Återkopplingen mellan ett värmande klimat och snabbare utsläpp av kol som för närvarande fryser in i permafrost runt Arktis är en av de stora utmaningarna i den aktuella klimatforskningen. En studie publicerad i veckan i Förfaranden från National Academy of Sciences av ett team av forskare under ledning av Stockholms universitet använde radiokolldatering av kol i fyra stora sibirisk-arktiska floder för att identifiera mönstren för gammalt kolutsläpp från permafrost över norra Eurasien.

Arktisk permafrost och torvmarker utgör frysta jättar i den globala koldioxidcykeln. På några få meter, den arktiska permafrosten lagrar nästan dubbelt så mycket kol som atmosfärisk CO ₂ och mer än 200 gånger så mycket som metan i atmosfären. De stora mängderna av för närvarande vilande permafrostkol kan tinas och mobiliseras allt mer när klimatuppvärmningen fortskrider - och kan sedan ge ytterligare CO ₂ och metan i atmosfären för att påskynda klimatuppvärmningen. Denna klimat-koldioxidåterkoppling är svår att bedöma eftersom permafrosttinningen skiljer sig mycket från Arktis och data från avlägsna områden är begränsade. Den nya studien ger en ny vinkel genom att använda radiokolsignalen från stora floder för att förstå permafrosttining och kolmobilisering i deras upptagningsområden.

"Floder transporterar kol från olika källor i sina upptagningsområden, inklusive kol som mobiliseras från tining av permafrost eller kollapsande torv, samt kol från markytan. Radiokolldatering hjälper oss att skilja kol från dessa olika källor, säger Birgit Wild, forskare vid Stockholms universitet och huvudförfattare till studien.

Gammalt kol som har bevarats i djupa permafrost- eller torvavlagringar i tusentals år innehåller alltså mindre radiokol än modernt kol på markytan. Forskargruppen beräknade flödet av permafrost och torvkol i de stora sibiriska floderna Ob, Yenisey, Lena och Kolyma genom att kombinera en databas med radiokol i olika fyndigheter med övervakning av radiokol i floderna under tio år och alla årstider.

Studien visar att permafrost och torvkol bidrog till endast 12% av det lösta organiska kolet i dessa floder, men till mer än hälften av det partikelformiga organiska kolet. Säsongsskillnader tyder på att gradvis upptining av det säsongsbetonade frysta aktiva skiktet och av ytpermafrost är den huvudsakliga källan till permafrost- och torvhärdat kol i löst form, medan den i partikelform i stor utsträckning härrör från kollapsen av djupare avlagringar som bildades för tusentals år sedan. Skillnader i de relativa mängderna upplösta kontra partikelformig permafrost och torvkol mellan floder överensstämde med skillnader i typ och omfattning av permafrost i deras bassänger.

"Radiokolsignalen från särskilt partikelformigt organiskt kol i floder kan vara ett känsligt verktyg för att övervaka kolutsläpp från upptining av permafrost under de kommande decennierna, "tillägger Örjan Gustafsson, professor vid Stockholms universitet och ledare för teamet.