Исследования показали, что Арктика нагревается примерно в два раза быстрее, чем остальной мир, а ее почва содержит в два раза больше углекислого газа, чем атмосфера. Новое исследование Университета штата Сан-Диего показало, что вода, образующаяся в результате весеннего таяния снега, проникает в почву и вызывает образование свежего углекислого газа с большей скоростью, чем предполагалось ранее.
Это в дополнение к захваченному углероду, ускользающему из почвы, что означает ускорение потепления, которое не совсем учитывается в современных методах измерения.
Постдокторский сотрудник SDSU Кайл Арндт и эколог-эколог Донателла Зона провели несколько лет, оценивая ситуацию на местах в Уткиагвике (ранее Барроу), Аляска, и анализируя свои выводы после возвращения в Сан-Диего.
Холодный сезон является важным компонентом годового углеродного баланса, и предполагалось, что он оказывает незначительное влияние на производство углерода.
Проанализировав пробы грунта, они обнаружили, что это были не только захваченные парниковые газы, которые высвобождались, но и, вероятно, увеличивалось свежее производство углерода во время весенней оттепели.
Опубликованное 30 июня в Global Change Biology, их исследование показало, что на холодную оттепель приходится почти половина выбросов углерода, которые могут компенсировать летнее поглощение или поглощение углекислого газа растительностью. Их выводы заполняют давно существовавший пробел в данных, поскольку суровые зимы и весны затрудняли доступ в Арктику для проведения исследований.
«Раньше у нас не было этих данных, но теперь, когда они у нас есть, мы видим, что эти экосистемы быстро нагреваются», - сказал Арндт. «Многие модели уже предсказывают, что Арктика превратится в источник CO2, но они могут недооценивать размер источника, если не принимать во внимание этот весенний процесс.
Арндт, первый автор статьи, начал посещать Уткиагвик летом 2016 года, чтобы обслуживать оборудование, установленное экологом SDSU Вальтером Очелем, который почти 40 лет работает в этих арктических районах.
Используя вихревую ковариацию, метод измерения перемещения двуокиси углерода между почвой и атмосферой, а также температуры земли и воздуха, тепловой поток земли и глубину снежного покрова, Арндт измерил потоки.
Тепловой поток - это энергия, передаваемая на единицу площади поверхности за определенный период времени, и собрать ее во время замерзания сложно. «Арндту пришла в голову идея измерять его во время весеннего таяния снега, исходя из необходимости заполнить пробел в данных о потоках тепла в Арктике в холодное время года», - сказал Зона..
Арндт также работал с микробиологом SDSU Дэвидом Липсоном, который собрал образцы почвы, что помогло ему и Зоне понять физические свойства почвы в весенне-осенний сезон.
Арндт установил, что производство свежего CO2 происходило, когда «мы обнаружили воздушные карманы в середине ядра почвы, которые позволяли талому снегу устремляться внутрь. богат кислородом, который способствует выработке углекислого газа.
Железо - один из многих минералов, содержащихся в почве. Их анализ показал, что железо было полностью окислено, что может произойти только в том случае, если свежий кислород в почве связывается с железом и окисляет его. Исследователи обнаружили устойчивый рост CO? выбросы в течение этого периода оттаивания, что еще раз указывает на производство продукции в это время.
Простые модели анализа данных могут пропустить быстрое потепление, которое происходит из-за таяния снега, когда происходит быстрое введение кислорода, ведущее к потеплению.
«В почве происходит гораздо больше, чем мы думали раньше», - сказал Арндт. «Природа эффективна в том смысле, что она расщепляет более легкие соединения, а не более тяжелые, создавая уникальные изотопные сигнатуры, вроде отпечатков пальцев. Глядя на изотопы, мы можем сказать, как долго существуют соединения, и определить источник выделяемого углерода».
Арндт и Зона планируют сосредоточиться на изотопном анализе, чтобы реконструировать возраст соединений в образцах и более долгосрочные последствия этих результатов.
«Мы будем искать долгосрочные тенденции в выбросах углекислого газа и то, как менялись потоки тепла за последнее десятилетие», - сказала Зона.