Многолетняя мерзлота — слой, находящийся под сезонно-талой поверхностью земли и воздействующий на 18 млн квадратных километров в высоких широтах. По различным оценкам, многолетняя мерзлота содержит около 1500 петаграммов углерода, что эквивалентно 1,5 триллионам метрических тонн углерода.

В ходе исследования были выявлены различия между так называемыми типами таяния: постепенным, некритично отражающемся на мерзлоте и запасах углерода, и достаточно быстрым. Около 20% территории региона Арктики относятся ко второму типу, это происходит из-за преобладания льдов в мерзлом слое. Многолетняя мерзлота, оттаивающая стремительными темпами, обладает огромными объемами углерода, массами выбрасываемого в атмосферу углекислого газа, а также метана. Таким образом, даже если менее 5% площади мерзлого слоя подвергнется резкому оттаиванию, то уровень выброса веществ будет равен объему выброса в тех районах, где происходит постепенное таяние.

«Внезапная оттепель быстро воздействует на ландшафт беспрецедентными способами», —— утверждает Мерритт Туретцки, директор Института арктических и альпийских исследований при университете в Боулдере, а также ведущий автор исследования, недавно опубликованного в журнале Nature Geoscience. —— «Регулярно случаются оползни; в течение месяца леса могут оказаться в окружении озер. Оттаивание мерзлоты может происходить по-разному, однако оно всегда наносит вред экологии».

Почему таяние многолетней мерзлоты имеет значение?

Многолетняя мерзлота содержит камни, почву, песок, а на некоторых участках —— массы льда. Здесь хранится в среднем в два раза больше углерода, чем в атмосфере, потому что крупицы жизни (частицы мертвых растений, животных, микробов), некогда процветавшей в Арктике, находятся именно в мерзлом слое. Данные материи, ткани, неразложившиеся полностью, были заперты в «земном холодильнике» на тысячи лет.

Из-за глобального потепления и изменения климата многолетняя мерзлота тает. 80% циркумполярного севера Арктики грозит оттаивание, этот процесс может длиться от десятилетий до нескольких веков.

Однако в остальной части Арктики, где содержание грунтового льда велико, уже через несколько месяцев может резко начаться таяние, а это может привести к фатальным последствиям для ландшафта и атмосферы. Данный процесс называют «термокарстом», потому что изменение температур влечет проседание почв, в результате чего происходит эрозия, образуются воронки, провалы, напоминающие карстовые формы рельефа.

По словам Мерритт Туретцки, ныне проведенное исследование —— первая работа, в которой собрана обширная литература о прошлом и настоящем оттаивания различных типов ландшафтов.

На основе полученных данных ученые спрогнозировали будущие выбросы углерода при таянии. Было обнаружено, что термокарст всегда сопровождается затоплениями, наводнениями и оползнями. Обильные ливни и открытые черные ландшафты, возникающие в результате пожаров, могут ускорить данный процесс.

Исследователи провели сравнительный анализ между резким высвобождением масс углерода в связи с таянием многолетней мерзлоты и постепенным оттаиванием мерзлого слоя, пытаясь определить количественные показатели «известного-неизвестного». Существуют общие оценки медленного оттаивания, способствующего увеличению выбросов углерода, но они не дают представления о том, в какой степени это может быть вызвано термокарстом.

Более того, ученые хотели выяснить, насколько важна данная информация для включения ее в глобальные климатические модели. В настоящее время нет моделей, которые содержат сведения о термокарсте, и немногие из них учитывают влияние многолетней мерзлоты. В то время как крупномасштабные модели за последнее десятилетие были направлены на учет циклов, происходящих в Арктике, а последний доклад Межправительственной группы экспертов по изменению климата (IPCC) включает оценки постепенного таяния многолетней мерзлоты.

«Воздействие оттаивания не представлено ни в одной из существующих глобальных моделей, а наши выводы демонстрируют, что оно может усилить взаимосвязь между многолетней мерзлотой и климатом в два раза, тем самым усугубляя уровень допустимых выбросов», —— утверждает Дэвид Лоуренс, сотрудник Национального центра атмосферных исследований (NCAR) и один из соавторов исследования.

Туретцки считает, что полученные результаты доказывают необходимость включения многолетней мерзлоты во все типы климатических моделей, наряду с реализацией серьезной климатической политики по смягчению последствий.

«Мы определенно способны избежать ужасных последствий изменения климата, но только при условии активной работы на протяжении следующего десятилетия, —— говорит Туретцки, —— у нас есть четкие доказательства того, что данная стратегия поможет Северу, а значит, позволит нам в будущем привести климатические условия в норму».

Перевод: Александра Миронова