De irreversible emissioner fra et permipperspidsepunkt

De irreversible emissioner fra et permipperspidsepunkt

Thermokarst landskab. Kredit: A. Balser På tværs af store skår af den nordlige halvkugles højere rækkevidde rummer frosset grund milliarder af ton kulstof.

Efterhånden som de globale temperaturer stiger, risikerer dette land med "permafrost" stigende risiko for at optø ud og muligvis frigive sit langvarige kulstof i atmosfæren.

Brat permafrost-optøning er et af de hyppigst diskuterede ”vippepunkter”, der kunne krydses i en opvarmende verden. Imidlertid, forskning antyder, at selvom denne optøning allerede er i gang, kan den nedsættes med afbødning af klimaændringerne.

Tipp tip

Denne artikel er en del af en uges lang specialserie om ”vippepunkter”, hvor et skiftende klima kan skubbe dele af Jordsystemet til pludselige eller irreversible ændringer

Men hvad der er irreversibelt er flugt fra det kulstof, der er blevet - og bliver udsendt. Kulstof frigivet fra permafrost går ud i atmosfæren og forbliver der, hvilket forværrer den globale opvarmning.

Kort sagt, hvad der sker i Arktis forbliver ikke i Arktis.

Permafrost og det globale klima

Permafrost er jorden, der er frosset i mindst to på hinanden følgende år. Dets tykkelse spænder fra mindre end en meter til mere end en kilometer. Det sidder typisk under et “aktivt lag”, der optøer og fryser hvert år.

Et opvarmende klima sætter denne flerårige frosne jord i fare. Når temperaturerne stiger, tiner permafrosten - det smelter ikke.

Der er en simpel analogi: sammenlign hvad der sker med en isterning og en frosset kylling, når de tages ud af fryseren. Ved stuetemperatur vil førstnævnte være smeltet og efterlade en lille pool vand, men kyllingen vil have optøet og efterlade en rå kylling. Til sidst vil den kylling begynde at nedbrydes.

Det er præcis, hvad der sker med permafrost, når temperaturerne stiger. En fjerdedel af landmassen på den nordlige halvkugle understreges af permafrost, der fungerer som Jordens gigantiske fryser og holder enorme mængder organisk stof frosset.

De irreversible emissioner fra et permipperspidsepunkt Globalt permafrostkort, International Permafrost Association. Kredit: Brown, J., OJ Ferrians, Jr., JA Heginbottom, og ES Melnikov, red. 1997. Cirkel-arktisk kort over permafrost og grundisforhold. Washington, DC: USAs geologiske undersøgelse i samarbejde med Circum-Pacific Council for Energy and Mineral Resources. Circum-Pacific Map Series CP-45, skala 1: 10,000,000, 1 ark.

Dette organiske materiale inkluderer resterne af døde planter, dyr og mikrober, der ophobedes i jorden og blev frosset ned i permafrost for tusinder af år siden.

De irreversible emissioner fra et permipperspidsepunkt Permafrost inklusive ældgamle knogler (venstre billede) og organisk materiale (højre billede) i Permafrost-tunnelen nær Fox, Alaska. Kredit: C. Schädel

Arktiske temperaturer er steget mere end dobbelt så hurtigt som det globale gennemsnit. Dette har forårsaget optøning af permafrost mange steder og udløst nyligt vækkede mikrober til at nedbryde det organiske materiale og derved frigive CO2 eller metan i atmosfæren.

Begge gasser er drivhusgasser, men metan er 28-36 gange mere potent end CO2 gennem et århundrede. Der er dog mere CO2 end metan i atmosfæren, og metan oxideres til CO2 på tidsskalaer på cirka et årti. Så det er ændringen i den atmosfæriske CO2-koncentration, der virkelig betyder noget for langsigtede klimaændringer.

Frigørelse af kulstof fra permafrost

Så hvilken rolle vil permafrost spille i fremtidige kulstofemissioner? Og er der et vippepunkt, der kan udløse hurtig optøning?

Forskere estimerer at der er omkring dobbelt så meget kulstof, der opbevares i permafrost som cirkulerer i atmosfæren. Dette er cirka 1460 milliarder til 1600 milliarder ton kulstof.

