Проседание почвы под озерами вдвое увеличит выбросы парниковых газов от таяния вечной мерзлоты

Экологи обнаружили, что повышение концентрации атмосферного метана в результате таяния вечной мерзлоты происходит не только в процессе медленного размораживания почвы по всей поверхности, но также и в результате резких процессов при образовании термокарстовых озер. Проседание грунта при формировании этих озер приводит к размораживанию почвы на глубине до 15 метров и, по оценкам ученых, такие процессы более чем в два раза увеличивают количество парниковых газов, образующихся от таяния многолетней мерзлоты. При оценке будущих изменений климата этот эффект должен быть в явном виде учтен в компьютерных моделях, пишут ученые в Nature Communications.

Известно, что постепенное таяние вечной мерзлоты может привести к появлению в грунтовых водах и почве дополнительных веществ, которые сейчас находятся в замороженном состоянии. Если в данный момент температура грунта в этих областях в течение всего года не поднимается выше нуля градусов, то в результате глобальных изменений климата среднегодовая температура может подняться и лед станет частично таять, высвобождая находящиеся в нем химические вещества. Например, недавно геологи обнаружили, что в результате подобных процессов в почве может оказаться большое количество ртути, что нанесет ущерб экосистемам Северного полушария.

Еще одно важное следствие таяния вечного льда — изменение в углеродном цикле многолетней мерзлоты: в результате размораживания почвы в атмосфере может увеличиться количество углекислого газа и метана. Это происходит за счет того, что углерод, который содержится в почве, после разморозки становится доступным для микроорганизмов и попадает таким образом в глобальный углеродный цикл. А это сразу приводит к увеличению углерод-содержащих газов в атмосфере. При увеличении его концентрации в атмосфере, Земля будет значительно хуже рассеивать тепло, что приведет дополнительному увеличению температуры атмосферы, создавая таким образом цикл с положительной обратной связью: увеличение температуры увеличит концентрацию метана, а он в свою очередь еще больше поднимет температуру.

Эффект, связанный с постепенным таянием вечной мерзлоты, изучен довольно хорошо, однако группа экологов из США и Германии под руководством Кейти Уолтер (Katey Walter Anthony) из Аляскинского университета в Фэрбенксе обратила внимание на выбросы парниковых газов, которые образуются в результате еще одного явления — резкого таяния вечной мерзлоты при формировании термокарстовых полярных озер. Такие озера образуются в результате резкого проседания грунта на глубину до 15 метров после таяния льда и приводят к размораживанию довольно глубоких слоев почвы.

Ученые проанализировали более сотни термокарстовых озер на Аляске и в Сибири с помощью полевых измерений, радиоуглеродного анализа и спутниковых данных и оценили количество метана, которое образовалось в результате резкого таяния вечной мерзлоты под этими озерами. Механизм в данном случае аналогичный тому, который реализуется при постепенном таянии многолетнего льда вблизи поверхности: растаявшая почва становится источником углерода, который попадает в глобальный геохимический цикл, и преобразуется бактериями в метан. Только этот процесс происходит не медленно по всей поверхности, а резко, на достаточно большой глубине (до 15 метров) и лишь в отдельных точках.

Используя полученные данные в качестве исходных условий для климатического моделирования, ученые сравнили возможный суммарный объем парниковых газов от резкого таяния многолетнего льда с количеством метана, который образуется из-за медленного таяния. Оказалось, что вне зависимости от сценария выбросов механизм резкого таяния приводит к образованию примерно 27 мегатонн метана в год. Относительный вклад этого эффекта варьируется в зависимости от предполагаемой скорости климатических изменений, однако в каждой из моделей суммарный эффект от таяния льда увеличивается, как минимум вдвое (в 2,25 раза в случае быстрого потепления и в 2,9 раза — при умеренной скорости климатических изменений).

Экологи отмечают, что полученные ими данные однозначно говорят о необходимости учета этого явления при моделировании климатических изменений в XXI веке. При этом, по оценкам ученых, этот эффект в течение ближайшего века останется необратимым. 

Стоит отметить, что метан участвует в большом количестве циклов с положительной обратной связью, приводящих к климатическим изменениям. Самый известный из них связан с высвобождением метана, который в форме гидратных комплексов в связанном состоянии находится на океанском дне. Другой пример похожего цикла — увеличение концентрации метана в результате процессов пищеварения крупного рогатого скота, в частности коров. Ученые обнаружили, что повышение температур приводит к снижению качества корма, при его переваривании выделяется больше метана, а он приводит к еще большему росту температуры

Александр Дубов