De irreversible utslippene fra et tippepunkt med permafrost

De irreversible utslippene fra et tippepunkt med permafrost

Thermokarst landskap. Anerkjennelse: A. Balser. Over store svømmer på den nordlige halvkule er det høye rekkevidden, og frosset grunn inneholder milliarder av tonn karbon.

Når den globale temperaturen øker, øker dette "permafrosten" -landet større risiko for å tine ut, og potensielt frigjøre det langvarige karbonet i atmosfæren.

Brå permafrost-tining er et av de mest omtalte "tippepunktene" som kan krysses i en oppvarmende verden. Men, forskning antyder at selv om tinen allerede er i gang, kan den bremses med klimaendring.

Tipping poeng

Denne artikkelen er del av en ukes lang spesialserie om "tippepunkter", der et klima i endring kan presse deler av jordsystemet til brå eller irreversible forandringer

Likevel, det som er irreversibelt er flukten fra karbonet som har blitt - og blir utsendt -. Karbonet som frigjøres fra permafrost går ut i atmosfæren og forblir der, og forverrer den globale oppvarmingen.

Kort sagt, det som skjer i Arktis forblir ikke i Arktis.

Permafrost og det globale klimaet

Permafrost er bakken som har vært frosset i minst to påfølgende år. Tykkelsen varierer fra mindre enn en meter til mer enn en kilometer. Vanligvis sitter den under et “aktivt lag” som tiner og fryser hvert år.

Et oppvarmende klima setter denne flerårige frosne bakken i fare. Når temperaturene stiger, tiner permafrosten - den smelter ikke.

Det er en enkel analogi: sammenlign hva som skjer med en isbit og en frossen kylling når de tas ut av fryseren. Ved romtemperatur vil førstnevnte ha smeltet og etterlatt et lite vannbasseng, men kyllingen vil ha tint og etterlatt en rå kylling. Etter hvert vil den kyllingen begynne å dekomponere.

Dette er nøyaktig hva som skjer med permafrost når temperaturene øker. En fjerdedel av landmassen på den nordlige halvkule er underlagt av permafrost, som fungerer som jordas gigantiske fryser og holder enorme mengder organisk materiale frossent.

De irreversible utslippene fra et tippepunkt med permafrost Globalt permafrostkart, International Permafrost Association. Kreditt: Brown, J., OJ Ferrians, Jr., JA Heginbottom, og ES Melnikov, red. 1997. Circum-Arctic kart over permafrost og grunn-is forhold. Washington, DC: USAs geologiske undersøkelse i samarbeid med Circum-Pacific Council for Energy and Mineral Resources. Circum-Pacific Map Series CP-45, skala 1: 10,000,000, 1 ark.

Dette organiske materialet inkluderer restene av døde planter, dyr og mikrober som samlet seg i jorden og ble frosset inn i permafrost for tusenvis av år siden.

De irreversible utslippene fra et tippepunkt med permafrost Permafrost inkludert eldgamle bein (venstre bilde) og organisk materiale (høyre bilde) i Permafrostunnelen nær Fox, Alaska. Kreditt: C. Schädel

Arktiske temperaturer har økt mer enn dobbelt så fort som det globale gjennomsnittet. Dette har ført til at permafrost tines mange steder og har utløst nyoppvåkede mikrober til å dekomponere det organiske materialet og dermed frigjøre CO2 eller metan i atmosfæren.

Begge gassene er klimagasser, men metan er 28-36 ganger kraftigere enn CO2 gjennom et århundre. Imidlertid er det mer CO2 enn metan i atmosfæren, og metan oksideres til CO2 på tidsskalaer på omtrent et tiår. Så det er endringen i atmosfærisk CO2-konsentrasjon som virkelig betyr noe for langsiktige klimaendringer.

Karbonutslipp fra permafrost

Så hvilken rolle vil permafrost spille i fremtidige karbonutslipp? Og er det et tippepunkt som kan utløse hurtig tining?

Forskere estimerer at det er omtrent dobbelt så mye karbon lagret i permafrost som sirkulerer i atmosfæren. Dette er omtrent 1460bn-1600bn tonn karbon.

Det meste av det er for øyeblikket frosset og bevart, men hvis til og med en liten fraksjon slippes ut i atmosfæren, vil utslippene sannsynligvis være store - potensielt like i størrelsesorden som karbonutslipp fra andre miljøstrømmer, for eksempel avskoging.

