Miért fontos a permafrost felolvasztása

Miért fontos a permafrost felolvasztása

Az alaszkai Bethelben hasadnak a falak, összeomlanak a házak, és a főút gyerekkori hullámvasútnak tűnik. Kongiganak tengerparti városában az elsüllyedt temetők megakadályozzák az alaszkákat abban, hogy halottaikat a földbe temessék. Shishmaref falu, amely az Alaszka nyugati szárazföldjétől öt mérföldre fekvő szigeten található, annyira megkopott, hogy a teljes átköltözést fontolgatja. Ezeket a közösségeket az olvadó örökfagy sújtja.

Az örök fagy két vagy több egymást követő évben fagyos marad. Kőzetből, talajból, üledékekből és változó mennyiségű jégből áll, amelyek összekötik az elemeket. Néhány permafrost több tíz vagy százezer éve fagyott le.

Talajréteg alatt található örökfagy vastagsága három láb és 4900 méter lehet. Tárolja a növények és állatok szénalapú maradványait, amelyek megfagyottak, mielőtt lebomlottak. A tudósok becslése szerint a világ örökfagyja 1500 milliárd tonna szenet tartalmaz, ami csaknem duplája annak a szénmennyiségnek, amely jelenleg a légkörben van.

Sajnos, amikor az örökfagy melegszik és olvad, szén-dioxidot és metánt szabadít fel a légkörbe. . A globális termosztát emelkedésével a permafrost a szén tárolása helyett a bolygómelegítés jelentős forrása lehet.

A permafrost egyes helyeken már olvad, és ha a probléma továbbterjed, a tudósok attól tartanak, hogy ez elindíthatja a globális felmelegedés elszabadult folyamatát.

A felmelegedő sarkvidék

Az örökfagy az északi félteke kitett földtömegének körülbelül 24 százalékát fedi le – mintegy 9 millió négyzetkilométeren. Magas szélességeken és nagy magasságokban található meg, főleg Szibériában, a Tibeti-fennsíkon, Alaszkában, Észak-Kanadában, Grönlandon, Skandinávia egyes részein és Oroszországban. A Jeges-tenger alatti kontinentális polcokon, amelyek az utolsó jégkorszakban voltak kitéve, szintén örökfagy van.

A sarki és nagy magasságú régiók azonban a bolygónk legérzékenyebb helyei. Az Északi-sark kétszer olyan gyorsan melegszik, mint a bolygó többi része, olyan hőmérséklet-változással, amely legalább az elmúlt 2000 évben nem volt megfigyelhető – áll az Országos Óceáni és Légköri Hivatal (NOAA) szerint. 2016-ban az éves átlagos felszíni hőmérséklet 3,5 Celsius-fokkal volt melegebb, mint a 20. század elején. Abban az évben az Északi-sarkvidék örökfagyos hőmérséklete az eddigi legmelegebb volt.

Alaszkában a permafagy hőmérséklete az elmúlt évtizedekben akár 2˚C-ra is felmelegedett. Egy nemrégiben készült tanulmány azt vetíti előre, hogy minden 1˚C-os hőmérsékletemelkedéssel 1,5 millió négyzetkilométernyi örökfagy veszhet el a felolvasztással.

Amikor a Permafrost felolvad

O. Roger Anderson, a Föld Intézet Lamont-Doherty Földmegfigyelő Intézetének biológusa elmagyarázta, miért olvadáskor az örökfagy felszabadítja a szenet.

A permafrost tetején található talaj „aktív rétege”, amely két és 13 méter mély lehet, minden nyáron felolvad és fenntarthatja a növények életét. Ez a réteg felszabadítja a szenet a CO2-t lélegző növények gyökereiből és a talaj mikrobáiból. Egyes mikrobák a szerves anyagokat CO2-re bontják. Mások, az úgynevezett archeák, metánt termelnek, anaerob körülmények esetén – amikor a talaj vízzel telített, vagy nincs oxigén. A metán 20-30-szor erősebb, mint a szén-dioxid, fokozva a globális felmelegedést, de kevesebb ideig marad a légkörben.

A permafrost olvadásával az aktív réteg elmélyül. A mikrobák aktivizálódnak, és a növényi gyökerek tovább behatolhatnak, ami több CO2 termelését eredményezi. A keletkező metán mennyisége a talaj telítettségétől függ.

A tudósok nem tudják a szén-dioxid és a metán kibocsátásának relatív arányát, amely a nagyszabású, olvadó örökfagy következménye lehet – mondta Anderson, mert ez soha nem történt meg az emberiség történetében. A tundra felső rétegének (az örökfagyot borító fátlan síkság) kutatása azonban azt sugallja, hogy az átlagos szén-dioxid-kibocsátás körülbelül 50-szer magasabb, mint a metáné.

