Kol släpps ut i atmosfären genom den ökande förlusten av arktisk permafrost, kombinerat med högre solabsorption av jordens yta på grund av smältning av havsis och landsnö, kommer att påskynda klimatförändringarna-och få miljarder miljarder inverkan på världsekonomin.

Ett nytt papper i Naturkommunikation avslöjar att en kombination av dessa faktorer har potential att öka de långsiktiga ekonomiska konsekvenserna av klimatförändringar med knappt 70 biljoner dollar, under begränsande nivåer i överensstämmelse med nuvarande nationella åtaganden att minska koldioxidutsläppen (5% av den beräknade totala kostnaden för klimatförändringar för detta scenario).

Under Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) Parisavtalets mål om globala temperaturstegningar begränsas till 1,5 C från förindustriella nivåer, den extra påverkan sjunker till $ 25 biljoner (4% av den totala kostnaden för detta scenario). I båda fallen, den främsta drivkraften bakom merkostnaderna är det utsläppta permafrostkolet.

Det tvärvetenskapliga forskargruppen hoppas att deras bedömningar kommer att ge en bättre förståelse för de socioekonomiska riskerna från klimatförändringar under olika scenarier och hjälpa vägledare för beslutsfattare mot försiktiga beslut om utsläppsminskningsmål.

Forskare utforskade simuleringar av komplexa, toppmodern, fysiska modeller för att kvantifiera styrkan hos permafrostkolåterkopplingen (PCF), drivs av ytterligare kol som frigörs från upptining av permafrost, och av ytan albedo feedback (SAF), drivs av den extra solenergi som absorberas av jordens yta när den vita havsisen och landets snötäcke minskar, avslöjar mörkare hav och land.

Nästan alla klimatpolitiska studier hittills har inneburit en konstant SAF och noll PCF. Dock, senaste observationer och datormodeller visar att permafroståterkopplingen är den starkaste av de två och att båda är olinjära, deras styrka förändras på komplexa sätt när klimatet värms. Detta påverkar deras inverkan på både det globala klimatet och ekonomin.

"Arktisk havsis och landsnö bidrar för närvarande cirka en tredjedel vardera till den globala albedo -återkopplingen, "sa huvudförfattaren Dmitry Yumashev, av Pentland Center for Sustainability in Business vid Lancaster University.

"Dessa två komponenter kommer att toppa för globala temperaturer inom det intervall som täcks av Parisavtalet, men om klimatet värms ytterligare, sommaren och våren havsis och landsnöskydd kommer att dra sig tillbaka längre norrut och albedo -återkopplingen kommer faktiskt att försvagas.

"Permafrost -feedback, dock, växer successivt starkare i varmare klimat. Båda återkopplingarna kännetecknas av olinjära svar på uppvärmning, inklusive en varierande fördröjning mellan stigande global temperatur och permafrostkoldioxidutsläpp.

"Jämfört med noll PCF och konstant SAF från dagens klimat-äldre värden som används i klimatpolitisk modellering till denna punkt-orsakar den kombinerade olinjära PCF och SAF betydande extra uppvärmning globalt under låga och medelstora utsläppsscenarier.

Låga utsläppsscenarier i studien inkluderar att uppfylla Parisavtalen på 1,5 ° C och 2 ° C i förhållande till förindustriella förhållanden senast 2100, medan medellösa utsläppsscenarier inkluderar begränsningsnivåer som överensstämmer med nuvarande nationella åtaganden. Under NDC:erna, världen kommer att värmas med cirka 3 ° C i förhållande till förindustriellt år 2100.

Höga utsläppsscenarier, som den nuvarande banan som vanligt (BaU) - som förväntas leda till cirka 4 ° C uppvärmning år 2100 och orsaka den överlägset största påverkan på ekosystem och samhällen - ingår också. Under dessa, styrkan på PCF når sin topp och ökar inte ytterligare, medan den fortsatta försvagningen av SAF gradvis avbryter uppvärmningseffekten av PCF.

För forskningens skull, andra stora planetära återkopplingar, såsom de som drivs av förändringar i moln och vattenånga som svar på uppvärmning, antas förbli konstanta, stöds av de två senaste generationerna av klimatmodeller.

Under alla scenarier, att använda de olinjära arktiska återkopplingarna jämfört med tidigare konstanta värden leder till en ökning av den totala kostnaden för klimatförändringar, bestående av minskningskostnaderna för att minska utsläppen, klimatanpassningskostnader och återstående klimatrelaterade effekter. Ökningarna sker främst genom ytterligare temperaturdrivna effekter på ekonomin, ekosystem och människors hälsa, och ytterligare effekter från havsnivåhöjning.

Alla kostnader uppskattades med hjälp av simuleringar i specialutvecklad integrerad utvärderingsmodell PAGE-ICE, som innehåller enkla statistiska representationer av de arktiska återkopplingarna som härrör från komplexa modeller. Den har flera uppdateringar av klimatvetenskap och ekonomi, inklusive aktuella osäkerhetsberäkningar.

Under NDC -scenariot, den ytterligare uppskattade effekten baserad på tusentals simuleringar av den olinjära PCF och SAF är knappt $ 70 biljoner jämfört med deras tidigare använda värden-överstiger cirka 10 gånger nuvarande uppskattningar för långsiktiga ekonomiska vinster från transiteringsleder och utvinning av mineralresurser i Arktisk region.

Med tidigare uppskattningar för arktiska återkopplingar, den totala kostnaden för klimatförändringar i samband med 1,5C och 2C scenarion är i stort sett densamma och är cirka 600 biljoner dollar - i jämförelse, den uppskattade kostnaden för affärer som vanligt är cirka $ 2000 biljoner. Olinjära PCF och SAF lägger till ytterligare 25 biljoner dollar till siffran 600 biljoner dollar för 1,5C -scenariot och 34 biljoner dollar för 2C -scenariot. Således, de olinjära Arktiska återkopplingarna gör det mer ambitiösa 1,5 C -målet marginellt mer ekonomiskt attraktivt.

Dr Yumashev tillade:"Våra resultat stöder behovet av mer proaktiva begränsande åtgärder för att hålla den globala temperaturhöjningen långt under 2C.

"Vi hoppas att vårt arbete kommer att leda till ytterligare bedömningar av flera olinjära processer i jordens klimatsystem, både de som är associerade med Arktis och därefter. "