Dette vil fortsatt dreie seg om en størrelsesorden mindre enn utslippene fra fossilt brensel ved slutten av dette århundret. Ikke desto mindre akselererer hvert ekstra molekyl av CO2 eller metan som er tilsatt til atmosfæren klimaendringene og påvirker hele planeten og dens klima.

De irreversible utslippene fra et tippepunkt med permafrostKollapsende permafrost med stort isvolum. Kreditt: A. Balser

Etter vår nåværende kunnskap, karbonfrigjøring fra permafrost er en gradvis og vedvarende prosess som kontinuerlig tilfører karbon til atmosfæren - og dermed forsterker oppvarmingen ytterligere.

Når det organiske materialet i permafrosten brytes ned og frigjør CO2 og metan, er det ikke noe som får det tilbake. I denne forstand er permafrost tine irreversibel - oppfyller en av betingelsene for definisjonen av et tippepunkt.

Imidlertid nyere forskning antyder at hvis temperaturøkningen skulle avta og stoppe, permafrosten tiner, ville også sakte - og potensielt stoppe, begrense ytterligere utslipp. Likevel vil dette ta litt tid. Permafrost tiner er litt som et tungt godstog - når det først er i bevegelse, kan det ikke stoppes umiddelbart. Og selv etter å ha satt på bremsene, vil den fortsette å rulle videre en stund. Forskning antyder at utslippene kan fortsette i flere tiår til århundrer, selv når permafrost-tinen har avtatt.

Dette antyder at permafrosten som helhet ikke vil ha flyttet til en helt ny tilstand - som tilfellet er med noen tippepunkter, for eksempel smelting av den grønlandske isen. Som et resultat ville det være mulig å forhindre ytterligere utslipp dersom den globale oppvarmingen ble stoppet.

Men som nå står, har permafrost tine allerede blitt observert mange steder i Arktis. Og som den siste spesiell rapport om havet og kryosfæren ved Mellomstatslig panel for klimaendringer (IPCC) påpeker at oppvarming av dette århundret vil føre til betydelige utslipp fra permafrost:

I 2100 vil permafrostområdet nær overflaten synke med 2-66% for RCP2.6 og 30–99% for RCP8.5. Dette kan frigjøre 10 til 100s gigatonn karbon som CO2 og metan til atmosfæren for RCP8.5, med potensiale for å få fart på klimaendringene. ”

Hvordan legge til sikkerhet for frigjøring av permafrost karbon

Det endelige bidraget fra permafrostkarbon til klimaendringene avhenger av en rekke faktorer: hvor mye av karbonet som kommer ut som for eksempel CO2 eller metan, og hvor mye kan planter og trær motvirke noe av den ekstra karbonutslippet.

Nedbrytning av permafrost kan oppstå som gradvis topp-opp-tining eller som en brå kollaps av den tine jord. Begge prosesser frigjør karbon til atmosfæren. Gradvis topp-ned-tining er et resultat av varmere lufttemperaturer som gjør at jorda tiner opp fra toppen og ned, mens brå opptining oppstår plutselig og uforutsigbart.

Permafrost kan inneholde opptil 80% is. Hvis isen smelter - husk at isen smelter selv om jorda ikke gjør det - kollapser bakken plutselig og dype lag blir utsatt for lufttemperatur.

Sammenleggende bakken kan forlate landskapet spottet av "termokarst”Innsjøer, fylt med smeltevann, regn og snø. Disse våte forholdene kan fremme frigjøring av mer kraftig klimagassmetan.

I oppland skaper naturlig drenering tørrere jordforhold etter permafrost-tining, og påskynder dermed nedbrytning av organisk materiale og frigjør store mengder CO2. Den ultimate effekten av karbonfrigjøring fra permafrost vil være sterkere når en større prosentdel av permafrostsonen tørker ut etter tining.

Hvilken brøkdel av landskapet som vil bli våtere eller tørrere etter tining avhenger av fordelingen av bakkeis, men nåværende ismålinger er bare sporadisk og bedre romlig dekning og mer oppdaterte målinger trenges raskt.

