De onomkeerbare emissies van een permafrost-omslagpunt

De onomkeerbare emissies van een permafrost-omslagpunt

Thermokarst landschap. Credit: A. Balser Over uitgestrekte delen van de hoger gelegen gebieden van het noordelijk halfrond bevat bevroren grond miljarden tonnen koolstof.

Terwijl de mondiale temperaturen stijgen, loopt dit 'permafrost'-land een steeds groter risico op ontdooien, waardoor mogelijk zijn lang vastgehouden koolstof in de atmosfeer terechtkomt.

Abrupte permafrost-dooi is een van de meest besproken "kantelpunten" die kunnen worden overschreden in een verwarmende wereld. Echter, onderzoek suggereert dat, terwijl dit ontdooien al aan de gang is, het kan worden vertraagd door de beperking van de klimaatverandering.

Omslagpunten

Dit artikel maakt deel uit van een speciale reeks van een week over "kantelpunten", waar een veranderend klimaat delen van het aardesysteem in abrupte of onomkeerbare verandering kan duwen

Wat echter onomkeerbaar is, is het ontsnappen van de koolstof die is uitgestoten en wordt uitgestoten. De koolstof die vrijkomt uit permafrost gaat de atmosfeer in en blijft daar, waardoor de opwarming van de aarde wordt verergerd.

Kortom, wat er in het Noordpoolgebied gebeurt, blijft niet in het Noordpoolgebied.

Permafrost en het wereldwijde klimaat

Permafrost is grond die minstens twee opeenvolgende jaren bevroren is geweest. De dikte varieert van minder dan een meter tot meer dan een kilometer. Meestal zit het onder een "actieve laag" die elk jaar ontdooit en vriest.

Een warm klimaat brengt deze eeuwig bevroren grond in gevaar. Wanneer de temperatuur stijgt, ontdooit permafrost - het smelt niet.

Er is een eenvoudige analogie: vergelijk wat er gebeurt met een ijsblokje en een bevroren kip wanneer ze uit de vriezer worden gehaald. Bij kamertemperatuur zal de eerste zijn gesmolten, waardoor een kleine plas water is achtergebleven, maar de kip zal zijn ontdooid en een rauwe kip achterlaten. Uiteindelijk zal die kip beginnen te ontbinden.

Dit is precies wat er met permafrost gebeurt als de temperatuur stijgt. Een kwart van de landmassa van het noordelijk halfrond wordt bedekt door permafrost, die werkt als de gigantische vriezer van de aarde en die enorme hoeveelheden organisch materiaal bevroren houdt.

De onomkeerbare emissies van een permafrost-omslagpunt Wereldwijde permafrostkaart, Internationale Permafrost Association. Credit: Brown, J., OJ Ferrians, Jr., JA Heginbottom en ES Melnikov, eds. 1997. Circum-Arctische kaart van permafrost en grondijsomstandigheden. Washington, DC: US ​​Geological Survey in samenwerking met de Circum-Pacific Council for Energy and Mineral Resources. Circum-Pacific Map Series CP-45, schaal 1: 10,000,000, 1 vel.

Dit organische materiaal omvat de overblijfselen van dode planten, dieren en microben die zich in de grond hebben opgehoopt en duizenden jaren geleden in permafrost zijn ingevroren.

De onomkeerbare emissies van een permafrost-omslagpunt Permafrost inclusief oude botten (afbeelding links) en organisch materiaal (afbeelding rechts) in de Permafrost-tunnel bij Fox, Alaska. Credit: C. Schädel

Arctische temperaturen zijn meer dan gestegen tweemaal zo snel als het wereldwijde gemiddelde. Dit heeft ervoor gezorgd dat permafrost op veel locaties is ontdooid en dat nieuw ontwaakte microben het organische materiaal hebben afgebroken, waarbij CO2 of methaan in de atmosfeer is vrijgekomen.

