Polcirkeln blev otroligt het den 20 juni. I det ryska samhället Verkhoyansk, temperaturer toppade 38C, markerar den högsta lufttemperaturen som någonsin registrerats inom Arktis.

Temperaturerna i Verkhoyansk är en del av en större trend i västra Ryssland i sommar, med små samhällen i hela regionen som rapporterar temperaturer som slår lokala rekord som har stått i årtionden. Under senare hälften av juni, yttemperaturer i hela västra Sibirien var så mycket som 10C över historiska normer, markerar en av de hetaste Junes på rekord trots relativt svala temperaturer i början av månaden.

För forskare världen över dessa rekordhöga temperaturer är alarmklockor, visar vilken typ av extrema väderhändelser vi kan förvänta oss att se oftare om klimatförändringarna fortsätter okontrollerat. Dock, det är den långsiktiga nedgången från moderna värmeböljor som har många nordliga forskare djupt oroade, eftersom de kommer att påverka vår planet i årtionden framöver.

Bränderna som följer

Under värmeböljor stiger yttemperaturerna, ofta utlöser en kedja av brandfrämjande väderförhållanden inklusive extrema åskväder. Dessa åskväder har hundratals blixtnedslag som kan antända den torra marken och vegetationen som fungerar som bränsle för eld.

I norra regioner som den boreala biomen, dessa brandfrämjande förhållanden kan orsaka storskaliga skogsbränder som bränner miljontals hektar skog på en enda sommar.

Historiskt sett mänskligheten har ansett en löpeld som en riktig katastrof och använt stora resurser för att undertrycka dem. Vi förstår nu att trots den initiala förlusten av etablerade träd och jordar, skogsbränder är en naturlig och integrerad del av det boreala biomet.

Moderna skogsbränder, dock, sker med ökande frekvens och intensitet, täcker ett större område på grund av väderhändelser som kraftiga värmeböljor. Under extrema brandår, dessa moderna skogsbränder kan brinna djupt in i de organiska jordarna som kännetecknar boreala skogar. Dessa kolrika jordar har byggts upp under tusentals år och rymmer cirka 30 procent av världens markbundna kollager.

När bränder brinner djupt ner i marken eller återvänder för snabbt till en skog, de tappar sina "gamla kol" lager. Istället för att hållas i marken förbränns dessa gamla kolreserver och släpps ut igen i atmosfären, öka kolhalten. De högre koldioxidhalterna som genereras av skogsbränder intensifierar klimatförändringens effekter som värmeböljor, vilket kan leda till ytterligare skogsbränder, bildar en kraftfull "positiv feedback" -slinga med klimatförändringarna.

Även om dessa trender ensamma är alarmerande, nordliga forskare varnar för att nedfallet från värmeböljor inte kommer att upphöra när bränderna brinner ut. I norra regioner där jorden historiskt sett förblir frusen året runt, en helt ny uppsättning förändringar börjar ta form.

När permafrost försvinner

Permafrost bildas på landskapet när jordmaterial förblir under fryspunkten i två eller flera på varandra följande år. I vissa områden bildas permafrost som ett direkt svar på ett kallt klimat.

När man rör sig längre söderut, dock, permafrost blir alltmer beroende av närvaron av tjocka organiska jordar, ytvegetation och en skuggig överlagring för att överleva de varma sommarmånaderna. I dessa fall, ekosystemet fungerar som en jätte skyddande filt, begränsa solens värme som kan nå de frysta permafrostmaterialen nedan.

När permafrost ekosystem brinner, skogsbranden förbrukar dessa skyddande lager, utlöser ofta permafrost. Detta kan ske gradvis, med det tinade lagret som expanderar långsamt under årtionden, eller plötsligt, med det tinade lagret som expanderar dramatiskt över år. Marken kan grotta in eller sjunka, växtsamhällen kan förändras helt och lokala vattenflöden kan omdirigeras.

I båda fallen, förlusten av permafrost gör de massiva arktiska kolreserverna mer sårbara för förlust. Med gradvis upptining kan mikrober bryta ner och släppa ut det tidigare frysta kolet till atmosfären som koldioxid. I kontrast, plötslig upptining förekommer vanligtvis i isrik permafrost vilket resulterar i varmare men också blötare jordar. Under dessa förhållanden sker fortfarande sönderdelning men kol återförs vanligtvis till atmosfären som metan, en växthusgas som är cirka 30 gånger mer kraftfull för att fånga upp värme än koldioxid.

Allt detta förlorade kol kan göra den positiva återkopplingen med klimatförändringarna ännu starkare. Medan forskare arbetar för att förstå om vegetationen som växer efter permafrost upptining kan kompensera allt kol som frigörs under sönderdelning, de flesta nuvarande modellerna indikerar att permafrosttining i slutändan kommer att vara en källa till atmosfäriskt kol.

Forskare kommer att förstå hur tätt kopplade dessa störningar orsakade av klimatförändringar verkligen är. Det som framstår som en individuell händelse - värmebölja, skogsbrand eller permafrosttining - har kaskadföljder genom tid och rum i Arktis, potentiellt fungera som frökristall för nästa störning under de kommande månaderna, år eller till och med årtionden som följer.

Värmevågor, skogsbränder och permafrost -tining representerar en miljötrifekta som i sig är länkad och driver förändringar i förekomsten och intensiteten hos varandra.

Denna artikel publiceras från The Conversation under en Creative Commons -licens. Läs originalartikeln.