Enbart permafrost håller tillbaka arktiska floder och mycket kol

By | February 2, 2024

Den här artikeln har granskats i enlighet med Science X:s redaktionella process och policys. Redaktörerna har lyft fram följande attribut samtidigt som de säkerställer innehållets trovärdighet:

verifierad

peer reviewed publikation

pålitlig källa

korrekt


Jämförelse mellan dräneringstätheter och hydrogeomorfa konfigurationer i permafrost och tempererade landskap med jämförbar lättnad och årlig nederbörd. Kreditera: National Academy of Sciences (2024). DOI: 10.1073/pnas.2307072120

× nära


Jämförelse mellan dräneringstätheter och hydrogeomorfa konfigurationer i permafrost och tempererade landskap med jämförbar lättnad och årlig nederbörd. Kreditera: National Academy of Sciences (2024). DOI: 10.1073/pnas.2307072120

Ny forskning från Dartmouth College ger det första beviset på att Arktis frusna jord är den dominerande kraften som formar jordens nordligaste floder. Permafrost, det tjocka lagret av jord som förblir fruset i två eller flera år åt gången, är anledningen till att arktiska floder är enhetligt begränsade till mindre områden och grundare dalar än södra floder, enligt en studie publicerad i National Academy of Sciences.

Men permafrost är också ett allt ömtåligt lager av enorma mängder kol. När klimatförändringarna försvagar den arktiska permafrosten, uppskattar forskare att varje 1,8 grader Fahrenheit (1 grad Celsius) av den globala uppvärmningen kan släppa ut så mycket kol som 35 miljoner bilar släpper ut på ett år som polära dalar. De expanderar och agiterar marken under upptiningsprocessen.

“Jordens hela yta befinner sig i en dragkamp mellan processer som sluttningar som mjukar upp landskapet och krafter som floder som delar dem”, säger första författaren Joanmarie Del Vecchio, som ledde studien som postdoktor. från Neukom i Dartmouth med sina rådgivare och studiemedförfattare Marisa Palucis, biträdande professor i geovetenskaper, och ingenjörsprofessor Colin Meyer.

“Vi förstår fysik på en grundläggande nivå, men när saker börjar frysa och tina är det svårt att förutsäga vilken sida som kommer att vinna,” sa Del Vecchio. “Om sluttningarna ökar kommer de att begrava allt kol som är fångat i jorden. Men om saker och ting värms upp och plötsligt flodkanalerna börjar öka kommer vi att se mycket kol släppas ut i atmosfären. Det kommer förmodligen att skapa denna cykel av värmande feedback som kommer att leda till utsläpp av fler växthusgaser.”

Forskarna försökte förstå varför arktiska vattendelar (den totala dräneringsytan för en flod och dess sammankopplade vattendrag) tenderar att ha mindre flodarea än vattendelar i varmare klimat, som kan ha omfattande bifloder som sträcker sig genom landskapet. Del Vecchio, nu gästforskare vid Dartmouth och biträdande professor vid College of William and Mary, tänkte på studien 2019 när han utförde fältarbete i Alaska. Han gick uppför från sin arbetsplats vid ån och tog in utsikten över branta bergssluttningar utan floder eller bäckar.

“Det verkade som att backarna vann och kanalerna förlorade,” sa Del Vecchio. “Vi ville testa om det var temperaturen som formade det här landskapet. Vi är väldigt lyckliga över att ha haft den mängd digitala yt- och höjddata som har producerats de senaste åren. Vi kunde inte ha gjort den här studien för några år sedan . “.

Forskarna undersökte djupet, topografin och markförhållandena för mer än 69 000 vattendelar över norra halvklotet, från strax ovanför Kräftans vändkrets till Nordpolen, med hjälp av klimat- och satellitdata. De mätte andelen mark som ockuperades av varje flods kanalnät inom dess avrinningsområde, såväl som floddalarnas lutning.

47 procent av de analyserade bassängerna består av permafrost. Jämfört med tempererade avrinningsområden är deras floddalar djupare och brantare och cirka 20 % mindre av det omgivande landskapet är upptaget av kanaler. Dessa likheter uppstår trots skillnader i glaciärens historia, bottentopografiska lutning, årlig nederbörd och andra faktorer som annars skulle styra trycket och dragningen av vatten och land, rapporterar forskarna. Arktiska vattendelar bestäms av det enda de har gemensamt: permafrost.