Beide gassen zijn broeikasgassen, maar methaan is 28-36 keer krachtiger dan CO2 gedurende een eeuw. Er is echter meer CO2 dan methaan in de atmosfeer en methaan wordt op tijdschalen van ongeveer een decennium tot CO2 geoxideerd. Het is dus de verandering in de CO2-concentratie in de atmosfeer die er echt toe doet voor de klimaatverandering op de lange termijn.

Koolstofafgifte uit permafrost

Dus, welke rol speelt permafrost in toekomstige koolstofemissies? En is er een omslagpunt dat een snelle dooi kan veroorzaken?

Wetenschappers schatten dat er ongeveer twee keer zoveel koolstof in permafrost is opgeslagen als in de atmosfeer circuleert. Dit is ongeveer 1460 miljard tot 1600 miljard ton koolstof.

Het meeste ervan is momenteel bevroren en geconserveerd, maar als er zelfs een kleine fractie in de atmosfeer vrijkomt, zouden de emissies waarschijnlijk groot zijn - potentieel vergelijkbaar in grootte met koolstofafgifte van andere omgevingsfluxen, zoals ontbossing.

Dit zou er nog ongeveer één zijn orde van grootte tegen het einde van deze eeuw kleiner dan de uitstoot van fossiele brandstoffen. Niettemin versnelt elke extra molecule CO2 of methaan die aan de atmosfeer wordt toegevoegd de klimaatverandering en beïnvloedt de hele planeet en haar klimaat.

De onomkeerbare emissies van een permafrost-omslagpuntInstortende permafrost met groot ijsvolume. Credit: A. Balser

Voor zover we weten, koolstofafgifte uit permafrost is een geleidelijk en langdurig proces die voortdurend koolstof aan de atmosfeer toevoegt - en daarmee de opwarming verder versterkt.

Zodra het organische materiaal in permafrost ontleedt en CO2 en methaan vrijkomt, is het niet meer terug te krijgen. In die zin is permafrost ontdooien onomkeerbaar - het voldoet aan een van de voorwaarden van de definitie van een kantelpunt.

Echter, recent onderzoek suggereert dat als de temperatuurstijging zou vertragen en stoppen, permafrost dooi zou ook vertragen - en dus mogelijk stoppen, beperking van verdere emissies. Dit zou echter enige tijd duren. Permafrost-dooi lijkt een beetje op een zware goederentrein - als deze eenmaal rijdt, kan deze niet onmiddellijk worden gestopt. En zelfs nadat u op de rem hebt gezet, blijft deze nog een tijdje rollen. Onderzoek suggereert dat de uitstoot tientallen jaren tot eeuwen zou kunnen doorgaan, zelfs als de permafrost-dooi is vertraagd.

Dit suggereert dat permafrost als geheel niet naar een volledig nieuwe staat is verschoven - zoals het geval is met enkele omslagpunten, zoals het smelten van de Groenlandse ijskap. Als gevolg hiervan zou het voorkomen van verdere emissies kunnen worden voorkomen als de opwarming van de aarde zou worden gestopt.

Maar zoals de zaken er nu voor staan, heeft permafrost ontdooien al waargenomen op veel locaties in het Noordpoolgebied. En als de recente speciaal verslag over de oceaan en de cryosfeer Door de Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) wijst erop dat opwarming van deze eeuw aanzienlijke emissies van permafrost zal veroorzaken:

“Tegen 2100 zal het permafrostgebied nabij het oppervlak met 2-66% afnemen RCP2.6 en 30-99% voor RCP8.5. Dit zou 10 tot 100 giganten CO2 als CO8.5 en methaan in de atmosfeer kunnen brengen voor RCPXNUMX, met het potentieel om de klimaatverandering te versnellen. ”

Hoe zekerheid toe te voegen aan permafrost koolstofafgifte

De uiteindelijke bijdrage van permafrost-koolstof aan klimaatverandering hangt af van verschillende factoren: hoeveel van de koolstof komt er bijvoorbeeld uit als CO2 of methaan en hoeveel kunnen planten en bomen een deel van de extra koolstofafgifte compenseren.