“És tudjuk, hogy minden 10 fokonként Celsius fok szerint a talaj felmelegszik, a CO2-kibocsátás megduplázódik. ”- mondta Anderson.

Egy 2017-es tanulmány becslése szerint ha a globális hőmérséklet 1,5˚C-kal emelkedik 1861-es szint fölé, akkor az örökfagy megolvasztása 68-508 gigatonát képes felszabadítani. szén.Az emberi tevékenység figyelembevétele nélkül ez a szén önmagában a globális hőmérsékletet 2300-ra növeli 0,13–1,69 ˚C-ra. Mivel már valószínűleg 1,5˚C-os melegedést zártunk le az ipar előtti szint fölé, ez a további felmelegedés katasztrofális hatásokat eredményezhet Bár a melegebb sarkvidék több növényt képes támogatni, és a növények fotoszintézis révén elnyelik a szén-dioxidot, az új növekedés az előrejelzések szerint csak a permafrost szén-dioxid-kibocsátásának mintegy 20% -át fogja ellensúlyozni.

Mi védi az örökfagyot

Az örökfagyot az éghajlatváltozás hatásaitól védi a tőzeg, a részben elpusztult növényzet, amely vízzel telített, oxigén nélküli környezetben halmozódik fel. Az alacsony sarkvidék nagy részén található tőzeg átfedheti vagy átfoghatja az egész aktív réteget, vagy örökfagyként fagyhat le.

Ben Gaglioti, a Lamont-Doherty Földmegfigyelő Intézet posztdoktori kutatója Alaszka északi részén tanulmányozta a tó üledékrekordjait, hogy meghatározza, mennyi széndioxid szabadult fel a permafrost hatására a az utolsó jégkorszak vége. Kiderült, hogy a permafrost sokkal érzékenyebb volt – vagyis több szenet szabadított fel – a múlt felmelegedési eseményei során, idővel fokozatosan kevesebb reakcióval. A felmelegedés legutóbbi 150 évében viszonylag kevés válasz érkezett.

“Feltételezésünk szerint szerves anyagok vagy tőzeg felhalmozódása a vízválasztóban a jégkorszak óta viszonylag meleg és stabil éghajlat miatt következett be” – mondta Gaglioti. ” Ez a tőzeg, amely körülbelül 13 000 évvel ezelőtt kezdett felhalmozódni, nagyszerű munkát végez az alatta lévő talaj hőszigetelésében, ezért úgy gondoljuk, hogy pufferolja a permafrostot. ”

Gaglioti modelljei azt mutatják, hogy a mögöttes örökfagy érzékenysége nagymértékben függ a tőzeg vastagságától. “A mögöttes örökfagy sorsa bizonyos szempontból a tőzegréteg stabilitásával nyugszik.” – mondta.

Irreverzibilis ciklus?

A tűzvészek lehúzhatják a tőzeget és örökfagyot hozhatnak létre. érzékenyebb az éghajlatváltozásra – és várhatóan növekedni fog a tundrai régiókban – mondta Gaglioti. A melegebb és szárazabb nyarak éghetőbbé teszik a növényzetet. A melegebb hőmérséklet több zivatart és villámcsapást is előidéz, amelyek tűzveszélyt idézhetnek elő.

Nem csak kiengedi A szén-dioxid égés közben; utána a megfeketedett talaj több napsugárzást nyel el és tovább melegít. Ha pedig a tűz eltávolítja a talajt árnyékoló tőzeget és növényzetet, a táj túlságosan vízelvezetetté válhat a tőzeg regenerálásához.

Sok tudós aggódik amiatt, hogy az örökfagy megolvasztása olyan fordulópont lehet, amely visszafordíthatatlan ciklust indít el: Amikor az örökfagy szén-dioxidként felszabadítja szén-dioxidját, r metán, felgyorsítja a felmelegedést, amely ekkor újabb permafagyolvadást vált ki, és így tovább. Az emberek nem tehetnek semmit annak megakadályozásáért.

Azok a régiók, ahol az örökfagy egész évben fagyos, már észak felé tolódnak; és bizonyos területeken a tundra később ősszel befagy, így több idő marad a mikrobák számára a szerves anyagok lebomlására és a növények légzésére.

A permafrost felolvasztásának hatásai

Amikor a jég az örökfagy megolvadása esetén a talaj instabillá válik, és megereszkedhet, kőzetet és földcsuszamlásokat, áradásokat és parti eróziót okozva.

