Таяние вечной мерзлоты усиливает выбросы углерода в Арктике

Таяние вечной мерзлоты в Арктике приводит к увеличению выноса древнего углерода в речные системы и далее в океан, что может усиливать глобальное потепление. К таким выводам пришла группа исследователей под руководством Майкла Роулинса из Массачусетского университета в Амхерсте.

Результаты работы опубликованы в журнале Global Biogeochemical Cycles и основаны на моделировании гидрологических процессов на севере Аляски за период с 1980 по 2023 год.

Как следует из исследования, по мере повышения температуры увеличивается глубина так называемого активного слоя — верхнего слоя почвы, который ежегодно оттаивает. Это приводит к вовлечению в водный цикл органического вещества, замороженного в мерзлоте на протяжении тысяч лет.

Высвобождаемый материал попадает в реки в виде растворенного органического углерода, который затем переносится в Северный Ледовитый океан. Часть этого углерода преобразуется в углекислый газ, усиливая парниковый эффект.

По оценке авторов, арктические реки уже играют непропорционально большую роль в глобальном водном и углеродном циклах. При том что на их долю приходится около 1% мирового объема океана, они обеспечивают порядка 11% речного стока, поступающего в Мировой океан.

Моделирование показало, что за последние десятилетия в регионе увеличился как общий объем стока, так и транспорт углерода. Одновременно наблюдается удлинение сезона таяния — теперь он продолжается до конца лета и осени, тогда как ранее завершался раньше.

Согласно прогнозам, в ближайшие десятилетия в Арктике может наблюдаться дальнейший рост гидрологических потоков: сток может увеличиться примерно на 25%, а подземные воды — на 30%. Это приведет к дополнительному вовлечению углерода в водные системы.

Наибольшие изменения зафиксированы на северо-западе Аляски, где преобладают равнинные территории с высоким содержанием органического вещества в почвах. В более горных районах высвобождение углерода выражено слабее.

Авторы подчеркивают, что один из ключевых вызовов — ограниченность прямых наблюдений в Арктике. Для компенсации этого дефицита использовалась модель водного баланса, учитывающая накопление снега, динамику таяния и изменения в структуре мерзлоты.

Отдельное внимание в исследовании уделено влиянию процессов на прибрежные экосистемы. Увеличение поступления пресной воды и органического углерода может изменять соленость, круговорот питательных веществ и структуру пищевых цепей в морских акваториях, включая море Бофорта.

По словам исследователей, поступление растворенного органического углерода из речных систем в океан остается одной из наименее изученных частей глобального углеродного цикла, несмотря на ее потенциально значимое влияние на климат.