Metan som frigörs genom upptining av permafrost från vissa arktiska sjöar kan avsevärt påskynda klimatförändringarna, enligt en ny University of Alaska Fairbanks-ledd studie.

Studien, som publicerades den 15 augusti i tidskriften Naturkommunikation , fokuserar på kolet som frigörs vid upptining av permafrost under termokarstsjöar. Sådana sjöar utvecklas när värmande jord smälter markis, får ytan att kollapsa och bilda vattenpölar. Dessa pooler påskyndar upptining av permafrost under de expanderande sjöarna, tillhandahålla mat åt mikrober som producerar växthusgaserna koldioxid och metan.

Huvudförfattaren Katey Walter Anthony och hennes kollegor studerade hundratals termokarstsjöar i Alaska och Sibirien under en 12-årsperiod, mäter deras tillväxt och hur mycket metan som bubblade till deras yta. Genom att kombinera fältarbetesresultat med fjärranalysdata från sjöförändringar under de senaste två åren, de fastställde att det "abrupta tinandet" under sådana sjöar sannolikt kommer att släppa ut stora mängder permafrostkol i atmosfären detta århundrade. Sjöaktiviteten skulle potentiellt kunna fördubbla utsläppen från terrestra landskap till 2050-talet.

Ansträngningen, utförd av ett team av amerikanska och tyska forskare, är en del av ett 10-årigt NASA-finansierat projekt för att bättre förstå klimatförändringarnas effekter på Arktis. Ytterligare stöd från National Science Foundation gjorde det möjligt för forskare från UAF och Alaska Division of Geological and Geophysical Surveys att samla in data om permafrostens läge, upptining och tillhörande utsläpp av växthusgaser från sjöar i inre Alaskas Goldstream Valley.

Forskarna fann att utsläppet av växthusgaser under termokarstsjöar är relativt snabbt, med djup upptining som äger rum under loppet av decennier. Permafrost i terrestra miljöer upplever i allmänhet ytlig säsongsbetonad upptining över längre tidsperioder. Utsläppet av det ytan permafrost markens kol kompenseras ofta av en ökad tillväxt i vegetationen.

"Thermokarst sjöar ger ett helt annat scenario. När sjöarna bildas, de flash-tinar dessa permafrostområden, sade Walter Anthony, en docent vid UAF:s Vatten- och miljöforskningscentrum. "Istället för centimeter av upptining, vilket är vanligt för markmiljöer, vi har sett 15 meter tö under nybildade sjöar i Goldstream Valley under de senaste 60 åren."

Utsläpp från termokarstsjöar är för närvarande inte inkluderade i globala klimatmodeller eftersom deras ringa storlek gör enskilda sjöar svåra att inkludera. Dock, studiens författare visar att dessa sjöar är hotspots för utsläpp av kol från permafrost. De hävdar att inte inkludera dem i globala klimatmodeller förbiser deras feedbackeffekt, som uppstår när utsläppet av växthusgaser från permafrost ökar uppvärmningen. Den återkopplingen är betydande eftersom metan är cirka 30 gånger mer potent än koldioxid som en värmefångande gas.

Befintliga modeller tillskriver för närvarande cirka 20 procent av permafrostens kolåterkoppling detta århundrade till metan, med resten på grund av koldioxid från landjordar. Genom att inkludera termokarstsjöar, metan blir den dominerande drivkraften, ansvarig för 70 till 80 procent av permafrostens kolorsakade uppvärmning detta århundrade. Att lägga till termokarstmetan till modellerna gör att feedbackens effekt liknar den för markanvändning, som är den näst största källan till konstgjord uppvärmning.

Till skillnad från grunt, gradvis upptining av permafrost på land, det plötsliga töandet under termokarstsjöar är oåterkalleligt detta århundrade. Även klimatmodeller som förutser endast måttlig uppvärmning detta århundrade måste ta hänsyn till sina utsläpp, enligt studien.

"Du kan inte stoppa utsläppet av kol från dessa sjöar när de väl har bildats, " sa Walter Anthony. "Vi kan inte komma runt den här uppvärmningskällan."