Ný sérhönnuð flugvél á vegum NASA, flýgur þessi misserin hægt og lágt yfir landsvæði Alaska norðan heimskautsbaugar. Hér er um að ræða vél sem notuð er í verkefni sem kallað er Carbon in Arctic Reservoirs Vulnerability Experiment (CARVE), en það er fimm ára rannsókn sem á að varpa ljósi á hvernig loftslagsbreytingar hafa áhrif á kolefnishringrás norðurslóða.
Í vélinni eru nemar sem greina losun á gróðurhúsalofttegundunum CO2 og metangasi úr þiðnandi sífrera.
Neðanjarðar
Sífreri, frosinn jarðvegur, er víða neðanjarðar á norðurskautinu. Á hverju sumri þá þiðnar efsti hluti jarðvegsins, mismikið þó. Þar sem er hvað kaldast þiðnar einungis tæplega 10 sentimetra lag, en þiðnunin getur verið nokkrir metrar á hlýrri svæðum. Í þessu efsta lagi jarðvegsins, lifa plöntur norðurskautsins. Hið kalda og blauta loftslag norðurskautsins kemur í veg fyrir að plöntur og dýr nái að rotna, þannig að á hverju ári þá bætist í sarpinn lífrænt kolefni, sem svo sekkur niður í sífrerann.
Á nokkrum hundruðum þúsunda, jafnvel milljónum ára , hefur jarðvegur sífrera norðurskautsins, safnað miklu magni af lífrænum kolefnum – sem metið er að sé á milli 1.400-1850 petagrömm (petagramm er einn milljarður tonna). Það er um það bil helmingur alls lífræns kolefnis sem jarðvegur jarðarinnar geymir. Til samanburðar þá hafa um 350 petagrömm af kolefni verið losuð við bruna jarðefnaeldsneytis frá 1850. Mikill hluti þessa lífræna kolefnis er í efstu þremur metrunum sem er hvað viðkvæmastur fyrir þiðnun.
Talið er að forskeytið sí í sífrera fari brátt að heyra sögunni til – en norðurskautið og þar með jarðvegur sífrerans er að hlýna hraðar en önnur svæði jarðar. Hlýnunin sem nær smám saman dýpra og dýpra, gerir þessar kolefnisbirgðir óstöðugar og getur losað þær út í andrúmsloftið í formi CO2 og metangass og þar með aukið á gróðurhúsaáhrifin og hlýnun.
Núverandi loftslagslíkön ná ekki fullkomlega að herma hvernig loftslagsbreytingar hafa áhrif á sífrera, né þá hvernig sífrerinn muni hafa áhrif á staðbundið og hnattrænt loftslag. Því er mikilvægt að reyna að mæla breytingar þær sem nú eru að gerast til að hægt sé að áætla meir um framtíðina.
Með fyrrnefndu verkefni, CARVE, sem nú er á sínu þriðja ári er einmitt verið að auka þekkingu og skilning á því hvernig vatns- og kolefnishringrás norðurskautsins tengist loftslagi. Hingað til hefur vitneskja okkar um hvernig sífrerinn bregst við hlýnuninni, verið takmörkuð.
Í flugvélinni eru háþróuð tæki sem “lykta” af andrúmsloftinu í leit sinni að gróðurhúsalofttegundum. Einnig eru nákvæmar litrófsmyndavélar sem greina hvernig sólarljós endurkastast frá yfirborði jarðar og mælir þannig styrk CO2, metans og CO í andrúmsloftinu. Þær mælingar eru kvarðaðar með mælingum við jörðu á nokkrum lykilstöðum. Á þessum lykilstöðum eru tekin loftsýni auk mælinga á raka í jarðvegi og hitastigi, til að ákvarða hvort jarðvegurinn er frosinn, þiðinn eða vatnssósa.