A talaj Szibéria egyes részein 280 láb mélyre omlott. A lehajló föld károsíthatja az épületeket, az utakat, az elektromos vezetékeket és az egyéb infrastruktúrákat.

A természetes ökoszisztémákra is káros lehet. A termokarszt-tavak – az olvadáskor az örökfagy összeomlásakor kialakuló mélyedések és olvadékvízzel töltődnek fel – fontosak az élővilág számára, és vizet biztosítanak a helyi közösségek számára. De ha a mögöttes örökfagy továbbra is olvad, a tavak és a vizes élőhelyek teljesen ki tudnak ürülni, elpusztítva ezeket a biológiailag fontos erőforrásokat.

Mivel a földcsuszamlásoktól származó sáros patakok és tavak üledékei hatással vannak a tápláléklánc alján lévő növények életére és potenciálisan minden tőle függő lény. A táj változásai megváltoztathatják a karibu tenyésztési és vándorlási szokásokat. És ahogy az északi-sarkvidék felmelegszik, a hódok észak felé haladnak. Gátjaik új területeket árasztanak el, mocsaras szakaszokat hozva létre, amelyek lehetővé teszik, hogy több meleg víz tovább olvadjon az örökfagyhoz. 2016-ban egy fiatal fiú meghalt és több tucat kórházba került, miután lépfene fertőzött a szibériai Jamal-félszigeten. A 75 évvel korábban megfagyott lépfene-fertőzött rénszarvas tetem az örökfagy megolvadásakor került kiszolgáltatásra.Az antrax spórák bejutottak a talajba és a vízbe, és végül az élelmiszerellátásba, megfertőzve az embereket.

Az embereket és az állatokat, valamint betegségeiket évszázadok óta fagyasztották az örökfagyok, de a baktériumok és a vírusok több százezer évig képesek túlélni az örökfagyot – a tudósok nemrég felelevenítették egy 30 000 éves vírus, amely megfertőzi az amőbákat. Olyan betegségek, mint a spanyol influenza, a himlő vagy a pestis, amelyet kiirtottak, megfagyhatnak a perma fagyban. Az Északi-sarkvidék felmelegedésével több tevékenység, például ritkaföldfémek vagy nemesfémek bányászata potenciálisan ismét kapcsolatba hozhat bennünket.

Az örökfagyra való építkezés nemcsak azért problémás, mert a talaj instabil, hanem azért is, mert maguk az épületek és a csövek hője melengetheti az örök fagyot. A szerkezeteket fa cölöpökre kell építeni, vagy vastag kavicspárnákra kell építeni. A víz- és szennyvízcsöveket a föld felett kell elhelyezni. A Bethel egyes útjain és a repülőtér kifutópályáin folyadékkal töltött csövek vannak felszerelve, amelyek elvezetik a hőt az örök fagytól, a kórház pedig olyan gépeket telepített, amelyek folyamatosan hűtött állapotban tartják a talajt.

Inuvik városában, Kanada északnyugati részén, a kutatók új típusú cölöpökkel kísérleteznek az épületek stabilizálása érdekében, de még nem találtak tökéletes megoldást. Azt mondják, nehéz megtudni, hogy mi fog a legjobban működni, mert az Északi-sarkvidéken még senki sem tapasztalta a permafrost változásának ütemét, amely manapság bekövetkezik.

Sok kérdés marad fenn

Bár a legfrissebb Az éghajlatváltozással foglalkozó kormányközi testület jelentése elismerte, hogy az örökfagy melegszik, éghajlati modelljei nem vették figyelembe ezeket a kibocsátásokat az éghajlat-előrejelzések készítésekor.

Ez azért van, mert végső soron attól függ, hogy a bolygó mennyire melegszik az örökfagy megolvadása miatt. szén felszabadul, milyen gyorsan, és hogy CO2 vagy metán formájában van-e. De ennek a jelenségnek a teljesebb megértése és az éghajlat-előrejelzések pontosabb elkészítése érdekében a tudósoknak képesnek kell lenniük arra, hogy jobban felmérjék az örökfagy olvadás iránti sebezhetőségét és annak számos következményét az Északi-sarkvidékre és a bolygóra.

“A tudományos kutatás olyan fontos a megértésben” – mondta Anderson. “Csak nem tudunk jósolni a már ismert adatok alapján, mert korábban soha nem volt ilyen permafagy megolvadás. Csak alaposabb tudományos kutatás révén tudunk válaszolni ezekre a kérdésekre. ”