Arktis är inte främmande för förlust. Eftersom regionen värms upp nästan fyra gånger snabbare än resten av världen kollapsar glaciärer, vilda djur lider och livsmiljöer fortsätter att försvinna i rekordfart.

Nu har ett nytt hot blivit uppenbart:arktiska sjöar håller på att torka ut, enligt forskning publicerad i tidskriften Nature Climate Change . Studien, ledd av University of Florida, postdoktorala forskaren Elizabeth Webb vid Institutionen för biologi, blinkar med en ny varningslampa på den globala klimatpanelen.

Webbs forskning avslöjar att under de senaste 20 åren har arktiska sjöar krympt eller torkat helt över pan-arktis, en region som sträcker sig över de norra delarna av Kanada, Ryssland, Grönland, Skandinavien och Alaska. Fynden ger ledtrådar om varför masstorkningen sker och hur förlusten kan bromsas.

De försvinnande sjöarna fungerar som hörnstenar i det arktiska ekosystemet. De utgör en kritisk källa till färskvatten för lokala ursprungsbefolkningar och industrier. Hotade och hotade arter, inklusive flyttfåglar och vattenlevande varelser, förlitar sig också på sjömiljöerna för att överleva.

Sjönedgången kommer som en överraskning. Forskare hade förutspått att klimatförändringarna till en början skulle expandera sjöar över tundran, på grund av förändringar i markytan till följd av smältande is, med eventuell uttorkning i mitten av 2000-talet eller 2100-talet. Istället verkar det som att upptinande permafrost, den frusna jorden som täcker Arktis, kan dränera sjöar och uppväga denna expansionseffekt, säger Webb. Teamet ansåg att upptining av permafrost kan minska sjöarean genom att skapa dräneringskanaler och öka jorderosionen i sjöarna.

"Våra fynd tyder på att upptining av permafrost sker ännu snabbare än vi som samhälle hade förväntat oss," sa Webb. "Det indikerar också att regionen sannolikt är på en bana mot mer landskapsmässig dränering i framtiden."

Förutom stigande temperaturer avslöjade studien också att ökningar av höstens nederbörd orsakar nedbrytning av permafrost och sjödränering. "Det kan verka kontraintuitivt att ökande nederbörd minskar ytvattnet", säger Jeremy Lichstein, Webbs rådgivare och medförfattare till studien. "Men det visar sig att den fysiska förklaringen redan fanns i den vetenskapliga litteraturen:regnvatten transporterar värme i jorden och påskyndar upptining av permafrost, vilket kan öppna upp underjordiska kanaler som dränerar ytan."

Om accelererad permafrost-upptining är skyldig, är det ovälkomna nyheter. Den arktiska permafrosten är ett naturligt lager av bevarat organiskt material och planetvärmande gaser.

"Permafrostjordar lagrar nästan två gånger så mycket kol som atmosfären," sa Webb. "Det finns mycket pågående forskning som tyder på att när permafrosten tinar är detta kol känsligt för att släppas ut i atmosfären i form av metan och koldioxid."

Det finns en silverkant i forskarens fynd. Tidigare modeller av sjödynamik förutspådde sjöexpansion, vilket tinar den omgivande permafrosten. Men eftersom sjöar torkar, tinar sannolikt inte permafrosten nära sjöarna lika snabbt.

"Det är inte omedelbart klart exakt vad avvägningarna är, men vi vet att sjöexpansion orsakar kolförluster som är större än vad som sker i omgivande regioner," sa Webb.

För att uppnå sina resultat använde Webbs team satellitdata för att identifiera breda trender i ytvattenförändringar över Arktis. Känd som fjärranalys, satellitbilder hjälper till att svara på breda frågor, säger Webb.

"En av de saker som jag verkligen gillar med att använda fjärranalys är att du kan svara på vad som verkade vara omöjligt stora frågor - vi har förmågan att svara på dem nu," sa Webb. "Det är bara under de senaste fem, 10 åren som vi har haft datorkraft och resurser för att klara det här."

Forskargruppen använde en maskininlärningsmetod för att undersöka de klimatförändringsmekanismer som är ansvariga för förändringar i sjöområdet. Genom att utnyttja stora ensembler av satellitbilder för att bedöma mönster av ytvattenförlust kunde de analysera årtionden av data över Arktis. Deras arbete förlitade sig på robusta program, inklusive Google Earth Engine och Python-plattformen på UF:s superdator HiPerGator, för att söka efter stora datamängder och köra modeller.

Webb började till en början utforska ett helt annat ämne:arktisk albedo, eller ytreflektivitet. Webbs tidigare arbete i Environmental Research Letters visade att ytvatten är en viktig drivkraft för förändring av albedo, men hon kämpade för att hitta studier som i detalj beskrev varför ytvattnet förändrades i första hand. "Jag skrev uppsatsen jag ville citera för mitt albedoarbete", sa hon.

För att begränsa sjöarnas undergång, nyligen genomförd forskning i Frontiers in Environmental Science visar att det kanske bästa sättet att spara permafrost är genom att minska utsläppen av fossila bränslen. Att minska koldioxidutsläppen kan sätta planeten tillbaka på rätt spår genom att begränsa den globala temperaturökningen.

"Snöbollen rullar redan", sa Webb och sa att vi måste agera nu för att bromsa dessa förändringar. "Det kommer inte att fungera att fortsätta göra det vi gör." + Utforska vidare

Västsibiriska floder och sjöar släpper ut växthusgaser till atmosfären