Nagła zmiana klimatu: Górna warstwa gleb arktycznych przestaje zamarzać

W opracowaniu wykorzystano fragment artykułu National Geographic z 12 września 2018 r.

Nikita Zimow, podobnie jak jego ojciec Siergiej, kieruje stacją badawczą, która śledzi zmianę klimatu na raptownie ocieplającym się Dalekim Wschodzie Rosji. Kiedy profesor prowadził ekologiczne zajęcia terenowe ze studentami na północy Syberii, natknął się na niepokojące oznaki, że skuta lodem ziemia rozmraża się o wiele wcześniej, niż powinna. Studenci pobrali próbki gleby w lasach modrzewiowych i na pokrytych mchem pagórkach znajdujących się 320 kilometrów na północ od kręgu polarnego.

W kwietniu Zimow powierzył asystentom wykonanie dodatkowych odwiertów celem potwierdzenia rezultatów wcześniejszej analizy. Podczas penetrowania podłoża okazało się, że faktycznie ma ono strukturę gęstego błota. Naukowiec był oszołomiony. Położona nad Kołymą miejscowość Czerskij, lokalizacja operacji badawczej, to jedno z najzimniejszych miejsc na planecie – nawet późną wiosną tamtejszy grunt podpowierzchniowy powinien być zamrożony.

Każdej zimy w wielu rejonach Arktyki górna, aktywna warstwa gleby lodowacieje. Pod nią zalega wieczna zmarzlina [permafrost, wieczna marzłoć] – część skorupy ziemskiej, która od wielu mileniów nie doświadczyła topnienia. Jednak obszar, na którym temperatury mogą spaść do -30°C, nawiedziły w tym sezonie wyjątkowo obfite opady śniegu. Jego warstwa podziałała jak koc, który zatrzymał nadmiar ciepła pod powierzchnią. Zespół Zimowa ustalił, iż odcinki o głębokości ponad 0,7 metra, które zazwyczaj zamarzają przed świętami Bożego Narodzenia, pozostały brejowate przez całą zimę. Po raz pierwszy grunt izolujący głęboką marzłoć arktyczną nie przeszedł w stan zamrożenia w porze zimowej.

Blisko 20 kilometrów w dół rzeki od miejsca, w którym pracownicy Zimowa rozpoczęli swoje wiercenia, Mathias Goeckede, naukowiec Wydziału Biogeochemii Instytutu Maxa Plancka, każdego lata spędza kilka tygodni na Syberii. Uczony dokonuje tam pomiarów wymiany węgla między ziemią a atmosferą. Dane, które zebrał, pokazują, że w ciągu ostatnich pięciu lat grubość śniegu wzrosła w przybliżeniu dwukrotnie. W tym samym okresie temperatury na głębokości ponad 30 centymetrów skoczyły o około 5°C.

Tysiące kilometrów dalej prof. Władimir Romanowskij z Uniwersytetu Alaski w Fairbanks, dyrektor globalnego programu obserwacji permafrostu, odnotował podobny trend. Nadzorowany przez eksperta monitoring obejmuje rozległe powierzchnie Ameryki Północnej – szczegółowe zapisy pochodzą sprzed ćwierćwiecza, a w niektórych przypadkach są nawet starsze. „Przed rokiem 2014 całkowite zamrożenie warstwy aktywnej następowało w połowie stycznia”, wyjaśnia ekspert. „Przez ostatnie cztery sezony jego termin przesunął się na koniec lutego, a nawet marca. Tempo ocieplenia jest niewiarygodne”.

Podczas tegorocznej zimy w Fairbanks spadło wyjątkowo dużo śniegu i po raz pierwszy w historii warstwa aktywna gleby w dwóch punktach obserwacyjnych w ogóle nie zamieniła się w lód. Konsekwencje tego procesu są natychmiastowe. Po rozmrożeniu drobnoustroje rozkładają materiał organiczny i emitują gazy cieplarniane. Teraz może to trwać przez cały rok – nie tylko w lecie. Poza tym wieczna marzłoć zostaje wystawiona na działanie większej ilości ciepła, dzięki czemu ona również zaczyna topnieć i uwalniać dwutlenek węgla i metan.