Permafrostafbraak kan optreden als een geleidelijke top-down dooi of als een abrupte ineenstorting van dooigrond. Beide processen geven koolstof af aan de atmosfeer. Geleidelijke dooi van boven naar beneden is het resultaat van warmere luchttemperaturen waardoor de grond van boven naar beneden dooit, terwijl abrupte dooi plotseling en onvoorspelbaar optreedt.

Permafrost kan tot 80% ijs bevatten. Als het ijs smelt - onthoud dat het ijs smelt, hoewel de grond niet - stort de grond plotseling in en worden diepe lagen blootgesteld aan luchttemperatuur.

Ineenstortende grond kan het landschap achterlaten met 'thermokarstMeren, gevuld met smeltwater, regen en sneeuw. Deze natte omstandigheden kunnen de afgifte van het krachtigere broeikasgas methaan bevorderen.

In hooglanden creëert natuurlijke drainage drogere bodemcondities na het ontdooien van permafrost, waardoor de afbraak van organische stoffen wordt versneld en grote hoeveelheden CO2 vrijkomen. De ultieme impact van koolstofafgifte uit permafrost zal sterker zijn wanneer een groter percentage van de permafrostzone na het ontdooien uitdroogt.

Welke fractie van het landschap na dooi natter of droger wordt, hangt af van de verdeling van grondijs, maar huidige ijsmetingen zijn slechts sporadisch en betere ruimtelijke dekking en meer actuele metingen zijn dringend nodig.

Een andere belangrijke factor in de koolstofbalans van de permafrostzone is de koolstofopname door planten. De vraag is hoeveel koolstofafgifte door het ontdooien van permafrost kan worden gecompenseerd door verhoogde plantengroei? Planten nemen koolstof uit de atmosfeer op en gebruiken het om te groeien en hun metabolisme te behouden.

Warmere omstandigheden in het Noordpoolgebied en alle bijbehorende veranderingen plantengroei stimuleren, wat betekent dat een deel van de koolstof die door het ontdooien van permafrost aan de atmosfeer wordt toegevoegd, wordt opgenomen door de groei van de plant. Maar het is onduidelijk hoeveel koolstof door planten wordt gecompenseerd en het is onduidelijk hoe duurzaam dit proces is.

Het verbeteren van modelprojecties van permafrost koolstofafgifte is cruciaal bij het bepalen van de algehele impact van het ontdooien van permafrost op het wereldwijde klimaat. Recente resultaten van het Canadese Noordpoolgebied laten zien dat permafrost ontdooien veel eerder gebeurt dan wetenschappers hadden verwacht gezien de huidige modelprojecties.

Op dit moment houden modellen alleen rekening met geleidelijke top-down dooi, maar recente schattingen aantonen dat abrupte dooi en instortende grond de koolstofafgifte door permafrost kan verdubbelen. Eén ding is duidelijk: hoe minder temperaturen in het Noordpoolgebied toenemen, hoe meer permafrost bevroren blijft en uw meer koolstof blijft opgesloten in permafrost.

Methaan hydrateert

Vaak genoemd in dezelfde adem als permafrost ontdooien is het potentiële gevaar geassocieerd met de afbraak van methaan hydrateert, ook bekend als "clathrates". Dit is methaan "ijs" dat zich vormt bij lage temperaturen en hoge drukken in mariene sedimenten van de continentale marge of binnen en onder permafrost.

Van bijzonder belang zijn de methaanhydraten opgeslagen onder de Oost-Siberische Arctic Shelf (ESAS), een ondiep kustgebied ten noorden van Rusland. Studies hebben gesuggereerd dat bij het ontdooien van permafrost dit methaan vrijkomt en het uit het zeewater laat borrelen. Dit heeft geleid tot onderzoek waarschuwing dat het ontsnappen van grote hoeveelheden methaan "catastrofale gevolgen kan hebben voor het klimaatsysteem" en mediaberichten van een naderende "methaan-tijdbom".

