Varmare temperaturer och upptining av jord kan leda till ökade koldioxidutsläpp från Alaskas tundra till atmosfären, särskilt under den tidiga vintern, enligt en ny studie från Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences (SEAS), NASA och National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA).

Ett nytt papper under ledning av Roisin Commane, en atmosfärisk forskare vid SEAS, konstaterar att mängden koldioxid som släpps ut från norra tundraområden mellan oktober och december varje år har ökat med 70 procent sedan 1975.

Commane och ett team av forskare analyserade tre års flygplanobservationer från NASA:s Carbon in Arctic Reservoirs Vulnerability Experiment (CARVE) luftburna uppdrag för att uppskatta den rumsliga och säsongsmässiga fördelningen av Alaskas koldioxidutsläpp. De studerade också NOAA:s 41-åriga rekord av koldioxid mätt från marktorn i Barrow, Alaska. Flygplansdata gav oöverträffad rumslig information, medan markdata gav långsiktig data som inte finns någon annanstans i Arktis.

Resultaten av studien publiceras i Förfaranden från National Academy of Sciences .

Jordarna som omger Arktis höga norra sträckor rymmer stora mängder kol i form av orört organiskt material från död vegetation. Denna stora butik, samlats under tusentals år, innehåller tillräckligt med kol för att fördubbla den nuvarande mängden koldioxid i jordens atmosfär.

Under den arktiska sommaren, de övre skikten av jord tinar och mikrober sönderdelar det organiska materialet för att producera koldioxid. När kalla temperaturer återkommer i oktober, de tinade jordlagren börjar svalna, men höga koldioxidutsläpp fortsätter tills jorden fryser helt.

"Förr, omfrysning av jord kan ha tagit någon månad men med varmare temperaturer de senaste åren, det finns platser i Alaska där tundrajordar nu tar mer än tre månader att frysa helt, "sade Commane." Vi ser utsläpp av koldioxid från jordar fortsätta hela denna tidiga vinterperiod. "

"Data från Barrow visar stadiga ökningar av både atmosfärisk koldioxid och temperatur under senhösten och början av vintern, "säger medförfattaren Colm Sweeney från Cooperative Institute for Research in Environmental Sciences i Boulder, Colorado. "Den här nya forskningen visar hur viktigt dessa långsiktiga övervakningsplatser är för att verifiera de subtila återkopplingarna, såsom ökningar av koldioxid, vilket kan förstärka den aldrig tidigare skådade uppvärmningen vi ser i hela Arktis. "

CARVE flög ett instrumenterat NASA -flygplan för att mäta atmosfärisk koldioxid och andra växthusgaser över Alaska från april till november 2012, 2013 och 2014. Dessa uppgifter, tillsammans med satellitdata om vegetationsstatus och markdata för att ge ett sammanhang året runt och ett långsiktigt rekord, gav forskarna en detaljerad bild av koldioxidutsläpp på regional nivå.

"Ett av CARVEs främsta mål var att utmana tanken att koldioxidandningen stannade så snart snön föll och markytan frös, "sa Charles Miller, en forskare vid NASA:s Jet Propulsion Laboratory i Pasadena, Kalifornien, och CARVE huvudutredare. "CARVE -flygningarna visar att mikrobiell andning fortsätter i tundrajord månader efter att ytan har frusit."

Genom att jämföra samtidiga mätningar av atmosfärisk koldioxid, kolmonoxid, Commane och hennes medförfattare delar upp sina uppskattningar av Alaskas totala koldioxidbudget i bidrag från de tre stora källorna till atmosfäriskt kol:förbränning av fossila bränslen av människor; skogsbränder; och mikrober som bryter ner organiskt material i jorden. I glesbefolkade Alaska, markmikroberna var en mycket större källa till atmosfäriskt kol än förbränning av fossila bränslen. Skogsbränder var en stor källa till atmosfäriskt kol på bara ett år av CARVE -experimentet, 2013.

"Tundrajord verkar verka som en förstärkare av klimatförändringar, "sa medförfattaren Steve Wofsy, Abbott Lawrence Rotch Professor i atmosfär och miljövetenskap vid SEAS.

Mer koldioxid som släpps ut i atmosfären kommer att påskynda klimatuppvärmningen, som, i tur och ordning, kan leda till mer koldioxid som frigörs från dessa jordar, särskilt i början av vintern.

"Vi måste noggrant övervaka vad det gör där uppe, även sent på året när allt ser fruset och vilande ut, "Sa Wofsy.

"Hela Alaska -regionen svarar på klimatförändringar, "sa Donatella Zona från San Diego State University i Kalifornien, som inte var ansluten till studien. "Mängden kol som tappats från de arktiska ekosystemen till atmosfären under hösten har ökat betydligt under de senaste 40 åren. Genom att bättre fånga dessa kalla säsongsprocesser och sätta tidigare mindre skalmätningar i ett större sammanhang, denna studie kommer att hjälpa forskare i deras ansträngningar att förbättra klimatmodeller och förutsägelser om arktiska klimatförändringar. "