Syberia z lotu ptaka

Tegoroczna kondycja aktywnej warstwy gruntów obnaża ograniczenia globalnych modeli klimatycznych. Wyrafinowane programy komputerowe, które prognozują przyszłe scenariusze zmiany klimatu – wykorzystywane często przez decydentów rządowych – zwyczajnie nie mogą uchwycić poważnych przeobrażeń zachodzących w permafroście. „Modele nie radzą sobie z przemianami na skalę krajobrazową, które prowadzą do szybkiej transformacji (dotyczą one typów gleby, roślinności powierzchniowej, topniejącego śniegu i lodu, przepływu wody, czyli wszystkiego, co przyspiesza dezintegrację zmarzliny), powiedział David Lawrence, modelarz podziemnych zlodowaceń w Narodowym Centrum Badań Atmosferycznych w Boulder. „Kiedy symulujemy te zjawiska, istnieje wiele procesów, których modele po prostu nie obejmują. Tymczasem zwielokrotniają one transfer ciepła”, przyznał Daniel Fortier, profesor geografii z Uniwersytetu w Montrealu. „Wszystko dzieje się szybciej, niż się spodziewaliśmy”. Trwające już topnienie wiecznej marzłoci miało rozpocząć się dopiero za kilkadziesiąt lat.

Postscriptum

Wieczna zmarzlina pokrywa około 25% półkuli północnej. Wzrost średniej temperatury Ziemi o 2°C powyżej poziomu sprzed epoki przemysłowej wystarczy, by na przestrzeni dekad roztopić ją w 40% i uwolnić do atmosfery wiele miliardów ton węgla. „Marzłoć zawiera około 1 000 gigaton węgla (1,1 biliona ton), powiedziała Sarah Chadburn z Uniwersytetu w Exeter.

W badaniu opublikowanym 7 marca 2016 r. w Environmental Research Letters, ekspercka ocena sformułowana przez blisko 100 arktycznych naukowców wykazała, że nie pojawią się czynniki mogące zrównoważyć emisje gazów cieplarnianych z permafrostu. Nie istnieje żadne „lokalne” rozwiązanie problemu. „Nie zdołamy przechwycić węgla uwalnianego na powierzchni 10 milionów kilometrów kwadratowych, powiedziała Maria Belke-Bria, członkini francuskiego zespołu z Krajowego Centrum Badań Naukowych, który pracuje na Archipelagu Arktycznym. 

Laboratorium Napędu Odrzutowego NASA poinformowało 21 czerwca 2016 r., że rosnące emisje gazów cieplarnianych w Arktyce mogą pozostać niewykrytymi. Naukowcy nie monitorują zmian koncentracji dwutlenku węgla podczas długich miesięcy zimowych na znacznym obszarze kontynentu.

Rosyjskie ministerstwo ostrzega przed nadchodzącą środowiskową apokalipsą wywołaną przez zmianę klimatu [Moscow Times, 6.09.2018]

Rosyjskie Ministerstwo Zasobów Naturalnych i Środowiska opublikowało 3 września 2018 r. raport, w którym maluje apokaliptyczną przyszłość kraju ze względu na zmianę klimatu. Autorzy ostrzegają przed epidemiami, śmiertelnymi upałami, suszami, pożarami, powodziami, zaburzeniami dostaw energii i wody, wypadkami spowodowanymi przez zniszczoną infrastrukturę. Jeszcze dwa lata temu doradcy klimatyczni Kremla zapewniali, że kraj skorzysta ekonomicznie na łagodnym, liniowym wzroście temperatur – np. otwarte przez cały rok wody Arktyki umożliwiają swobodną żeglugę i tym samym pomnożenie wymiany handlowej. Przyspieszające tempo zmiany klimatu kazało zrewidować wstępne prognozy.

Liczący 900 stron dokument ujawnia, że w latach 2016-2017 liczba zgonów spowodowanych katastrofami ekologicznymi zwiększyła się w Rosji 11-krotnie, temperatury rosną dwa razy szybciej od średniej światowej, koncentracje dwutlenku węgla, metanu i podtlenku azotu osiągnęły w 2017 r. rekordowy poziom (za ten bezprecedensowy od co najmniej 800 000 lat wynik odpowiada wzrost gospodarki i populacji), pod względem emisji gazów cieplarnianych Rosja plasuje się na czwartym miejscu, tuż za Chinami, Stanami Zjednoczonymi i Indiami. Badacze rosyjscy mają 95% pewność, że to działalność człowieka odpowiada za globalne ocieplenie obserwowane od połowy XX wieku.

Więcej o wiecznej zmarzlinie we wpisach: Ocieplenie ziemskiej atmosfery przyspiesza, Dodatnie sprzężenia zwrotne klimatu uruchomione przez silnik cieplny cywilizacji przemysłowej

Opracowanie: exignorant

Ten wpis został opublikowany w kategorii Klimat. Dodaj zakładkę do bezpośredniego odnośnika.