De onomkeerbare emissies van een permafrost-omslagpunt

In gesprek met Dr. Carolyn Ruppel, hoofdwetenschapper voor de US Geological Survey's Gas Hydrates Project, vertelt ze me dat methaanhydraten ongeveer een zesde van de methaankoolstof op aarde vasthouden en dat sommige afzettingen kan in feite nu vernederend zijn terwijl het klimaat opwarmt. Maar ze zegt:

“Als het methaan dat vrijkomt tijdens de afbraak van gashydraat de oceaan bereikt, wordt het meestal geconsumeerd door bacteriën in de waterkolom en bereikt het de atmosfeer niet. In permafrostgebieden wordt degraderend gashydraat meestal diep begraven, dus permafrost ontdooiing is de belangrijkste bijdrage aan de uitstoot van broeikasgassen. "

Hoewel "er mogelijk aanzienlijk methaan lekt uit de continentale plateaus van de Noordpool in gebieden met onderzeese permafrost", zegt Ruppel, "studies hebben aangetoond dat de fluxsnelheden waarschijnlijk zijn overschat en dat de meest waarschijnlijke bron van het lekkende methaan niet is dat gashydraten worden ontdooid ”. Zij voegt toe:

"Permafrost-geassocieerde hydraten zijn niet zo wijdverbreid en komen vaak dieper voor dan de ondiepere bronnen van methaan die gemakkelijker in de atmosfeer kunnen lekken."

Dus, het laatste onderzoek suggereert dat een methaan bom van het ontdooien van hydraten is niet aan de horizon. Voor permafrost toont de wetenschap echter aan dat het ontdooien al onderweg is en dat de koolstof die het afgeeft al zal bijdragen aan ons verwarmend klimaat.

Over de auteur

Dr. Christina Schädel, assistent-onderzoeksprofessor bij het Center for Ecosystem Science and Society aan de Northern Arizona University. Ze is ook hoofdcoördinator van het Permafrost Carbon Network, een op gegevenssynthese gebaseerd onderzoeksprogramma en co-leider van het Permafrost Collaboration Team van het Interagency Arctic Research Policy (IARPC).

Dit artikel verscheen oorspronkelijk op Carbon Briefing

Verwante Boeken

Klimaatverandering: wat iedereen moet weten

door Joseph Romm
0190866101De essentiële inleiding over wat de bepalende factor van onze tijd zal zijn, Klimaatverandering: wat iedereen moet weten® is een overzicht van de wetenschap, conflicten en implicaties van onze opwarmende planeet. Van Joseph Romm, Chief Science Advisor voor National Geographic's Jaren van leven gevaarlijk series en een van de "100-mensen van Rolling Stone die Amerika veranderen" Klimaatverandering biedt gebruiksvriendelijke, wetenschappelijk rigoureuze antwoorden op de moeilijkste (en vaak gepolitiseerde) vragen rond wat klimatoloog Lonnie Thompson "een duidelijk en aanwezig gevaar voor de beschaving" heeft geacht. Beschikbaar op Amazon

Climate Change: The Science of Global Warming and Our Energy Future tweede editie

door Jason Smerdon
0231172834Deze tweede editie van Klimaatverandering is een toegankelijke en uitgebreide gids voor de wetenschap achter het broeikaseffect. Prachtig geïllustreerd, de tekst is gericht op studenten op verschillende niveaus. Edmond A. Mathez en Jason E. Smerdon geven een brede, informatieve inleiding tot de wetenschap die ten grondslag ligt aan ons begrip van het klimaatsysteem en de effecten van menselijke activiteit op de opwarming van onze planeet. Matthez en Smerdon beschrijven de rollen die de atmosfeer en de oceaan hebben spelen in ons klimaat, introduceren het concept van stralingsbalans en verklaren de klimaatveranderingen die zich in het verleden hebben voorgedaan. Ze beschrijven ook de menselijke activiteiten die het klimaat beïnvloeden, zoals uitstoot van broeikasgassen en aerosolen en ontbossing, evenals de effecten van natuurlijke verschijnselen. Beschikbaar op Amazon

