Under de senaste åren har arktiska forskare rapporterat ett överraskande fynd:stora områden i Arktis blir bruna. Detta beror delvis på extrema händelser kopplade till vinterväder, som plötsligt, kortlivade perioder av extrem värme. Dessa händelser inträffar när klimatet värms upp, vilket sker dubbelt så snabbt i Arktis jämfört med resten av planeten. Extrema händelser inträffar därför allt oftare, med allt allvarligare effekter – inklusive omfattande skador och dödsfall i arktiska växter.

Denna "brunning" av växtsamhällen har skett över tusentals kvadratkilometer eller mer. Dock, tills nyligen visste vi väldigt lite om vad detta kan betyda för balansen mellan kolupptag och utsläpp i arktiska ekosystem. Med tanke på att Arktis lagrar dubbelt så mycket kol som atmosfären, detta är ett brådskande bekymmer.

Nu, vår studie har visat att extrema klimathändelser avsevärt kan minska förmågan hos arktiska ekosystem att ta upp kol – med konsekvenser för huruvida Arktis kommer att bidra till att bekämpa klimatförändringar, eller accelerera den.

Koldioxidkostnaden för extremt väder

För att förstå hur extrema händelser påverkar arktiska hedar, vi reste till Lofotenöarna i norra Norge där kustnära, subarktiska växtsamhällen fungerar som en klockslagare för framtida klimatförändringar längst i norr genom att först visa upp effekterna av uppvärmningen i regionen.

Här fann vi effekterna av två extrema vinterväderhändelser. Först, "frosttorka" hade orsakat omfattande växtnedgång. Frosttorka uppstår när det isolerande snöskiktet som vanligtvis skyddar växter från den hårda arktiska vintern smälts, vanligtvis av ovanligt höga vintertemperaturer. Om växter förblir utsatta för kyla, blåsigt tillräckligt länge, de tappar ständigt vatten och kan inte ersätta det från den frusna jorden. Så småningom, de ger efter för torka.

Den andra händelsen var "extrem vinteruppvärmning" – ett plötsligt utbrott av höga temperaturer under vintern som smälter snön och lurar vintergröna växter att förbereda sig för våren genom att avskaffa sin kylatolerans. När den varma perioden är över, återkomsten av kalla temperaturer dödar vanligtvis växten. I detta fall, dock, vi hittade något oväntat. Heathland-växter hade överlevt denna extrema vinteruppvärmning, men visade tecken på allvarlig stress, synlig som ett djup, ihållande mörkröd färg i skott och blad.

Vi mätte hur mycket koldioxid som togs upp och släpptes ut av växterna i tre vegetationstyper:skadad hedmark (där den dominerande vintergröna arten hade dödats av frosttorka), stressad hed, och frisk, gröna hedar som hade undgått effekterna av någon av de extrema händelserna. Detta gjordes i tre mätperioder över växtsäsongen.

Vi fann att dessa extrema vinterförhållanden minskade hur mycket kol som absorberades i hedarnas ekosystem med upp till 50 % under hela växtsäsongen. Detta är en enorm minskning av förmågan hos ett utbrett arktiskt ekosystem att ta bort kol från atmosfären.

Förvånande, detta var fallet både i skadad hed, där en stor del av växtligheten hade dödats, och i stressad hedmark. Även om processerna som driver denna förändring var olika i varje typ av hedland, detta visar tydligt att vi måste överväga växtstressens roll för att begränsa växternas kolupptag för att fullt ut kunna inse konsekvenserna av extrema klimathändelser.

Den stora bruna norr

Vad betyder detta för Arktis? Vi vet nu att extrema klimathändelser avsevärt kan minska de arktiska ekosystemens förmåga att ta upp kol och bekämpa klimatförändringarna.

Detta är särskilt oroande eftersom effekterna av brunfärgning står i skarp kontrast till effekterna av en bättre förstådd reaktion från arktiska ekosystem på klimatförändringar:"Arctic greening", eller tendensen för växter att bli högre och mer produktiva när de arktiska somrarna blir varmare.

Många klimatmodeller antar för närvarande godtyckliga nivåer av grönare över hela Arktis, och därför att de arktiska ekosystemen kommer att ta upp mer kol i framtiden – bromsa klimatförändringarna. Omfattningen av den brunfärgning vi har sett de senaste åren i kombination med de negativa effekterna på kolupptaget som rapporteras här tyder på att verkligheten kan vara mer komplex, ifrågasätter vår förståelse av Arktis roll i jordens klimat.

Vad betyder detta för oss? Effekterna av extrema väderhändelser i Arktis har globala konsekvenser. Det är tydligt att våra nuvarande ansträngningar för att ta itu med klimatförändringarna är farligt otillräckliga, men ambitiösa åtgärder nu kan minska hur mycket Arktis förväntas värmas upp med så mycket som 7°C. Detta är avgörande för att minimera effekterna av klimatförändringar både i arktiska ekosystem och över hela världen.

Den här artikeln är återpublicerad från The Conversation under en Creative Commons-licens. Läs originalartikeln.