Miksi ikiroudan sulattaminen on tärkeätä

Miksi ikiroudan sulaminen on tärkeää

Bethelissä Alaskassa seinät hajoavat, talot romahtavat ja päätie näyttää kiddy-vuoristoradalta. Kongiganakin rannikkokaupungissa uppoavat hautausmaat estävät alaskanilaisia hautaamasta kuolleitaan maahan. Shishmarefin kylä, joka sijaitsee saarella viiden meripeninkulman päässä Länsi-Alaskan mantereesta, on heikentänyt niin paljon, että se harkitsee täydellistä siirtämistä. Näitä yhteisöjä vaivaa sulava ikuinen pakkanen.

Ikuinen halla on jäätynyt kaksi tai useampia peräkkäisiä vuosia. Se koostuu kivestä, maaperästä, sedimenteistä ja vaihtelevista määristä jäätä, jotka sitovat elementit yhteen. Jotkut ikiroudat ovat jäätyneet kymmenien tai satojen tuhansien vuosien ajan.

Maaperän alla olevan ikiroudan paksuus voi olla 3–4 900 jalkaa. Se tallentaa hiilipohjaiset kasvien ja eläinten jäänteet, jotka jäätyvät ennen kuin ne voivat hajota. Tutkijat arvioivat, että maailman ikuinen pakkas pitää sisällään 1500 miljardia tonnia hiiltä, melkein kaksinkertainen ilmakehässä olevan hiilen määrään.

Valitettavasti ikiroudan lämmetessä ja sulatettaessa se vapauttaa ilmakehään hiilidioksidia ja metaania. . Globaalin termostaatin noustessa ikuisesta pakkasesta hiilen varastoinnin sijaan voi tulla merkittävä planeettalämmityksen päästöjen lähde.

Ikuinen huurre on jo sulamassa joissakin paikoissa, ja jos ongelma leviää, tutkijat ovat huolissaan siitä, että se voi aloittaa pakenevan ilmaston lämpenemisprosessin. Lämpenevä arktinen alue

Ikuinen halla kattaa noin 24 prosenttia pohjoisen pallonpuoliskon paljastetusta maaperästä – noin 9 miljoonaa neliökilometriä. Sitä esiintyy korkeilla leveysasteilla ja korkeilla alueilla, pääasiassa Siperiaan, Tiibetin tasangolle, Alaskaan, Pohjois-Kanadaan, Grönlantiin, osiin Skandinaviaa ja Venäjälle. Pohjoisen jäämeren alapuolella olevat mannerjalustat, jotka olivat alttiina viimeiselle jääkaudelle, sisältävät myös ikiroudan.

Polaariset ja korkeiden alueiden alueet ovat kuitenkin maapallon ilmastoherkimpiä paikkoja. Arktinen alue lämpenee kaksi kertaa nopeammin kuin muu planeetta, lämpötilan muutosnopeudella, jota ei ole havaittu ainakin viimeisten 2000 vuoden aikana, National Oceanic and Atmospheric Administrationin (NOAA) mukaan. Vuonna 2016 vuotuiset keskimääräiset pintalämpötilat olivat 3,5 astetta lämpimämpiä kuin 1900-luvun alussa. Tuona vuonna arktisen alueen pakkaslämpötilat olivat kaikkien aikojen lämpimimmät.

Alaskassa ikiroudan lämpötilat ovat lämmenneet jopa 2˚C viime vuosikymmeninä. Äskettäin tehdyssä tutkimuksessa ennustetaan, että jokaisen 1˚C: n lämpötilan noustessa sulatuksella voi kadota 1,5 miljoonaa neliökilometriä ikiroudaa.

Kun Permafrost sulaa

O. Maaninstituutin Lamont-Dohertyn maapallon observatorion biologi Roger Anderson selitti, miksi ikirouta vapauttaa hiiltä sulatettaessa.

Ikuisen jäätymisen päällä oleva maaperän ”aktiivinen kerros”, joka voi olla 2–13 jalkaa syvä, sulaa joka kesä ja voi ylläpitää kasvien elämää. Tämä kerros vapauttaa hiiltä kasvien juurista, jotka hengittävät hiilidioksidia, ja maaperän mikrobeista. Jotkut mikrobit hajottavat orgaanisen aineen CO2: ksi. Toiset, nimeltään archaea, tuottavat metaania sen sijaan, kun olosuhteet ovat anaerobiset – kun maaperä on kyllästetty vedellä tai happea ei ole saatavilla. Metaani on 20-30 kertaa voimakkaampi kuin hiilidioksidi, mikä pahentaa ilmaston lämpenemistä, mutta se pysyy ilmakehässä vähemmän aikaa.

Ikuisen pakkasen sulaessa aktiivinen kerros syvenee. Mikrobit aktivoituvat ja kasvien juuret voivat tunkeutua edelleen alaspäin, mikä johtaa enemmän hiilidioksidipäästöjä. Muodostuneen metaanin määrä riippuu maan kyllästymisestä.