En annen viktig faktor i karbonbalansen i permafrost-sonen er karbonopptaket fra planter. Spørsmålet er hvor mye karbonutslipp fra tining av permafrost som kan oppveies av økt plantevekst? Planter tar opp karbon fra atmosfæren og bruker det til å vokse og opprettholde stoffskiftet.

Varmere forhold i Arktis og alle tilhørende endringer stimulere plantevekst, noe som betyr at noe av karbonet som tilføres atmosfæren fra tining av permafrost blir tatt opp av boostet til plantevekst. Men det er uklart hvor mye karbon som blir utlignet av planter, og det er uklart hvor vedvarende denne prosessen er.

Forbedring av modellprognoser for frigjøring av permafrost-karbon er avgjørende for å bestemme den samlede virkningen av tining av permafrost på det globale klimaet. Nyere resultater fra det kanadiske arktiske viser at permafrost tine skjer mye tidligere enn forskere forventet gitt dagens modellprognoser.

For øyeblikket utgjør modeller bare gradvis topp-ned-tining, men siste estimater viser at brå tining og kollapsende jord kan doble karbonutslipp fra permafrost. En ting er tydelig: jo mindre temperaturer øker i Arktis, jo mer permafrost forblir frossent og mer karbon vil forbli innelåst i permafrosten.

Metanhydrater

Ofte nevnt i samme åndedrag som permafrost tine er den potensielle faren forbundet med sammenbruddet av metanhydrater, også kjent som “clathrates”. Dette er metan-is som dannes ved lave temperaturer og høyt trykk i marine sedimenter på kontinental margin eller innenfor og under permafrost.

Spesielt bekymringsfullt er metanhydratene som er lagret under den østsibirske arktiske sokkelen (ESAS), et grunt kystregion nord for Russland. Studier har antydet at tining av permafrost frigjør denne metan, og lar den boble opp og ut av sjøvannet. Dette har ført til forskning advarer om at rømming av store mengder metan kan ha "katastrofale konsekvenser for klimasystemet" og medierapporter av en forestående "metantidsbom".

De irreversible utslippene fra et tippepunkt med permafrost

I samtale med Dr. Carolyn Ruppel, sjefforsker for US Geological Survey's Gas Hydrates Project, hun forteller meg at metanhydrater feller omtrent en sjettedel av jordens metankarbon, og at noen avsettes kan faktisk være nedverdigende nå når klimaet varmer. Men, sier hun:

“Hvis metan som frigjøres under nedbrytning av gasshydrat når havet, ville den mest konsumert av bakterier i vannsøylen og ikke nå atmosfæren. I permafrostområder er nedbrytende gasshydrat vanligvis dypt begravet, så permafrost tining er den viktigste bidragsyteren til klimagassutslipp. ”

Selv om det "kan være betydelig metan lekker fra arktiske kontinentals hyller i områder med tining subsea permafrost", sier Ruppel, "studier har vist at strømningshastighetene sannsynligvis er overvurdert, og den mest sannsynlige kilden til den lekkende metan er ikke tining av gasshydrater. Hun legger til:

"Permafrost-assosierte hydrater er ikke så utbredte og forekommer ofte dypere enn de grunnere metankildene som lettere kan lekke ut i atmosfæren."

Så den siste forskningen antyder at a metanbombe fra tining hydrater er ikke i horisonten. Imidlertid viser vitenskapen for permafrost at tinen allerede er i gang, og karbonet den slipper ut allerede vil bidra til vårt oppvarmende klima.

Om forfatteren

Dr Christina Schädel, assisterende forskerprofessor i Center for Ecosystem Science and Society ved Northern Arizona University. Hun er også hovedkoordinator for Permafrost Carbon Network, et datasyntesebasert forskningsprogram, og medleder for Permafrost Collaboration Team for Interagency Arctic Research Policy (IARPC).

