Многолетняя мерзлота потеряла 144 миллиона тонн углерода в XXI веке

С 2000 по 2020 годы многолетняя мерзлота в северном полушарии выбросила примерно 144 миллиона тонн углерода за счет баланса деятельности экосистем, пожаров, таяния и выноса с латеральными потоками. При этом бюджет углекислого газа в ней остается околонулевым за счет активного поглощения экосистемами, а метан и закись азота поступают напрямую в атмосферу. К таким выводам пришли ученые, впервые посчитав углеродный бюджет многолетней мерзлоты по большому набору данных наблюдений и моделирования. Результаты исследования опубликованы в журнале Global Biogeochemical Cycles.

Порядка 14 миллионов квадратных километров суши в северном полушарии покрыты многолетней мерзлотой — слоем грунта, который промерзает на срок не менее двух лет. Климатические прогнозы говорят, что при повышении среднемировой температуры на каждый градус Цельсия будет таять около четырех миллионов квадратных километров мерзлоты. Это вносит значительную неопределенность в будущее климата: в верхних трех метрах мерзлоты сосредоточено порядка триллиона тонн углерода, который в результате ее таяния может частично перейти в атмосферу. Впрочем, оценки углеродных запасов и потоков из мерзлоты пока остаются разрозненными и во многом неопределенными.

Ученые под руководством Джастина Рэмейджа (Justine Ramage) из Стокгольмского университета посчитали полные бюджеты трех основных парниковых газов (углекислого, метана и закиси азота) в зоне многолетней мерзлоты высоких широт северного полушария за период 2000-2020 годов. Они учитывали не только углеродный баланс наземных экосистем — тайги, тундры и болот, но также вклад латеральных потоков, внутренних водоемов и пожаров. Антропогенные выбросы не были включены. Данные о потоках газов были взяты из более чем 1000 полевых наблюдений, международной базы данных о пожарах и результатов моделирования.

За первые 20 лет XXI века регион распространения многолетней мерзлоты оказался чистым источником выбросов парниковых газов. Местные экосистемы по отношению к углекислому газу проявили себя как место стока и поглотили сотни миллионов тонн углерода, но этот сток был полностью компенсирован потерями углерода в результате пожаров и абразивного разрушения многолетней мерзлоты (нагревающаяся вода топит мерзлоту и уносит заключенное в ней органическое вещество с латеральными потоками). В итоге бюджет CO₂ оказался самым неопределенным: он может составлять от −606 до 661 миллиона тонн в пересчете на углерод, и по всей видимости, близок к нулю. Бюджеты CH₄ и N₂O были положительными и составили 38 миллионов тонн и 670 тысяч тонн в пересчете на углерод и азот соответственно.

Общий баланс углерода за 20 лет при включении латеральных потоков авторы оценили как чистый выброс объемом примерно 144 миллиона тонн, произошедший в основном за счет выбросов метана. Они отметили, что в оценках сохраняется существенная неопределенность, которая может быть уменьшена только за счет кратного роста полевых наблюдений, особенно в труднодоступных и малоизученных ландшафтах.

Потепление зависит не только от выбросов парниковых газов, но и от свойств земной поверхности. Молодые леса значительно активнее ассимилируют атмосферный углерод, чем старовозрастные, но недавно ученые пришли к выводу, что важнее сохранять существующие леса в тропическом поясе, чем сажать новые: после вырубок температура поверхности растет в среднем на 0,5 градуса Цельсия, а после озеленения понижается лишь на 0,1 градуса.