Det meste af det er i øjeblikket frosset og konserveret, men hvis endda en lille fraktion frigives i atmosfæren, vil emissionerne sandsynligvis være store - potentielt lignende i størrelse som kulstoffrigivelse fra andre miljøstrømme, såsom skovrydning.

Dette ville stadig dreje sig om en størrelsesorden mindre end emissioner fra forbrænding af fossilt brændstof ved udgangen af ​​dette århundrede. Ikke desto mindre accelererer hvert ekstra molekyle CO2 eller metan, der tilføjes til atmosfæren, klimaændringerne og påvirker hele planeten og dens klima.

De irreversible emissioner fra et permipperspidsepunktSammenklappende permafrost med stort isvolumen. Kredit: A. Balser

Til vores nuværende viden, frigivelse af kulstof fra permafrost er en gradvis og vedvarende proces der kontinuerligt tilføjer kulstof til atmosfæren - hvilket yderligere forstærker opvarmningen.

Når det organiske stof inden for permafrost nedbrydes og frigiver CO2 og metan, er det ikke noget, der får det tilbage. I denne forstand er permafrost-optøning irreversibel - opfylder en af ​​betingelserne for definitionen af ​​et vippepunkt.

Imidlertid nyere forskning antyder, at hvis temperaturstigningen skulle langsomt og stoppe, permafrost tø, ville også langsomt - og potentielt stoppe, begrænsning af yderligere emissioner. Ikke desto mindre ville dette tage nogen tid. Permafrost-optøning er lidt som et tungt godstog - når det først er i bevægelse, kan det ikke stoppes med det samme. Og selv efter at have bremset på, fortsætter den med at rulle videre i et stykke tid. Forskning antyder, at emissionerne kan fortsætte i årtier til århundreder, selv når permafrost-optøningen er aftaget.

Dette antyder, at permafrost som helhed ikke vil have skiftet til en helt ny tilstand - som det er tilfældet med nogle vippepunkter, såsom smeltning af den grønlandske isplade. Som et resultat ville det være muligt at forhindre yderligere emissioner, hvis den globale opvarmning blev standset.

Men som det står nu, har permafrost tø allerede blevet observeret mange steder i Arktis. Og som den nylige særlig rapport om havet og kryosfæren ved Mellemstatslige Panel om Klimaændringer (IPCC) påpeger, at opvarmning i dette århundrede vil medføre betydelige emissioner fra permafrost:

”I 2100 vil permafrostområdet tæt på overfladen falde med 2-66% for RCP2.6 og 30–99% for RCP8.5. Dette kan frigive 10 til 100s gigatonn carbon som CO2 og methan til atmosfæren for RCP8.5 med potentialet til at fremskynde klimaforandringer. ”

Sådan tilføjes sikkerhed til frigørelse af permafrost

Det ultimative bidrag fra permafrostkulstof til klimaforandringer afhænger af en række faktorer: hvor meget af kulstoffet der kommer ud som f.eks. CO2 eller metan, og hvor meget kan planter og træer udligne noget af den ekstra kulstofudslip.

Permafrost nedbrydning kan forekomme som gradvis top-down tø eller som en pludselig sammenbrud af optøende jord. Begge processer frigiver kulstof til atmosfæren. Gradvis top-down tø er resultatet af varmere lufttemperaturer, der får jorden til at optø ovenfra og ned, mens pludselig optø opstår pludseligt og uforudsigeligt.

Permafrost kan indeholde op til 80% is. Hvis isen smelter - husk at isen smelter, selvom jorden ikke gør det - kollapses jorden pludselig, og dybe lag udsættes for lufttemperatur.

Sammenklappende grund kan efterlade landskabet pockmarkeret med "termokarst”Søer, fyldt med smeltevand, regn og sne. Disse våde forhold kan fremme frigivelsen af ​​den mere potente drivhusgas-metan.

I bjergområder skaber naturlig dræning tørre jordforhold efter permafrost-optøning, hvorved organisk materiale nedbrydes og frigøres store mængder CO2. Den ultimative virkning af COXNUMX-frigivelse fra permafrost vil være stærkere når en større procentdel af permafrostzonen tørner ud efter optøning.

Hvilken brøkdel af landskabet vil blive vådere eller tørrere efter optøning afhænger af fordelingen af ​​jordis, men aktuelle ismålinger er kun sporadisk og bedre rumlig dækning og mere ajourførte målinger er presserende behov.

