Масштабное оттепель в Арктике приводит к высвобождению древнего углерода и усугубляет потепление.

Сток резко увеличивается, реки переносят все большие объемы углерода, а сезон оттаивания становится длиннее.

Новое исследование, недавно опубликованное в журнале Глобальные биогеохимические циклы и под руководством геолога Майкла Роулинза из Массачусетского университета в Амхерсте более точно объяснили, что происходит, когда вечная мерзлота поддается теплу. Оттаивание изменяет форму речных систем и высвобождает огромное количество растворенного органического углерода, который усиливает парниковый эффект, когда достигает океана. Исследования показали, что сток резко увеличивается, реки переносят все большие объемы углерода, а сезон оттаивания становится длиннее и приближается к осени.

Растворенный органический углерод попадает в реки

Арктическая вечная мерзлота на протяжении тысячелетий удерживает остатки мертвых растений и животных. Пока этот материал остается замороженным, содержащийся в нем углерод сохраняется. Однако по мере повышения глобальной температуры «активный слой» почвы (тот, который оттаивает летом) становится все глубже. По мере таяния древнего органического материала углерод вымывается ливневыми и грунтовыми водами и попадает в реки в виде растворенного органического углерода, или DOC. Когда реки переносят его в море Бофорта и Северный Ледовитый океан, значительная его часть под действием бактерий и солнечного света превращается в углекислый газ. Таким образом, активируется порочный круг, в котором потепление вызывает выброс углерода, что, в свою очередь, еще больше ускоряет глобальное потепление.

Оттаивание почвы приводит к высвобождению растворенного органического углерода.

Исследователи использовали Модель водного баланса вечной мерзлоты (PWBM), численную модель, усовершенствованную за 25 лет исследований. В ходе исследования была проанализирована территория площадью 166 483 квадратных километра Северного склона Аляски (NSA), региона размером почти с Висконсин, с беспрецедентным разрешением в 1 километр. В этом регионе есть сотни рек и ручьев, впадающих в море Бофорта. Модель показала, что в течение следующих 80 лет в Арктике может наблюдаться увеличение стока на 25%, подземного стока на 30% и увеличение засушливости в южных районах.

Анализируя данные с 1980 по 2023 год, модель проследила путь воды и растворенного органического углерода через 1039 отдельных прибрежных водотоков. На основе собранных данных исследование показало, что сброс пресной воды в море неуклонно увеличивался на протяжении анализируемых 44 лет и что количество растворенного органического углерода, переносимого реками, явно растет. Мало того, произошло значительное увеличение «надмерзлотного» потока, то есть воды, которая движется латерально в почве чуть выше мерзлого слоя.

Исследование показывает, что лагуны и устья на западном побережье Аляски получают гораздо большее количество растворенного органического углерода, чем их восточные аналоги, что может иметь разрушительные последствия для местных пищевых сетей и солености прибрежных вод. Фактически, исследователи обнаружили, что, хотя сток и таяние увеличиваются по всему региону, наибольшее увеличение экспорта углерода наблюдается на северо-западе Аляски из-за формы суши.

Сезон оттепелей становится длиннее

Исторически сложилось так, что пик гидрологической активности в Арктике приходится на весну, когда снег быстро тает и затопляет реки. Однако сегодня ситуация изменилась. Исследование показывает, что сезон оттепелей резко продлевается до осени. Там, где реки когда-то начинали замерзать в сентябре, теперь поток воды и растворенного органического углерода продолжает течь большую часть сентября, а в некоторых случаях и до октября. Из-за продолжительного активного сезона почва дольше остается оттаивающей, что позволяет подземным потокам продолжать химическую эрозию органического углерода. Более того, позднее поступление пресной воды и питательных веществ изменяет жизненные циклы морских и прибрежных видов, которые в процессе эволюции привыкли к гораздо более жестким сезонным ритмам.

Скорость, с которой растворенный органический углерод покидает почву на Аляске и входит в глобальный углеродный цикл, позволяет предположить, что наши нынешние климатические модели, возможно, недооценивают скорость потепления.

Перейти к исследованию, опубликованному на Глобальные биогеохимические циклы