Tutkijat eivät tiedä hiilidioksidi- ja metaanipäästöjen suhteellisia osuuksia, jotka saattavat johtua suuresta sulavasta ikiroudasta, sanoi Anderson, koska näin ei ole koskaan tapahtunut. ihmiskunnan historiassa. Tundran ylemmän kerroksen (ikiroudan peittävät tasaiset tasangot) tutkimukset viittaavat kuitenkin siihen, että keskimääräiset hiilidioksidipäästöt ovat noin 50 kertaa suuremmat kuin metaanin.

”Ja tiedämme, että jokaista 10 astetta kohden Celsius, että maaperä lämpenee, hiilidioksidipäästöt kaksinkertaistuvat ”, sanoi Anderson.

Vuonna 2017 tehdyssä tutkimuksessa arvioitiin, että jos maailmanlaajuinen lämpötila nousee 1,5˚C yli vuoden 1861 tason, ikiroudan sulaminen saattaa vapauttaa 68-508 gigatonnia hiiltä.Ilman ihmisen toimintaa huomioon ottamatta tämä hiili yksinään nostaisi globaaleja lämpötiloja 0,13 – 1,69 ° C vuoteen 2300 mennessä. Koska olemme saattaneet jo lukkiutua 1,5 ° C: n lämpenemiseen esiteollisen tason yläpuolelle, tämä lisälämmityksen määrä voi johtaa katastrofaalisiin vaikutuksiin Vaikka lämpimämpi arktinen alue voisi tukea useampia kasveja ja kasvit imevät hiilidioksidia fotosynteesin avulla, uuden kasvun ennustetaan kompensoivan vain noin 20 prosenttia igirouden hiilipäästöistä.

Mikä suojaa ikiroutaa

Yksi asia, joka suojaa ikiroutaa ilmastonmuutoksen vaikutuksilta, on turve, osittain hajonnut kasvillisuus, joka kerääntyy vedellä kyllästettyihin ympäristöihin, joissa ei ole happea. Suuressa osassa matalaa arktista aluetta turve voi peittää koko aktiivisen kerroksen tai kattaa sen tai jäätyä ikiroudaksi.

Lamont-Dohertyn maapallon observatorion tutkijatohtori Ben Gaglioti tutki Pohjois-Alaskan järviseosrekistereitä selvittääkseen, kuinka paljon hiukkasia ikirouta vapautti lämmitysjaksojen aikana viimeisen jääkauden loppu. On käynyt ilmi, että ikirouta oli paljon herkempi – eli se vapautti enemmän hiiltä – aikaisempien lämpenemistapahtumien aikana ja vähitellen vähemmän vastetta ajan myötä. Viimeisen 150 vuoden lämpenemisen aikana reaktioita on ollut suhteellisen vähän.

”Hypoteesimme on, että orgaanisen aineen tai turpeen kertyminen vesistöalueelle on tapahtunut jääkauden jälkeen suhteellisen lämpimän ja vakaan ilman vuoksi”, Gaglioti sanoi. ” Tämä turve, joka alkoi kerääntyä noin 13 000 vuotta sitten, tekee hyvää työtä eristettäessä taustalla olevaa maata sulalta, joten mielestämme se puskuroi ikiroudan. ”

Gagliotin mallit osoittavat, että taustalla olevan ikiroudan herkkyys on riippuu voimakkaasti turpeen paksuudesta. ”Taustalla olevan ikiroudan kohtalo lepää jollain tavalla turvekerroksen vakaudessa”, hän sanoi.

Palautumaton kierto?

Metsäpalot voivat irrottaa turpeen ja tehdä ikiroudan herkempi ilmastonmuutokselle – ja niiden odotetaan lisääntyvän tundran alueilla, Gaglioti sanoi. Lämpimät ja kuivemmat kesät tekevät kasvillisuudesta palavampaa. Lämpimät lämpötilat aiheuttavat myös enemmän ukkosta ja salamaniskuja, jotka voivat sytyttää metsäpaloja.

Tulipalot paitsi vapauttaminen CO2 palamisen aikana; sen jälkeen mustettu maa absorboi enemmän aurinkosäteilyä ja lämpenee edelleen. Ja kun tulipalo poistaa maata varjostavan turpeen ja kasvillisuuden, maisema voi tulla liian valutetuksi turpeen uudistamiseksi.

Monet tutkijat ovat huolissaan siitä, että ikiroudan sulaminen voi olla käännekohta, joka laukaisee peruuttamattoman syklin: Kun ikirouta vapauttaa hiilensä hiilidioksidina metaani, se kiihdyttää lämpenemistä, mikä sitten saostaa enemmän ikiroudan sulaa ja niin edelleen. Ihmiset eivät voi tehdä mitään sen estämiseksi.

Alueet, joissa ikirouta on jäätynyt ympäri vuoden, siirtyvät jo pohjoiseen; ja joillakin alueilla tundra jäätyy nyt myöhemmin syksyllä, jolloin mikrobien hajoamiseen orgaanisilla aineilla ja kasvien hengitykseen on enemmän aikaa.