En anden vigtig faktor i kulstofbalancen i permafrostzonen er kulstofoptagelsen fra planter. Spørgsmålet er, hvor meget carbonfrigivelse fra optøende permafrost kan opvejes af øget plantevækst? Planter optager kulstof fra atmosfæren og bruger det til at vokse og opretholde deres stofskifte.

Varmere forhold i Arktis og alle tilknyttede ændringer stimulere plantevækst, hvilket betyder, at noget af det kulstof, der tilsættes atmosfæren fra optøende permafrost, optages af boostet til plantevækst. Men det er uklart, hvor meget kulstof der opvejes af planter, og det er uklart, hvor vedvarende denne proces er.

Forbedring af modelfremskrivninger af frigivelse af permafrostkulstof er afgørende for at bestemme den samlede påvirkning af optøning af permafrost på det globale klima. Seneste resultater fra det canadiske arktiske område viser, at permafrost-optøning sker meget tidligere, end forskere forventede i betragtning af aktuelle modelfremskrivninger.

For øjeblikket tegner modeller kun for gradvis top-down tø, men nylige skøn viser, at pludselig optøning og kollapsende jord kunne fordoble carbonfrigørelse fra permafrost. En ting er klart: jo mindre temperaturer stiger i Arktis, jo mere permafrost forbliver frossent og mere kul vil forblive indesluttet i permafrost.

Methanhydrater

Ofte nævnt i samme åndedrag som permafrost tø er den potentielle fare forbundet med nedbruddet af methanhydrater, også kendt som "clathrates". Dette er metan "is", der dannes ved lave temperaturer og højt tryk i kontinental margin marine sedimenter eller inden og under permafrost.

Af særlig bekymring er methanhydraterne oplagret under den østsibirske arktiske hylde (ESAS), en lav kystregion nord for Rusland. Undersøgelser har antydet, at optøning af permafrost frigiver denne metan, lader den boble op og ud af havvandet. Dette har ført til forskning advarer om, at flugt fra store mængder metan kan have ”katastrofale følger for klimasystemet” og medier rapporter af en forestående ”metantidsbom”.

De irreversible emissioner fra et permipperspidsepunkt

I samtale med Dr. Carolyn Ruppel, chefforsker for US Geological Survey's Gas Hydrates Project, hun fortæller mig, at methan hydraterer fælde omkring en sjettedel af Jordens metankul, og at nogle aflejrer kan faktisk være nedværdigende nu når klimaet varmer. Men hun siger:

”Hvis metan, der frigøres under nedbrydning af gashydrat, når havet, ville den for det meste blive konsumeret af bakterier i vandsøjlen og ikke nå atmosfæren. I permafrostområder er nedbrydende gashydrat normalt dybt begravet, så permafrost-optøning er den vigtigste bidragyder til drivhusgasemissioner. ”

Mens der "kan være betydelig metan lækker fra arktiske kontinentale hylder i områder med optøende subsea-permafrost", siger Ruppel, "undersøgelser har vist, at fluxhastighederne sandsynligvis er overvurderet, og den mest sandsynlige kilde til den lækkende metan er ikke optøning af gashydrater ”. Hun tilføjer:

"Permafrost-associerede hydrater er ikke så udbredte og forekommer ofte dybere end de overfladiske kilder til metan, der lettere kan lækker ud i atmosfæren."

Så den seneste forskning antyder, at a metanbombe fra optøende hydrater er ikke i horisonten. For permafrost viser videnskaben imidlertid, at optøningen allerede er i gang, og det kulstof, den frigiver, allerede vil bidrage til vores opvarmende klima.

Om forfatteren

Dr Christina Schädel, assisterende forskningsprofessor i Center for økosystemvidenskab og samfund ved Northern Arizona University. Hun er også førende koordinator for Permafrost Carbon Network, et datasyntesebaseret forskningsprogram og medleder af Permafrost Collaboration Team for Interagency Arctic Research Policy (IARPC).