Denne artikkelen opprinnelig dukket opp på Carbon Brief

Relaterte bøker

Klimaendring: Hva alle trenger å vite

av Joseph Romm
0190866101Den grunnleggende grunnen til hva som vil være det definerende spørsmålet om vår tid, Klimaendring: Hva alle trenger å vite® er en tydelig oversikt over vitenskapen, konfliktene og konsekvensene av vår oppvarmingsplanet. Fra Joseph Romm, Chief Science Advisor for National Geographic's Livsår Farlig serier og en av Rolling Stones "100-folk som forandrer Amerika" Klima forandringer tilbyr brukervennlige, vitenskapelig strenge svar på de vanskeligste (og ofte politiserte) spørsmålene om hvilken klimatolog Lonnie Thompson har ansett "en klar og nåværende fare for sivilisasjonen.". Tilgjengelig på Amazon

Klimaendring: Vitenskapen om global oppvarming og vår energi Fremtidens andre utgave Utgave

av Jason Smerdon
0231172834Denne andre utgaven av Klima forandringer er en tilgjengelig og omfattende guide til vitenskapen bak global oppvarming. Utmerket illustrert, er teksten rettet mot studenter på en rekke nivåer. Edmond A. Mathez og Jason E. Smerdon gir en bred og informativ introduksjon til vitenskapen som ligger til grund for vår forståelse av klimasystemet og virkningen av menneskelig aktivitet på oppvarmingen av vår planet.Mathez og Smerdon beskriver rollene som atmosfæren og havet spille i vårt klima, introdusere begrepet strålingsbalanse, og forklare klimaendringer som skjedde tidligere. De beskriver også menneskelige aktiviteter som påvirker klimaet, som drivhusgass og aerosolutslipp og avskoging, samt effektene av naturfenomener. Tilgjengelig på Amazon

Vitenskapen om klimaendring: En hands-on kurs

av Blair Lee, Alina Bachmann
194747300XVitenskapen om klimaendring: En hands-on-kurs bruker tekst og atten hands-on aktiviteter å forklare og lære vitenskapen om global oppvarming og klimaendringer, hvordan mennesker er ansvarlige, og hva som kan gjøres for å bremse eller stoppe graden av global oppvarming og klimaendringer. Denne boken er en komplett, omfattende guide til et viktig miljøemne. Emner som er omtalt i denne boken inkluderer: hvordan molekyler overfører energi fra solen til å varme atmosfæren, drivhusgassene, drivhuseffekten, global oppvarming, den industrielle revolusjonen, forbrenningsreaksjonen, tilbakemeldingsløpene, forholdet mellom vær og klima, klimaendringer, karbon vasker, utryddelse, karbonavtrykk, resirkulering og alternativ energi. Tilgjengelig på Amazon

Fra Utgiver:
Innkjøp på Amazon går for å dekke kostnadene ved å bringe deg InnerSelf.comelf.com, MightyNatural.com, og ClimateImpactNews.com uten kostnad og uten annonsører som sporer surfevaner. Selv om du klikker på en kobling, men ikke kjøper disse utvalgte produktene, betaler alt annet du kjøper i samme besøk på Amazon oss en liten provisjon. Det er ingen ekstra kostnader for deg, så vær så snill å bidra til innsatsen. Du kan også bruk denne lenken å bruke til Amazon når som helst slik at du kan bidra til å støtte vår innsats.