Ekki eru allar gróðurhúsalofttegundir jafnar
Það er mikilvægt að flokka jarðveginn og hver staðan er í yfirborðinu. Það er fylgni milli jarðvegsgerða og hvernig hann losar CO2 og metan. Jarðvegur norðurskautsins hefur í gegnum tíðina bundið meira af kolefni en hann hefur losað. Ef loftslagsbreytingar gera norðurskautið heitt og þurrt, þá búast vísindamenn við að þau muni losa kolefni í formi CO2. Hins vegar ef það hlýnar og verður að auki blautara, þá muni losunin verða að mestu leyti metan.
Munurinn þar á milli er mikill. Ef borið er saman, sami fjöldi mólikúla af CO2 og metani, þá er metan 22 sinnum áhrifameiri gróðurhúsalofttegund en CO2 á 100 árum – en 105 sinnum áhrifameiri ef tekið er 20 ára tímabil. Því er mikilvægt að vita í hvaða magni metan og CO2 losna úr sífreranum. Aðrir mikilvægir þættir sem rannsakaðir eru og hafa áhrif á losun sífrerans, er t.d. tímasetning vorleysinga og lengd þess tímabils sem gróður vex – en það eru þættir sem hafa áhrif á hvort ákvæðin svæði losa eða binda kolefni.
Fyrstu niðurstöður
Niðurstöður streyma inn og segja vísindamenn að nú þegar sé ljóst að losunin á metani og CO2 er önnur en líkanareikningar gerðu ráð fyrir. Á stórum svæðum í miðhluta og norður Alaska var meira útstreymi á CO2 og metani úr jarðveginum, en venjulegt getur talist. Sem dæmi var mikið streymi á metani úr mýrum Innoko víðáttunnar og urðu mæligildin á tímabili um 650 ppb hærri en bakgrunnsgildin.
Líklega munu áframhaldandi rannsóknir á sífreranum auka skilning okkar á því hvort einhvern vendipunkt (e. tipping point) er að finna í sífreranum, þ.e. hvort hætt sé við að hlýnunin verði það mikil að ekki verði aftur snúið og að sífrerinn taki til við að auka á gróðurhúsaáhrifin óháð okkur mönnunum.
Víða streymir metan
Metan sreymir víða úr jarðlögum, meðal annars frá landbúnaði og nú nýlega hefur orðið vart við mikið uppstreymi af sjávarbotni norður af Síberíu (frétt á RÚV). Styrkur metans í andrúmsloftinu hefur verið að aukast jafnt og þétt og er nú orðinn 1800 ppb (parts per billion) en fyrir iðnbyltinguna var styrkur þess í kringum 700 ppb. Eins og kemur fram í fréttinni um uppstreymið norður af Síberíu, þá er talið að fyrir um 55 milljónum ára (PETM – Paleocene Eocene Thermal Maximum) hafi orðið mikið streymi metans úr metangeymum jarðar. Sá atburður jók hitann um nokkrar gráður, auk þess sem mikill fjöldaútdauði varð hjá sjávarlífverum, vegna súrnunar sjávar (sem var vegna auksins CO2 í andrúmsloftinu). Þó sá atburður hafi verið hraður þá er talið að nú séu úthöfin að súrna 10 sinnum hraðar.
Hvort og hvenær streymi metans úr sífrera á landi eða hafsbotni fer að nálgast hættuleg mörk eru upplýsingar sem við höfum varla efni á að bíða eftir – svo alvarlegt er það ef farið verður yfir þá vendipunkta. En víst er að á meðan þjóðir heims ströggla við að finna lausnir til að draga úr losun gróðurhúsalofttegunda þá styttist óhjákvæmilega í þá vendipunkta.
Heimildir og ítarefni
Þessi færsla er að hluta unnin upp úr heimasíðu NASA Jet Propulsion Laboratory: Is a Sleeping Climate Giant Stirring in the Arctic?
Heimasíða CARVE
Schaefer o.fl. 2011 í tímaritinu Tellus: Amount and timing of permafrost carbon release in response to climate warming
Tengt efni á loftslag.is