Ikuisen sulan sulamisen vaikutukset

Kun jäätä ikiroudan sulaessa maa muuttuu epävakaaksi ja voi pudota aiheuttaen kallioita ja maanvyörymiä, tulvia ja rannikon eroosiota.

Maa on kaatunut 280 jalkaa syvälle joissakin Siperian osissa. Vääntyvä maa voi vahingoittaa rakennuksia, teitä, voimajohtoja ja muuta infrastruktuuria.

Se voi myös vahingoittaa luonnollisia ekosysteemejä. Thermokarst-järvet – syvennysten muodostamat ikiroudan sulatukset romahtivat ja täyttivät sulavedellä – ovat tärkeitä villieläimille ja tarjoavat vettä paikallisyhteisöille. Mutta jos taustalla oleva ikirouta jatkuu sulamisena, järvet ja kosteikot voivat tyhjentyä kokonaan tuhoamalla nämä biologisesti tärkeät resurssit.

Koska maanvyörymien sedimentit ovat mutaisia puroja ja järviä, ne vaikuttavat kasvien elämään ravintoketjun pohjalla. ja mahdollisesti kaikki siitä riippuvat olennot. Maiseman muutokset voivat muuttaa karibun jalostus- ja muuttomalleja. Ja kun arktinen alue lämpenee, majavat liikkuvat pohjoiseen. Heidän padot tulvivat uusia alueita ja muodostavat soisia alueita, jotka mahdollistavat enemmän lämpimän veden sulattamaan ikiroudan entisestään.

Ikuisen pakkasen sulattaminen voi vapauttaa enemmän kuin hiilipäästöjä. Vuonna 2016 nuori poika kuoli ja kymmenet sairaalaan saivat pernaruttoa Siperian Yamalin niemimaalla. 75 vuotta aiemmin jäätynyt pernaruttotartunnan saanut poron ruho paljastui, kun ikirouta suli.Pernarutto-itiöt pääsivät maaperään ja veteen ja lopulta ravintoon, tartuttamalla ihmiset.

Ihmisiä ja eläimiä sekä heidän sairauksiaan on jäätynyt ikiroutaan satojen vuosien ajan, mutta bakteerit ja virukset voivat selviytyä ikiroudasta satoja tuhansia vuosia – tutkijat herättivät hiljattain 30000 vuotta vanha virus, joka tartuttaa amebat. Pyyhityt taudit, kuten espanjalainen influenssa, isorokko tai rutto, saattavat jäätyä ikiroutaan. Arktisen alueen lämmetessä enemmän toimintaa, kuten harvinaisten maametallien tai jalometallien louhinta, saattaa saattaa meidät jälleen kosketuksiin niiden kanssa.

Ikuisen pakkasen rakentaminen on ongelmallista paitsi siksi, että maa on epävakaa, myös siksi, että rakennusten ja putkien lämpö voi lämmittää ikiroudan. Rakenteet on rakennettava puupinoille tai perustuttava paksuihin soratyynyihin. Vesi- ja viemäriputket on sijoitettava maanpinnan yläpuolelle. Jotkut Betel-tiet ja lentokentän kiitoradat on varustettu nestetäytteisillä putkilla, jotka siirtävät lämpöä pois ikuisesta pakkasesta, ja sairaala on asentanut koneita, jotka pitävät maata jatkuvasti jäähdytettynä.

Inuvikissa, Luoteis-Kanadassa, tutkijat kokeilevat uusia paalujen muotoja rakennusten vakauttamiseksi, mutta he eivät ole vielä löytäneet täydellistä ratkaisua. Heidän mukaansa on vaikea tietää, mikä toimii parhaiten, koska kukaan arktisella alueella ei ole koskaan kokenut nykypäivän ikiroudan muutosnopeutta.

Monet kysymykset jäävät

Vaikka uusimmat Hallitustenvälisen ilmastonmuutospaneelin raportissa todettiin, että ikirouta lämpenee, eikä sen ilmastomalleissa ole otettu huomioon näitä päästöjä ennusteita tehtäessä.

Tämä johtuu viime kädessä siitä, kuinka paljon planeetta lämpenee ikiroudan sulattamisesta riippuu siitä, kuinka paljon hiiltä vapautuu, kuinka nopeasti ja onko se hiilen tai metaanin muodossa. Mutta saadakseen paremman käsityksen tästä ilmiöstä ja voidakseen tehdä tarkempia ilmastoennusteita, tutkijoiden on kyettävä arvioimaan paremmin ikiroudan alttius sulatukselle ja sen monille seurauksille arktiselle alueelle ja planeetalle.

”Tieteellinen tutkimus on niin tärkeää ymmärtämisessä”, sanoi Anderson. ”Emme vain voi ennustaa sen perusteella, mikä on jo tiedossa, koska meillä ei ole koskaan ollut ikiroudan sulatusta aiemmin tässä määrin. Vain huolellisemman tieteellisen tutkimuksen avulla voimme vastata näihin kysymyksiin. ”