Bykovskyhalvöns kustlinje i centrala Laptevhavet, Sibirien drar sig tillbaka under sommaren, när isrika block av permafrost faller till stranden och eroderas av vågor. Kredit:2017, P. Overduin
Längst i norr, det svällande Arktiska havet översvämmade stora delar av kusttundra och stäppekosystem. Även om havsvattnet bara var några grader över fryspunkten, den började tina upp permafrosten under den, utsätter miljarder ton organiskt material för mikrobiell nedbrytning. Det sönderfallande organiska materialet började producera CO 2 och CH 4 , två av de viktigaste växthusgaserna.
Även om forskare har studerat nedbrytande undervattenspermafrost i årtionden, svårigheter att samla in mätningar och dela data över internationella och disciplinära klyftor har förhindrat en övergripande uppskattning av mängden kol och utsläppshastigheten. En ny studie, ledd av Ph.D. kandidat Sara Sayedi och seniorforskare Dr Ben Abbott vid Brigham Young University (BYU) publicerade i IOP Publishing journal Miljöforskningsbrev , belyser klimatåterkopplingen från undervattenspermafrosten, generera de första uppskattningarna av kollager i cirkumarktiska områden, växthusgasutsläpp, och möjlig framtida reaktion från den undervattensbaserade permafrostzonen.
Sayedi och ett internationellt team av 25 permafrostforskare arbetade under koordinering av Permafrost Carbon Network (PCN), som stöds av U.S. National Science Foundation. Forskarna kombinerade resultat från publicerade och opublicerade studier för att uppskatta storleken på det tidigare och nuvarande kolbeståndet under havet och hur mycket växthusgas det kan producera under de kommande tre århundradena.
Med hjälp av en metod som kallas expertbedömning, som kombinerar flera, oberoende rimliga värden, forskarna uppskattade att undervattensområdet permafrost för närvarande fångar 60 miljarder ton metan och innehåller 560 miljarder ton organiskt kol i sediment och jord. Som referens, människor har släppt ut totalt cirka 500 miljarder ton kol i atmosfären sedan den industriella revolutionen. Detta gör undervattenspermafrostens kollager till en potentiell gigantisk ekosystemåterkoppling till klimatförändringar.
"Underhavspermafrosten är verkligen unik eftersom den fortfarande svarar på en dramatisk klimatomställning från mer än tio tusen år sedan, Sayedi sa. "På vissa sätt, det kan ge oss en titt på det möjliga svaret av permafrost som tinar idag på grund av mänsklig aktivitet."
Uppskattningar från Sayedis team tyder på att undervattenspermafrost redan släpper ut betydande mängder växthusgaser. Dock, denna utgivning beror främst på uråldriga klimatförändringar snarare än nuvarande mänsklig aktivitet. De uppskattar att undervattens permafrost släpper ut cirka 140 miljoner ton koldioxid 2 och 5,3 miljoner ton CH4 till atmosfären varje år. Detta är ungefär lika stort som Spaniens totala växthusgasavtryck.
Forskarna fann att om den mänskligt orsakade klimatförändringen fortsätter, utgivningen av CH 4 och CO 2 från undervattenspermafrosten kan öka avsevärt. Dock, detta svar förväntas inträffa under de kommande tre århundradena snarare än abrupt. Forskare uppskattade att mängden framtida växthusgasutsläpp från undervattenspermafrost beror direkt på framtida mänskliga utsläpp. De fann att under ett business-as-usual-scenario, värmande undervattenspermafrost släpper ut fyra gånger mer CO2 2 och CH 4 jämfört med när mänskliga utsläpp minskas för att hålla uppvärmningen under 2°C.
Konstnärligt diagram över undervattens- och kustpermafrostens ekosystem, betonar produktion och utsläpp av växthusgaser. Kredit:Originalkonstverk skapat för denna studie av Victor Oleg Leshyk vid Northern Arizona University.
"Dessa resultat är viktiga eftersom de indikerar en betydande men långsam klimatåterkoppling, Sayedi förklarade. "Viss täckning av denna region har föreslagit att mänskliga utsläpp kan utlösa katastrofala utsläpp av metanhydrater, men vår studie tyder på en gradvis ökning under många decennier."
Även om denna klimatåterkoppling är relativt gradvis, forskarna påpekar att undervattenspermafrost inte ingår i några nuvarande klimatavtal eller växthusgasmål. Sayedi betonade att det fortfarande finns en stor osäkerhet kring undervattenspermafrost och att ytterligare forskning behövs.
Bykovskyhalvöns kustlinje i centrala Laptevhavet, Sibirien drar sig tillbaka under sommaren, när isrika block av permafrost faller till stranden och eroderas av vågor. Kredit:2017, P. Overduin
"Jämfört med hur viktig undervattenspermafrost kan vara för framtida klimat, vi vet chockerande lite om detta ekosystem, Sayedi sa. "Vi behöver mer sediment och jordprover, as well as a better monitoring network to detect when greenhouse gas release responds to current warming and just how quickly this giant pool of carbon will wake from its frozen slumber."