Denne artikel blev oprindeligt vist på Carbon Brief

Relaterede bøger

Klimaændringer: Hvad alle har brug for at vide

af Joseph Romm
0190866101Den væsentligste grundmand til, hvad der vil være det afgørende spørgsmål i vores tid, Klimaændringer: Hvad alle har brug for at vide® er et klart øje overblik over videnskaben, konflikterne og implikationerne af vores opvarmende planet. Fra Joseph Romm, Chief Science Advisor for National Geographic's År med at leve farligt -serien og en af ​​Rolling Stone's "100 mennesker, der skifter Amerika," Climate Change tilbyder brugervenlige, videnskabeligt strenge svar på de mest vanskelige (og ofte politiserede) spørgsmål omkring, hvad klimatolog Lonnie Thompson har betragtet som "en klar og nuværende fare for civilisationen." Fås på Amazon

Klimaændringer: Videnskaben om global opvarmning og vores energi fremtid 2. udgave Udgave

af Jason Smerdon
0231172834Denne anden udgave af Climate Change er en tilgængelig og omfattende guide til videnskaben bag global opvarmning. Smukt illustreret er teksten rettet mod studerende på forskellige niveauer. Edmond A. Mathez og Jason E. Smerdon giver en bred, informativ introduktion til videnskaben, der ligger til grund for vores forståelse af klimasystemet og virkningerne af menneskelig aktivitet på opvarmningen af ​​vores planet. Mathez og Smerdon beskriver de roller, som atmosfæren og havet leg i vores klima, introducer begrebet strålingsbalance og forklar klimaændringer, der skete i fortiden. De detaljerer også de menneskelige aktiviteter, der har indflydelse på klimaet, såsom drivhusgas- og aerosolemissioner og afskovning, samt virkningerne af naturfænomener. Fås på Amazon

Videnskaben om klimaforandringer: et praktisk kursus

af Blair Lee, Alina Bachmann
194747300XVidenskaben om klimaændringer: Et hands-on-kursus bruger tekst og atten praktiske aktiviteter at forklare og lære videnskaben om global opvarmning og klimaændringer, hvordan mennesker er ansvarlige, og hvad der kan gøres for at bremse eller stoppe frekvensen for global opvarmning og klimaændringer. Denne bog er en komplet, omfattende guide til et væsentligt miljøemne. Emner, der er dækket af denne bog, inkluderer: hvordan molekyler overfører energi fra solen til at varme atmosfæren, drivhusgasser, drivhuseffekten, global opvarmning, den industrielle revolution, forbrændingsreaktionen, feedback-løkker, forholdet mellem vejr og klima, klimaændringer, kulstofdræn, udryddelse, kulstofaftryk, genbrug og alternativ energi. Fås på Amazon

Fra udgiveren:
Køb på Amazon går til at bekæmpe omkostningerne ved at bringe dig InnerSelf.comelf.com, MightyNatural.com, og ClimateImpactNews.com uden omkostninger og uden annoncører, der sporer dine browservaner. Selv hvis du klikker på et link, men ikke køber disse valgte produkter, betaler alt andet, du køber i det samme besøg på Amazon, en lille provision. Der er ingen ekstra omkostninger for dig, så vær venlig at bidrage til indsatsen. Du kan også bruge dette link at bruge til Amazon når som helst, så du kan hjælpe med at støtte vores indsats.

