Enligt en nyligen publicerad studie publicerad i Nature Geoscience , har forskare funnit att markens koldioxid (CO2 ) utsläpp är mer känsliga för klimatuppvärmning i permafrost-kollapsade områden än i icke-kollapsade områden.
Denna studie, baserad på fältuppvärmningsexperiment kombinerat med laboratorieinkubation av jordar från en storskalig provtagning, ger nya insikter om permafrosts kol-klimatåterkoppling i samband med framtida klimatuppvärmning.
Varmare temperaturer har lett till snabb upptining av permafrost i permafrostregioner på hög latitud och hög höjd. Plötslig upptining av permafrost, känd som termokarst, förekommer i cirka 20 % av den norra permafrostregionen, men denna region lagrar ungefär hälften av allt organiskt kol under jorden. Denna typ av upptining kan omstrukturera markytans morfologi, vilket orsakar plötsliga förändringar av markens biotiska och abiotiska egenskaper, vilket avsevärt kan förändra ekosystemets kolkretslopp.
Eftersom både termokarst- och icke-termokarstområden samtidigt upplever en pågående uppvärmning, är en viktig men hittills förbisedd övervägande om uppvärmningen påverkar markens CO2 flödet kan skilja sig åt mellan dessa två distinkta landformer.
För att fylla denna kunskapslucka har en samarbetande forskargrupp ledd av professor Yang Yuanhe från Institutet för botanik vid den kinesiska vetenskapsakademin undersökt hur termokarstbildning påverkar reaktionerna från markens CO2 flöden till klimatuppvärmningen, med hjälp av flera metoder.
I ett välreplicerat uppvärmningsexperiment som utfördes samtidigt i termokarst- och icke-termokarstområden fann forskarna att den uppvärmningsinducerade ökningen av markens CO2 frisättningen var cirka 5,5 gånger högre i termokarstegenskaper än i intilliggande landformer utan termokarst.
De analyserade sedan över 30 potentiella drivkrafter för uppvärmningseffekterna på CO2 frisättning med hjälp av jordfysikalisk-kemiska analyser, fast tillstånd 13 C kärnmagnetisk resonans och metagenomisk sekvensering. De fann att det högre uppvärmningssvaret huvudsakligen berodde på den lägre jordsubstratkvaliteten och högre mängd mikrobiella funktionella gener relaterade till organiskt kolnedbrytning i termokarstpåverkade jordar.
Dessutom, genom att inkubera jordar från sex ytterligare termokarst-påverkade platser längs en 550 km lång permafrosttransekt, fann teamet att termokarstbildningen avsevärt ökade temperaturkänsligheten för CO2 utsläpp, vilket ger ytterligare bevis för den starkare markens CO2 svar på uppvärmning i termokarstlandskap.
"Som en preliminär utforskning av dess globala betydelse, extrapolering av uppvärmningssvaret från markens CO2 flöde till alla termokarstregioner i höglandet på norra halvklotet, kan det finnas ytterligare 0,4 Pg C år -1 av markens kolutsläpp, vilket är ungefär en fjärdedel av de beräknade kolförlusterna permafrost i marken i slutet av 2000-talet", säger professor Yang, motsvarande författare till studien.
Denna studie ger flera bevis för att uppvärmningsinducerad mark CO2 förlusten är starkare under termokarstbildning. Dessa fynd kan hjälpa till att mer exakt projicera den framtida banan för permafrosts kol-klimatåterkoppling.
Mer information: Förbättrad respons av markandning på experimentell uppvärmning vid termokarstbildning, Naturgeovetenskap (2024). DOI:10.1038/s41561-024-01440-2
Journalinformation: Naturgeovetenskap
Tillhandahålls av Chinese Academy of Sciences