enafarzh-CNzh-TWdanltlfifrdeiwhihuiditjakomsnofaplptruesswsvthtrukurvi

følg InnerSelf på

facebook-ikonettwitter-iconrss-ikonet

Få den siste via e-post

{Emailcloak = off}

SENESTE VIDEOER

Liten plankton-stasjon prosesser i havet som fanger dobbelt så mye karbon som forskere trodde
Liten plankton-stasjon prosesser i havet som fanger dobbelt så mye karbon som forskere trodde
by Ken Buesseler
Havet spiller en viktig rolle i den globale karbonsyklusen. Drivkraften kommer fra bittesmå plankton som produserer ...
Klimaendringer truer drikkevannskvaliteten over de store innsjøene
Klimaendringer truer drikkevannskvaliteten over de store innsjøene
by Gabriel Filippelli og Joseph D. Ortiz
“Ikke drikk / ikke kok opp” er ikke det noen vil høre om byens tappevann. Men de kombinerte effektene av ...
Å snakke om energiforandring kan ødelegge klimainnviket
Å snakke om energiforandring kan ødelegge klimainnviklingen
by InnerSelf Staff
Alle har energihistorier, enten de handler om en slektning som jobber på en oljerigg, en foreldre som lærer et barn å snu seg…
Avlinger kan få dobbeltproblemer fra insekter og et varmende klima
Avlinger kan få dobbeltproblemer fra insekter og et varmende klima
by Gregg Howe og Nathan Havko
I årtusener har insekter og plantene de lever av vært engasjert i en co-evolusjonær kamp: å spise eller ikke være ...
For å nå nullutslipp Regjeringen må ta opp hindringer som setter folk i fare for elbiler
For å nå nullutslipp Regjeringen må ta opp hindringer som setter folk i fare for elbiler
by Swapnesh Masrani
Ambisiøse mål er satt av Storbritannia og skotske myndigheter for å bli netto null karbonøkonomier innen 2050 og 2045 ...
Våren ankommer tidligere over hele USA, og det er ikke alltid gode nyheter
Våren ankommer tidligere over hele USA, og det er ikke alltid gode nyheter
by Theresa Crimmins
Over store deler av USA har et oppvarmende klima avansert vårens ankomst. I år er intet unntak.
Den siste istiden forteller oss hvorfor vi trenger å bry oss om en 2 ℃ temperaturendring
Den siste istiden forteller oss hvorfor vi trenger å bry oss om en 2 ℃ temperaturendring
by Alan N Williams, et al
Den siste rapporten fra klimapanelet (IPCC) sier at uten vesentlig reduksjon ...
En by i Georgia får halvparten av strømmen fra president Jimmy Carters solfarm
En by i Georgia får halvparten av strømmen fra president Jimmy Carters solfarm
by Johnna Crider
Plains, Georgia, er en liten by som ligger rett sør for Columbus, Macon og Atlanta og nord for Albany. Det er den…

SISTE ARTIKLER

Orkaner og andre ekstreme værkatastrofer ber noen mennesker om å flytte og felle andre på plass
Orkaner og andre ekstreme værkatastrofer ber noen mennesker om å flytte og felle andre på plass
by Jack DeWaard
Hvis det virker som ekstreme værkatastrofer som orkaner og skogbranner blir hyppigere, alvorligere og ...
Hvis alle biler var elektriske, ville UK-karbonutslipp synke med 12%
Hvis alle biler var elektriske, ville UK-karbonutslipp synke med 12%
by George Milev og Amin Al-Habaibeh
COVID-19-lockdown har ført til redusert forurensning og utslipp i Storbritannia og rundt om i verden, og gir en klar ...
Brasils Jair Bolsonaro er ødeleggende urfolk, med verden distrahert
Brasils Jair Bolsonaro er ødeleggende urfolk, med verden distrahert
by Brian Garvey, og Mauricio Torres
Amazonas-brannene i 2019 drev det største ettårs tapet av brasiliansk skog på ti år. Men med verden i ...
Hvorfor land ikke teller utslipp fra varer de importerer
Hvorfor land ikke teller utslipp fra varer de importerer
by Sarah McLaren
Jeg vil gjerne vite om New Zealands karbonutslipp på 0.17% inkluderer utslipp produsert fra produkter produsert ...
Green Bailouts: Å stole på utligning av karbon vil la forurensende flyselskaper av kroken
Green Bailouts: Å stole på utligning av karbon vil la forurensende flyselskaper av kroken
by Ben Christopher Howard
Coronavirus-pandemien har grunnlagt tusenvis av fly, og bidratt til det største noensinne årlige fallet i CO₂ ...
Lengre voksende årstider har en begrenset effekt på bekjempelse av klimaendringer
Lengre voksende årstider har en begrenset effekt på bekjempelse av klimaendringer
by Alemu Gonsamo
Klimaoppvarming fører til tidlige kilder og forsinkede søyler i kaldere miljøer, slik at planter kan vokse for en ...
Både Høyre og Venstre ønsker en grønn energiframtid, men av forskjellige grunner
Både Høyre og Venstre ønsker en grønn energiframtid, men av forskjellige grunner
by Deidra Miniard et al
Politiske splittelser er et voksende inventar i USA i dag, enten temaet er ekteskap på tvers av partilinjer, ...
Hvordan klimaeffekten av storfekjøtt sammenligner med plantebaserte alternativer
Hvordan klimaeffekten av storfekjøtt sammenligner med plantebaserte alternativer
by Alexandra Macmillan og Jono Drew
Jeg lurer på klimaeffekten av vegansk kjøtt kontra storfekjøtt. Hvordan sammenligner en sterkt bearbeidet patty med ...