enafarzh-CNzh-TWdanltlfifrdeiwhihuiditjakomsnofaplptruesswsvthtrukurvi

følg InnerSelf på

facebook-ikonTwitter-ikonrss-ikon

Få det nyeste via e-mail

{Emailcloak = off}

SENESTE VIDEOER

Metanemissioner ramte rekordbrydende niveauer
Metanemissioner ramte rekordbrydende niveauer
by Josie Garthwaite
Forskning viser, at globale emissioner af metan har nået de højeste niveauer.
tare forrest 7 12
Hvordan skove i verdenshavene bidrager til at lindre klimakrisen
by Emma Bryce
Forskere søger at tare for hjælp til opbevaring af kuldioxid langt under havoverfladen.
Lille plankton drev processer i havet, der fanger dobbelt så meget kulstof som forskere troede
Lille plankton drev processer i havet, der fanger dobbelt så meget kulstof som forskere troede
by Ken Buesseler
Havet spiller en vigtig rolle i den globale kulstofcyklus. Drivkraften kommer fra lille plankton, der producerer ...
Klimaændringer truer drikkevandets kvalitet over de store søer
Klimaændringer truer drikkevandets kvalitet over de store søer
by Gabriel Filippelli og Joseph D. Ortiz
"Drik ikke / kog ikke" er ikke hvad nogen ønsker at høre om deres bys vand fra hanen. Men de kombinerede effekter af ...
At tale om energiforandringer kunne ødelægge klimaændringerne
At tale om energiforandringer kunne ødelægge klimaændringerne
by InnerSelf personale
Alle har energihistorier, hvad enten det drejer sig om en slægtning, der arbejder på en olierigg, en forælder der lærer et barn at vende sig…
Afgrøder kan møde dobbeltbesvær fra insekter og et opvarmende klima
Afgrøder kan møde dobbeltbesvær fra insekter og et opvarmende klima
by Gregg Howe og Nathan Havko
I årtusinder har insekter og planterne, de lever af, været involveret i en co-evolutionær kamp: At spise eller ikke være ...
For at nå nulemissioner skal regeringen rette op på hindringer, der udsætter folk for elbiler
For at nå nulemissioner skal regeringen rette op på hindringer, der udsætter folk for elbiler
by Swapnesh Masrani
Der er sat ambitiøse mål af de britiske og skotske regeringer til at blive kulstoføkonomier med nul-nul i 2050 og 2045 ...
Foråret ankommer tidligere overalt i USA, og det er ikke altid gode nyheder
Foråret ankommer tidligere overalt i USA, og det er ikke altid gode nyheder
by Theresa Crimmins
Overalt i store dele af USA har et opvarmende klima fremrykket ankomsten til foråret. Dette år er ingen undtagelse.

SENESTE ARTIKLER

To tredjedele af isisen i Himalaya kunne gå tabt i 2100
To tredjedele af isisen i Himalaya kunne gå tabt i 2100
by Ann Rowan
I glaciologiens verden ville året 2007 gå ned i historien. Det var året, en tilsyneladende lille fejl i en større ...
Stigende temps kunne dræbe millioner hvert år ved århundredets slutning
Stigende temps kunne dræbe millioner hvert år ved århundredets slutning
by Edward Lempinen
Ved udgangen af ​​dette århundrede kunne titusindvis af millioner mennesker dø hvert år på verdensplan som følge af temperaturer stigende ...
New Zealand ønsker at bygge et 100% vedvarende elektricitetsnet, men massiv infrastruktur er ikke den bedste mulighed
New Zealand ønsker at bygge et 100% vedvarende elektricitetsnet, men massiv infrastruktur er ikke den bedste mulighed
by Janet Stephenson
Et foreslået multibillion-dollar-projekt til opførelse af et pumpet hydrooplagringsanlæg kunne gøre New Zealands elnet ...
Vindmølleparker bygget på kulstofrige tørvemoser mister deres evne til at bekæmpe klimaforandringer
Vindmølleparker bygget på kulstofrige tørvemoser mister deres evne til at bekæmpe klimaforandringer
by Guaduneth Chico et al
Vindkraft i Storbritannien tegner sig nu for næsten 30% af al elproduktion. Landbaserede vindmøller producerer nu ...
Klimafornægtelse er ikke væk - Sådan finder du argumenter for forsinkelse af klimaforanstaltninger
Klimafornægtelse er ikke væk - Sådan finder du argumenter for forsinkelse af klimaforanstaltninger
by Stuart Capstick
I ny forskning har vi identificeret, hvad vi kalder 12 ”diskurser om forsinkelse”. Dette er måder at tale og skrive om ...
Rutinemæssig gasudbrænding er spild, forurening og undermåling
Rutinemæssig gasudbrænding er spild, forurening og undermåling
by Gunnar W. Schade
Hvis du har kørt gennem et område, hvor virksomheder udvinder olie og gas fra skiferformationer, har du sandsynligvis set flammer ...
Flight Shaming: Hvordan man sprer kampagnen, der gjorde, at svensker opgav at flyve for godt
Flight Shaming: Hvordan man sprer kampagnen, der gjorde, at svensker opgav at flyve for godt
by Avit K Bhowmik
Europas større flyselskaber vil sandsynligvis se deres omsætning falde med 50% i 2020 som et resultat af COVID-19-pandemien, ...
Vil klimaet varme så meget som frygtet af nogle?
Vil klimaet varme så meget som frygtet af nogle?
by Steven Sherwood et al
Vi kender klimaændringerne, når drivhusgaskoncentrationerne stiger, men den nøjagtige mængde forventet opvarmning er fortsat ...