Обратная связь углерода вечной мерзлоты

Обзор

Почвы вечной мерзлоты хранят органический углерод, накопленный в течение длительного периода времени из-за холода и замерзания. Потепление углубляет сезонно оттаивший активный слой и может вызвать коллапс земли, эрозию . лесной пожара Как только ранее замороженный материал становится биологически доступным, микробы преобразуют его часть в углекислую газ или метан.

Технические основы

Вечная мерзлота остается на уровне или ниже нуля градусов по Цельсию в течение как минимум двух лет подряд, но тепловое состояние зависит от изоляции снегом и растительности. Ледяные клинья и поры льда могут занимать большой объем; таяние вызывает оседание, а также изменяет дренаж. Органическое вещество колеблется от недавних поверхностный входов в глубоко погребенных плеистоценовых месторождений. Скорость разложения следует за температурой, качеством субстрата и кислородом. Метаногены работают в аноксичных условиях, а окисление метана на почве и воде потребляет часть производимого газа до выбросов атмосферы.

Как это работает

Тепло проходит через снег, растительность и почву с богатым льдом грунта в то время как гидрология контролирует доступность кислорода. Аэробное разложение способствует двуокиси углерода; заболоченные аноксические условия могут производить метан. Полевые камеры, вихревые ковариационные вышки и скважины для дистанционного зондирования Земли (ДЗУ) с помощью радиоуглеродных измерений определяют количественные показатели потоков углерода. Наземные модели сочетают оттепель, растительность и огонь с микробной кинетикой для оценки региональной обратной связи.

Методы измерения и исследования

Буровые температурные записи, сети активного слоя и электрическая или сейсмической геофизики след оттаивания. Ковариантность Эдди интегрирует чистый обмен экосистем по следу, камеры разрешают небольшие пятна и радиоуглерод отличает старый углеводород от современного дыхания растений. Самолеты и спутники отображают термокарст, шрам от огня или горячие точки метана в атмосфере Земли. Инкубации параметризируют микробный ответ, в то время как наземные модели представляют собой слои почвы и снега. Масштабирование должно сохранять ландшафтные фракции, потому что водно-болотных угодий и размывающих берегов имеют принципиально разные поток.

Ключевые идеи

• Выброс углерода в вечной мерзлоте — это постепенная и гетерогенная обратнная связь, а не один мгновенных глобальных импульсов.
• Метан оказывает сильное влияние на потепление в краткосрочной перспективе, а углекислый газ сохраняется через различные временные рамки углеродного цикла.
• Наземный лед, дренаж и возмущение определяют то ли потепление вызывает сухое разложение или влажный термокарст.

Современные исследовательские границы

Исследовательская граница добавляет резкое оттепель, лесной пожар и боковой перенос углерода к моделям системы Земли исторически подчеркивая постепенного углублений активного слоя. Снег и кустарники могут менять тепло или прохладно почва сезонным образом. Выбросы метана из озер зависят от эбуллированности, которую может пропустить редкая выборка. Ключевые факторы неопределенности включают в себя глубокую доступность углерода, производительность после оттепели и региональную гидрологию. Сети наблюдения нуждаются в зимних измерения, потому что выбросы холодного сезона ненулевые. Отзывы о вечной мерзлоте не устраняют человеческий фактор: каждое предотвращенное увеличение потепления уменьшает количество углерода, даже если некоторые длительные периодичность оттепелей и восстановления делают ответ частично необратимым в рамках политики.

Почему это важно

В том числе вечная мерзлота улучшает оценки оставшегося бюджета на выбросы углерода и направляет планирование северной инфраструктуры. Наблюдения также показывают, где резкое оттепель создает последствия для глобальных моделей.

Пределы и открытыые вопросы

Запасы углерода и процессы глубоководных почв остаются неопределенными в обширных труднодоступные регионах. Рост растительности может компенсировать некоторые потери, но не равномерно и модели отличаются по гидрологии. Местная адаптация уменьшает ущерб, но только широкое сокращение выбросов ограничивает потепление.