The Science of Climate Change: een hands-on cursus

door Blair Lee, Alina Bachmann
194747300XDe wetenschap van klimaatverandering: een hands-on cursus maakt gebruik van tekst en achttien hands-on activiteiten de wetenschap van het broeikaseffect en de klimaatverandering uitleggen en onderwijzen, hoe mensen verantwoordelijk zijn en wat kan worden gedaan om het tempo van de opwarming van de aarde en de klimaatverandering te vertragen of te stoppen. Dit boek is een complete, uitgebreide gids voor een essentieel milieuthema. Onderwerpen die in dit boek worden behandeld zijn onder meer: ​​hoe moleculen energie uit de zon overbrengen om de atmosfeer, broeikasgassen, het broeikaseffect, het broeikaseffect, de industriële revolutie, de verbrandingsreactie, feedbacklussen, de relatie tussen weer en klimaat, klimaatverandering, te verwarmen, koolstofputten, uitsterven, koolstofvoetafdruk, recycling en alternatieve energie. Beschikbaar op Amazon

Van de uitgever:
Aankopen op Amazon gaan om de kosten van het brengen van je te bekostigen InnerSelf.comelf.com, MightyNatural.com, en te ClimateImpactNews.com zonder kosten en zonder adverteerders die je surfgedrag volgen. Zelfs als u op een link klikt maar deze geselecteerde producten niet koopt, betaalt alles wat u bij hetzelfde bezoek op Amazon koopt, een kleine commissie. Er zijn geen extra kosten voor u, dus draag alstublieft bij aan de moeite. Je kan ook gebruik dan deze link te gebruiken op elk gewenst moment voor Amazon, zodat u ons kunt helpen onze inspanningen te ondersteunen.

enafarzh-CNzh-TWdanltlfifrdeiwhihuiditjakomsnofaplptruesswsvthtrukurvi

volg InnerSelf op

facebook-icontwitter-iconrss-icoon

Ontvang de nieuwste via e-mail

{Emailcloak = off}

NIEUWSTE VIDEO'S

Methaanemissies hebben recordniveaus bereikt
Methaanemissies hebben recordniveaus bereikt
by Josie Garthwaite
Onderzoek toont aan dat de wereldwijde uitstoot van methaan het hoogste niveau ooit heeft bereikt.
kelp bos 7 12
Hoe de bossen van de oceanen van de wereld bijdragen aan het verlichten van de klimaatcrisis
by Emma Bryce
Onderzoekers zoeken naar hulp bij het opslaan van kooldioxide tot ver onder het zeeoppervlak.
Kleine Plankton Drive-processen in de oceaan die tweemaal zoveel koolstof vastleggen als wetenschappers dachten
Kleine Plankton Drive-processen in de oceaan die tweemaal zoveel koolstof vastleggen als wetenschappers dachten
by Ken Buesseler
De oceaan speelt een grote rol in de wereldwijde koolstofcyclus. De drijvende kracht komt van klein plankton dat…
Klimaatverandering bedreigt de drinkwaterkwaliteit over de grote meren
Klimaatverandering bedreigt de drinkwaterkwaliteit over de grote meren
by Gabriel Filippelli en Joseph D. Ortiz
'Niet drinken / niet koken' is niet wat iemand wil horen over het kraanwater van hun stad. Maar de gecombineerde effecten van ...
Praten over energieverandering kan de impasse in het klimaat doorbreken
Praten over energieverandering kan de klimaatimpuls doorbreken
by InnerSelf Staff
Iedereen heeft energieverhalen, of het nu gaat om een ​​familielid dat aan een booreiland werkt, een ouder die een kind leert draaien ...
Gewassen kunnen worden geconfronteerd met dubbele problemen door insecten en een warm klimaat
Gewassen kunnen worden geconfronteerd met dubbele problemen door insecten en een warm klimaat
by Gregg Howe en Nathan Havko
Al duizenden jaren zijn insecten en de planten waarmee ze zich voeden bezig met een co-evolutionaire strijd: eten of niet zijn ...
Om nulemissies te bereiken, moet de overheid hindernissen aanpakken die mensen van elektrische auto's afzetten
Om nulemissies te bereiken, moet de overheid hindernissen aanpakken die mensen van elektrische auto's afzetten
by Swapnesh Masrani
De Britse en Schotse regering hebben ambitieuze doelen gesteld om in 2050 en 2045 koolstofarm te worden met een netto-uitstoot van nul ...
De lente komt eerder in de VS aan, en dat is niet altijd goed nieuws
De lente komt eerder in de VS aan, en dat is niet altijd goed nieuws
by Theresa Crimmins
In een groot deel van de Verenigde Staten heeft een opwarmend klimaat de komst van de lente versneld. Dit jaar is geen uitzondering.