Dartmouth-forskare försökte förstå varför arktiska vattendelar tenderar att ha mindre flodarea än vattendelar i varmare klimat. Förstaförfattaren Joanmarie Del Vecchio (bilden) tänkte på studien när hon utförde fältarbete i Alaska efter att ha gått uppförsbacke från sin arbetsplats vid floden och beskådat utsikten över oländiga bergssluttningar utan avbrott av floder eller bäckar. Kredit: Mulu Fratkin

× nära


Dartmouth-forskare försökte förstå varför arktiska vattendelar tenderar att ha mindre flodarea än vattendelar i varmare klimat. Förstaförfattaren Joanmarie Del Vecchio (bilden) tänkte på studien när hon utförde fältarbete i Alaska efter att ha gått uppförsbacke från sin arbetsplats vid floden och beskådat utsikten över oländiga bergssluttningar utan avbrott av floder eller bäckar. Kredit: Mulu Fratkin

“Hur man än ser på det är regioner med större, rikligare flodkanaler varmare, med högre medeltemperaturer och mindre permafrost,” sa Del Vecchio. “Det krävs mycket mer vatten för att gräva ut dalar i områden med permafrost.”

Enligt studien gör permafrostens kraft att begränsa fotavtrycket från arktiska floder att den också kan lagra stora mängder kol i det frusna landet. För att uppskatta det kol som skulle frigöras från dessa bassänger på grund av klimatförändringarna, kombinerade forskarna mängden kol som lagrats i permafrost med den jorderosion som skulle uppstå när jord smälter och förs bort av expanderande arktiska floder.

Forskning tyder på att Arktis har värmts upp mer än 3,6 grader Fahrenheit (2 grader Celsius) över förindustriella nivåer, eller ungefär sedan 1850, sa Del Vecchio. Forskare uppskattar att en gradvis upptining av arktisk permafrost skulle kunna frigöra mellan 22 miljarder och 432 miljarder ton koldioxid år 2100 om de nuvarande utsläppen av växthusgaser kontrolleras, och upp till 550 miljarder ton om inte, sa han. Internationella energiorganet uppskattar att energiförbrukningen 2022 förde in mer än 36 miljarder ton koldioxid i atmosfären, en rekordnivå någonsin.

Arktis har anpassat sig till kylan så länge att forskarna inte har en aning om hur mycket eller hur snabbt kol kommer att frigöras om permafrosten smälter på en accelererad tidsskala, säger Palucis, vars forskargrupp använder Arktis som ett surrogat. Mars för att studera den röda planetens ytprocesser. “Medan Arktis har upplevt en uppvärmning tidigare, är det skrämmande hur snabbt det händer nu. Landskapet måste reagera snabbt och det kan vara traumatiskt”, sa han.

Palucis mindes en forskningsresa till Arktis när han såg en berggrund stor som en liten byggnad falla från en klippa. Boven till fördjupningen var en liten ström av vatten som hade sipprat in i berget och försvagat det.

“Det här är ett landskap som är anpassat till kallare förhållanden, så när du ändrar det är det tillräckligt med en liten mängd vatten som rinner genom berget för att orsaka en väsentlig förändring,” sa Palucis.

“Vår förståelse av arktiska landskap är ungefär densamma som vi hade med tempererade landskap för 100 år sedan,” sa han. “Denna studie är ett viktigt första steg för att visa att de modeller och teorier vi har för tempererade bassänger helt enkelt inte kan tillämpas på polarområden. Det är en helt ny uppsättning dörrar att gå igenom när det gäller att förstå dessa landskap.”

Sedimentkärnor som samlats in i Arktis har visat omfattande markavrinning och kolavlagringar för cirka 10 000 år sedan, vilket tyder på en mycket varmare region än vad som finns nu, sa Del Vecchio. Idag visar områden som Pennsylvania och mittatlantiska USA, som ligger strax söder om de yttersta delarna av istidens glaciärer, framtiden för det moderna Arktis.

“Vi har några bevis från det förflutna att mycket sediment släpptes ut i havet när uppvärmningen inträffade,” sa Del Vecchio. “Och nu har vi en ögonblicksbild från vår tidning som visar att Arktis kommer att få fler vattenkanaler när det värms upp. Men inget av det är detsamma som att säga “Det här är vad som händer när man tar ett kallt landskap och ökar temperaturen.” riktigt snabbt.' “Jag tror inte att vi vet hur det kommer att förändras.”

Mer information:
Joanmarie Del Vecchio et al, Permafrosts utbredning bestämmer dräneringstätheten i Arktis, National Academy of Sciences (2024). DOI: 10.1073/pnas.2307072120

Tidningsinformation:
National Academy of Sciences

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *