W zamarzniętej ziemi Alaski, północnej Kanady i Syberii uwięzione są miliardy ton węgla organicznego. Zaledwie kilka stopni ocieplenia może spowodować uwolnionego go w postaci metanu i dwutlenku węgla do atmosfery. A w każdym razie tak sugerują dane paleoklimatyczne. Według nowych wyników badań, emisje węgla w postaci tych dwóch gazów cieplarnianych zdarzały się już wcześniej.
Przedstawione niedawno w czasopiśmie Science Advances badanie (Martens i in., 2020) obejmuje okres zmian w Arktyce w ostatnich 27 tys. lat. Jak pokazało badanie, w tym czasie przynajmniej trzykrotnie występowały okresy gwałtownych zmian klimatycznych, w trakcie których dochodziło do szybkiego rozmarzania wiecznej zmarzliny – obfitującej w węgiel organiczny warstwy zamarzniętej gleby.
Rozmarznie to skutkowało emisją metanu i dwutlenku węgla do atmosfery. Metan, którego wyemitowana do atmosfery molekuła ma kilkadziesiąt razy silniejszy wpływ cieplarniany od molekuły dwutlenku węgla, w przeciągu lat/dekad pod wpływem promieniowania słonecznego rozkładał się do postaci trwałego gazu cieplarnianego jakim jest właśnie dwutlenek węgla. Sam CO2 także trafiał w bezpośredniej emisji do atmosfery.
Dziś planeta weszła w okres wyjątkowo gwałtownej zmiany klimatu związanej z antropogeniczną emisją gazów cieplarnianych. Badania sugerują, że obecne ocieplenie jest jednym z najszybciej zachodzących od milionów lat.
Jeśli przeszłość jest jakąś lekcją na przyszłość, to może oznaczać, że ocieplenie może wkrótce spowodować kolejną masową destabilizację arktycznej wiecznej zmarzliny.
To czerwona flaga, którą naukowcy machają od lat.
Wraz ze wzrostem temperatury w Arktyce wieczna zmarzlina zaczyna się rozgrzewać. A gdy się rozmraża, uwalnia do atmosfery metan i dwutlenek węgla. Proces ten wspomagany jest przez pożary tajgi, a w ostatnich latach nawet tundry u wybrzeży Oceanu Arktycznego. Naukowcy wielokrotnie ostrzegali, że emisje te mogą przyspieszyć tempo obecnych zmian klimatycznych. Może to prowadzić do niebezpiecznego cyklu sprzężenia zwrotnego, w którym dalsze ocieplenie powoduje rozmarzanie kolejnych połaci wiecznej zmarzliny. Tym samym uwalniane są do atmosfery jeszcze większe ilości metanu i dwutlenku węgla. Proces wspomagają przy tym jeszcze większe pożary wyschniętej roślinności.
To, jak szybko może to nastąpić, jest wciąż przedmiotem debaty.
Liczne badania dokumentują gwałtowne ocieplania się klimatu i szybkie rozmarzanie gruntu na Dalekiej Północy. Jednak naukowcy wciąż pracują nad ustaleniem, jak szybko wieczna zmarzlina może zareagować na przyszłe ocieplenie klimatu i ile dwutlenku węgla w wyniku tego procesu znajdzie się w atmosferze.
To sprawia, że wieczna zmarzlina jest istotną niepewnością w prognozach naukowców dotyczących przyszłych zmian klimatu.
Nowe badania sugerują, że gwałtowne zmiany klimatyczne – nawet kilka stopni ocieplenia – mogą spowodować dramatyczne emisje metanu i dwutlenku węgla z rozmarzającej Arktyki.
Naukowcy wykorzystali dane pochodzące z zalegających od tysięcy lat prehistorycznych osadów, pozyskanych z dna Oceanu Arktycznego u wybrzeży Syberii. Przeprowadzając dokładne analizy chemiczne tych osadów, badacze byli w stanie udokumentować zmiany w ilości materii organicznej wpływającej do oceanu z rozpadającej się zmarzliny.
Dzięki podobnym badaniom, opierającym się również na analizach dawnych osadów i próbkach także liczącego wiele tysięcy lat lodu, naukowcy mają dobre rozeznanie w tym, co działo się z klimatem Ziemi i poziomem dwutlenku węgla tysiące lat temu.
Badania sugerują, że trzy odrębne okresy gwałtownych zmian klimatycznych w ciągu ostatnich 27 tysięcy lat zbiegły się w czasie z gwałtownym i rozległym topnieniem wiecznej zmarzliny oraz towarzyszącym temu zmianom w krajobrazie. Kluczowy wpływ miał najprawdopodobniej wzrost temperatury. W miarę ocieplania się klimatu, wieczna zmarzlina zaczęła rozmarzać i rozpadać się, wysyłając muliste rzeki szlamu wylewające się do morza i uwalniające organiczny węgiel do atmosfery.
To jednak nie jest jeszcze cała historia. Naukowcy uważają, że dużą rolę odegrało również podnoszenie się poziomu mórz, napędzane ocieplaniem się oceanów i topnieniem lądolodów. Badania sugerują, że podczas co najmniej dwóch z tych wydarzeń powodujących ocieplenie, wzbierające oceany poważnie uszkodziły znaczną część wybrzeża Arktyki. Gwałtowna erozja prawdopodobnie spowodowała, że duże połacie zamarzniętej od tysięcy lat zmarzliny w krótkim czasie znalazły się w morzu.
Badania dawnego klimatu nie gwarantują oczywiście, że to, co wydarzyło się w przeszłości, powtórzy się w przyszłości. Ale ostrzegają, że jest taka możliwość. I jest to coraz bardziej niepokojące, ponieważ światowi przywódcy nie podejmują wystarczająco ambitnych działań w zakresie szybkiej redukcji emisji, aby osiągnąć cele paryskiego porozumienia klimatycznego. Naukowcy twierdzą, że świat jest na dobrej drodze do ogrzania się o kilka stopni przed końcem wieku, jeśli emisja dwutlenku węgla nie zacznie spadać szybciej.
„Każde uwolnienie (gazów cieplarnianych – przyp. red.) z wiecznej zmarzliny oznacza, że w budżecie systemu klimatycznego Ziemi jest jeszcze mniej miejsca na antropogeniczne uwalnianie gazów cieplarnianych, zanim zostaną osiągnięte niebezpieczne progi (punktów krytycznych systemu klimatycznego)”, powiedział w oświadczeniu Örjan Gustafsson, naukowiec z Uniwersytetu Sztokholmskiego i współautor badania.
„Jedynym sposobem na ograniczenie emisji gazów cieplarnianych z wiecznej zmarzliny jest złagodzenie ocieplenia klimatu poprzez zredukowanie antropogenicznej emisji gazów cieplarnianych”.
Hubert Bułgajewski na podst. If Past Is a Guide, Arctic Could Be Verging on Permafrost Collapse
