når havet, skulle det mest konsumeras av bakterier i vattenpelaren och inte nå atmosfären. I permafrostområden är nedbrytande gashydrat vanligtvis djupt begravd, så permafrost-tining är det viktigaste bidraget till utsläpp av växthusgaser. ”

Även om det "kan finnas betydande metan som läcker från arktiska kontinentalshyllor i områden med upptinande undervattensperfrost", säger Ruppel, "studier har visat att flödeshastigheterna förmodligen överskattas och den mest troliga källan till den läckande metan inte är att tina gashydrater. ” Hon tillägger:

"Permafrost-associerade hydrater är inte så utbredda och förekommer ofta djupare än de grundare metankällorna som lättare kan läcka ut i atmosfären."

Så den senaste forskningen antyder att a metanbomb från upptinande hydrater är inte i horisonten. Emellertid visar vetenskapen för permafrost att töingen redan är igång och kolet som den släpper kommer redan att bidra till vårt värmande klimat.

Om författaren

Dr Christina Schädel, biträdande forskarprofessor i Center for Ecosystem Science and Society vid Northern Arizona University. Hon är också ledande koordinator för Permafrost Carbon Network, ett datasyntesbaserat forskningsprogram och medledare för Permafrost Collaboration Team för Interagency Arctic Research Policy (IARPC).

Denna artikel publicerades ursprungligen på Carbon Brief

relaterade böcker

Klimatförändring: Vad alla behöver veta

av Joseph Romm
0190866101Den väsentliga grunden för vad som kommer att bli den avgörande frågan om vår tid, Klimatförändring: Vad alla behöver veta är en tydlig överblick över vetenskapens, konflikterna och konsekvenserna av vår uppvärmningsplan. Från Joseph Romm, chefvetenskapliga rådgivare för National Geographic's År av Living Dangerously serier och en av Rolling Stone's "100-personer som förändrar Amerika" Klimatförändring erbjuder användarvänliga, vetenskapligt stränga svar på de svåraste (och oftast politiserade) frågorna kring vilken klimatolog Lonnie Thompson har ansett "en klar och nuvarande fara för civilisationen". Finns på Amazon

Klimatförändring: Vetenskapen om global värme och vår energi Framtidens andra utgåvan Edition

av Jason Smerdon
0231172834Denna andra upplagan av Klimatförändring är en tillgänglig och omfattande guide till vetenskapen bakom global uppvärmning. Exklusivt illustrerad, texten riktas mot studenter på olika nivåer. Edmond A. Mathez och Jason E. Smerdon ger en bred, informativ introduktion till vetenskapen som ligger till grund för vår förståelse av klimatsystemet och effekterna av mänsklig aktivitet på uppvärmningen av vår planet.Mathez och Smerdon beskriver rollerna som atmosfären och havet spela i vårt klimat, introducera begreppet strålningsbalans och förklara klimatförändringar som inträffade tidigare. De beskriver också de mänskliga aktiviteter som påverkar klimatet, som växthusgas och aerosolutsläpp och avskogning samt effekterna av naturfenomen.  Finns på Amazon

Vetenskapen om klimatförändring: En hands-on-kurs

av Blair Lee, Alina Bachmann
194747300XVetenskapen om klimatförändring: En hands-on-kurs använder text och arton hands-on-aktiviteter att förklara och undervisa vetenskapen om global uppvärmning och klimatförändringar, hur människor är ansvariga och vad som kan göras för att sakta eller stoppa graden av global uppvärmning och klimatförändringar. Denna bok är en komplett, omfattande guide till ett viktigt miljöämne. Ämnen som omfattas av denna bok är: hur molekyler överför energi från solen för att värma atmosfären, växthusgaser, växthuseffekten, den globala uppvärmningen, den industriella revolutionen, förbränningsreaktionen, återkopplingsslingorna, förhållandet mellan väder och klimat, klimatförändringar, kolsänkor, utrotning, kolavtryck, återvinning och alternativ energi. Finns på Amazon

Från Utgivaren:
Inköp på Amazon går för att täcka kostnaden för att få dig InnerSelf.comelf.com, MightyNatural.com, och ClimateImpactNews.com utan kostnad och utan annonsörer som spåra dina surfvanor. Även om du klickar på en länk men inte köper dessa valda produkter, betalar allt annat du köper i samma besök på Amazon oss en liten provision. Det finns ingen extra kostnad för dig, så var vänlig bidra till insatsen. Du kan också använd denna länk att använda till Amazon när som helst så att du kan hjälpa till att stödja våra ansträngningar.

 

enafarzh-CNzh-TWdanltlfifrdeiwhihuiditjakomsnofaplptruesswsvthtrukurvi

följ InnerSelf på

Facebookikon ikon~~POS=HEADCOMPtwitter iconyoutube iconinstagram ikonpintrest ikonrss-ikonen

 Få det senaste via e-post

Veckotidningen Daglig Inspiration

SENASTE FILMER

Den stora klimatmigrationen har börjat
Den stora klimatmigrationen har börjat
by super~~POS=TRUNC
Klimatkrisen tvingar tusentals runt om i världen att fly eftersom deras hem blir alltmer obeboeliga.
Den senaste istiden berättar för varför vi måste bry oss om en 2 ℃ temperaturförändring
Den senaste istiden berättar för varför vi måste bry oss om en 2 ℃ temperaturförändring
by Alan N Williams, et al
I den senaste rapporten från den mellanstatliga panelen för klimatförändringar (IPCC) sägs att utan en väsentlig minskning ...
Jorden har varit beboelig i miljarder år - exakt hur lycklig vi fick?
Jorden har varit beboelig i miljarder år - exakt hur lycklig vi fick?
by Toby Tyrrell
Det tog evolution 3 eller 4 miljarder år att producera Homo sapiens. Om klimatet helt hade misslyckats bara en gång i det ...
Hur kartläggning av vädret för 12,000 XNUMX år sedan kan hjälpa till att förutsäga framtida klimatförändringar
Hur kartläggning av vädret för 12,000 XNUMX år sedan kan hjälpa till att förutsäga framtida klimatförändringar
by Brice Rea
Slutet av den sista istiden, för cirka 12,000 XNUMX år sedan, kännetecknades av en sista kall fas kallad Younger Dryas ...
Kaspiska havet kommer att falla med 9 meter eller mer under detta århundrade
Kaspiska havet kommer att falla med 9 meter eller mer under detta århundrade
by Frank Wesselingh och Matteo Lattuada
Tänk dig att du befinner dig vid kusten och tittar ut mot havet. Framför dig ligger 100 meter karg sand som ser ut som en ...
Venus var en gång mer jordlik, men klimatförändringen gjorde det obeboelig
Venus var en gång mer jordlik, men klimatförändringen gjorde det obeboelig
by Richard Ernst
Vi kan lära oss mycket om klimatförändringar från Venus, vår systerplanet. Venus har för närvarande en yttemperatur på ...
Fem klimattroar: En kraschkurs i felaktig klimatinformation
De fem klimattroerna: en kraschkurs i felaktig klimatinformation
by John Cook
Den här videon är en kraschkurs i klimatinformation som sammanfattar de viktigaste argumenten som används för att tvivla på verkligheten ...
Arktis har inte varit så varm på 3 miljoner år och det betyder stora förändringar för planeten
Arktis har inte varit så varm på 3 miljoner år och det betyder stora förändringar för planeten
by Julie Brigham-Grette och Steve Petsch
Varje år krymper havsisskyddet i Arktiska havet till en låg punkt i mitten av september. I år mäter den bara 1.44 ...

SENASTE ARTIKLAR

grön energi2 3
Fyra gröna vätgasmöjligheter för Mellanvästern
by Christian Tae
För att avvärja en klimatkris kommer Mellanvästern, liksom resten av landet, att behöva göra koldioxidutsläpp till sin ekonomi helt genom att...
ug83qrfw
Stora hinder för att kräva svar måste upphöra
by John Moore, On Earth
Om federala tillsynsmyndigheter gör det rätta, kan elkunder i Mellanvästern snart kunna tjäna pengar medan...
träd att plantera för klimat2
Plantera dessa träd för att förbättra stadslivet
by Mike Williams-Rice
En ny studie fastställer levande ekar och amerikanska plataner som mästare bland 17 "superträd" som kommer att hjälpa till att göra städer ...
norra havets botten
Varför vi måste förstå havsbottengeologin för att utnyttja vindarna
by Natasha Barlow, docent i kvartär miljöförändring, University of Leeds
För alla länder som är välsignade med enkel tillgång till det grunda och blåsiga Nordsjön kommer havsvind att vara nyckeln till att möta nätet...
3 skogsbrandlektioner för skogsstäder när Dixie Fire förstör historiska Greenville, Kalifornien
3 skogsbrandlektioner för skogsstäder när Dixie Fire förstör historiska Greenville, Kalifornien
by Bart Johnson, professor i landskapsarkitektur, University of Oregon
En löpeld som brinner i het, torr bergskog svepte genom Gold Rush -staden Greenville, Kalifornien, den 4 augusti, ...
Kina kan möta energi- och klimatmål som begränsar kolkraften
Kina kan möta energi- och klimatmål som begränsar kolkraften
by Alvin Lin
Vid Leader's Climate Summit i april lovade Xi Jinping att Kina kommer att "strikt kontrollera koleldad kraft ...
Blått vatten omgivet av dött vitt gräs
Kartan spårar 30 års extrem snösmältning i USA
by Mikayla Mace-Arizona
En ny karta över extrema snösmältningar under de senaste 30 åren förtydligar processerna som driver snabb smältning.
Ett plan tappar röd brandskyddsmedel till en skogsbrand när brandmän parkerade längs en väg ser upp mot den orange himlen
Modellen förutspår 10-åriga skogsbrand, sedan gradvis nedgång
by Hannah Hickey-U. Washington
En titt på den långsiktiga framtiden för skogsbränder förutsäger en första ungefär decennier lång utbrott av skogsbrandaktivitet, ...

 Få det senaste via e-post

Veckotidningen Daglig Inspiration

Nya Attityder - Nya Möjligheter

InnerSelf.comClimateImpactNews.com | InnerPower.net
MightyNatural.com | WholisticPolitics.com | InnerSelf Market
Copyright © 1985 - 2021 Innerself Publikationer. All Rights Reserved.