LAATSTE ARTIKELEN

Tweederde van het gletsjerijs in de Himalaya zou tegen 2100 verloren kunnen gaan
Tweederde van het gletsjerijs in de Himalaya zou tegen 2100 verloren kunnen gaan
by Ann Rowan
In de wereld van de glaciologie zou het jaar 2007 de geschiedenis ingaan. Het was het jaar een schijnbaar kleine fout in een grote ...
Stijgende uitzendkrachten kunnen tegen het einde van de eeuw miljoenen doden
Stijgende uitzendkrachten kunnen tegen het einde van de eeuw miljoenen doden
by Edward Lempinen
Tegen het einde van deze eeuw zouden jaarlijks tientallen miljoenen mensen wereldwijd kunnen sterven als gevolg van stijgende temperaturen ...
Nieuw-Zeeland wil een 100% hernieuwbaar elektriciteitsnet bouwen, maar een enorme infrastructuur is niet de beste optie
Nieuw-Zeeland wil een 100% hernieuwbaar elektriciteitsnet bouwen, maar een enorme infrastructuur is niet de beste optie
by Janet Stephenson
Een voorgesteld project van meerdere miljarden dollars om een ​​pompende waterkrachtcentrale te bouwen, zou het elektriciteitsnet van Nieuw-Zeeland kunnen maken ...
Windparken gebouwd op koolstofrijke turfmoerassen verliezen hun vermogen om klimaatverandering te bestrijden
Windparken gebouwd op koolstofrijke turfmoerassen verliezen hun vermogen om klimaatverandering te bestrijden
by Guaduneth Chico et al
Windenergie in het VK is nu goed voor bijna 30% van alle elektriciteitsproductie. Windturbines op het land produceren nu ...
Klimaatontkenning is niet verdwenen - Hier leest u hoe u argumenten kunt opsporen voor het vertragen van klimaatactie
Klimaatontkenning is niet verdwenen - Hier leest u hoe u argumenten kunt opsporen voor het vertragen van klimaatactie
by Stuart Capstick
In nieuw onderzoek hebben we geïdentificeerd wat we 12 "vertragingen" noemen. Dit zijn manieren om te spreken en te schrijven over ...
Routinematig affakkelen van gas is verkwistend, vervuilend en ondermaats
Routinematig affakkelen van gas is verkwistend, vervuilend en ondermaats
by Gunnar W. Schade
Als je door een gebied bent gereden waar bedrijven olie en gas winnen uit schalieformaties, heb je waarschijnlijk vlammen gezien ...
Flight Shaming: hoe de campagne te verspreiden waardoor Zweden het vliegen voorgoed hebben opgegeven
Flight Shaming: hoe de campagne te verspreiden waardoor Zweden het vliegen voorgoed hebben opgegeven
by Avit K Bhowmik
De grote luchtvaartmaatschappijen van Europa zullen hun omzet in 50 waarschijnlijk met 2020% zien dalen als gevolg van de COVID-19-pandemie, ...
Zal het klimaat zo warm zijn als sommigen vrezen?
Zal het klimaat zo warm zijn als sommigen vrezen?
by Steven Sherwood c.s.
We kennen de klimaatveranderingen naarmate de broeikasgasconcentraties stijgen, maar de exacte hoeveelheid verwachte opwarming blijft ...