В новом совместном исследовании изучалось взаимодействие арктических кустарников и снега, чтобы лучше понять северную тундру и обширную систему вечной мерзлоты. Включив обширные наблюдения на месте, ученые Лос-Аламосской национальной лаборатории проверили свои теории с помощью новой компьютерной 3D-модели и подтвердили, что кустарники могут привести к значительной деградации слоя вечной мерзлоты, который оставался замороженным в течение десятков тысяч лет. Эти взаимодействия приводят к увеличению сброса пресной воды в реки, озера и океаны.
«Арктика активно зеленеет, и в тундре процветают кустарники. По мере того, как изолирующий снег накапливается на высоких кустах, это способствует значительному прогреву почвы», - сказала Кэти Уилсон, ученый из Лос-Аламоса, работающий над проектом. «Если тенденция увеличения растительности в Арктике сохранится, мы, вероятно, увидим сильное усиление деградации вечной мерзлоты».
Команда исследовала взаимодействие между кустарниками, вечной мерзлотой и недрами, называемыми таликами. Талики представляют собой непромерзшие грунты вблизи вечной мерзлоты, образовавшиеся в результате термических или гидрологических аномалий. Некоторые туннельные талики, называемые «сквозными таликами», простираются над толстыми слоями вечной мерзлоты.
Результаты исследования в Лос-Аламосе, опубликованные в журнале «Environmental Research Letters» на этой неделе, показали, что благодаря таликам, образовавшимся там, где был захвачен снег, почва нагревается и создает путь для протекания воды через глубокую вечную мерзлоту, что значительно способствует таянию и, вероятно, увеличению воды. и поток растворенного углерода в реки, озера и океан. Компьютерное моделирование также показало, что талый активный слой был аномально глубже вблизи этих сквозных таликов, и что усиленный рост кустарников усугубляет эти воздействия. Примечательно, что команда вычла тренды потепления из данных о погоде, используемых для моделирования, тем самым подтвердив, что взаимодействие кустарника и снега вызывает деградацию даже в отсутствие потепления..
Лос-Аламосская команда и сотрудники арктической программы «Эксперименты экосистем следующего поколения» Министерства энергетики (DOE), которая финансирует этот проект, использовали новую мелкомасштабную модель, разработанную Лос-Аламосом, Advanced Terrestrial. Симулятор (АТС). Он включает в себя физику почвы и фиксирует динамику вечной мерзлоты. Команда неоднократно сравнивала результаты с экспериментальными данными с полуострова Сьюард на Аляске.
«Эти модели формирования сквозных таликов дают ключ к пониманию того, почему мы наблюдаем увеличение зимнего стока в Арктике», - сказал старший научный сотрудник из Лос-Аламоса Эльчин Джафаров, первый автор статьи.
Эта модель впервые показывает, как взаимодействуют снег и растительность, влияя на гидрологию вечной мерзлоты с образованием сквозных таликов на склонах, что распространено на территории Аляски. Группа, включающая сотрудников Национальной лаборатории Ок-Ридж и Университета Аляски, исследовала, насколько быстро талики развивались на разных глубинах вечной мерзлоты, их влияние на гидрологию и то, как они прерывали и изменяли сплошную вечную мерзлоту..