영구 동토층 티핑 포인트의 비가 역적 배출

영구 동토층 티핑 포인트의 비가 역적 배출

Thermokarst 풍경입니다. 크레딧 : A. Balser 북반구의 더 높은 범위의 광대 한 늪지대에 걸쳐 얼어 붙은 땅에는 수십억 톤의 탄소가 들어 있습니다.

지구 온도가 상승함에 따라이“영구 동토”땅은 해동의 위험이 높아져 오랫동안 탄소를 대기로 방출 할 수 있습니다.

갑작스런 영구 동결 해빙은 온난화 세계에서 교차 할 수있는 가장 자주 논의되는“타이핑 포인트”중 하나입니다. 하나, 연구 이 해동이 이미 진행되고 있지만 기후 변화 완화로 인해 느려질 수 있다고 제안합니다.

팁 포인트

이 기사는 변화하는 기후가 지구 시스템의 일부를 갑작 스럽거나 돌이킬 수없는 변화로 이끌 수있는“티핑 포인트”에 관한 일주일 동안 진행된 특별 시리즈의 일부입니다.

그러나 돌이킬 수없는 것은 배출되어 왔고 배출되고있는 탄소의 탈출이다. 영구 동토층에서 방출 된 탄소는 대기 중으로 유입되어 지구 온난화를 악화시킵니다.

요컨대, 북극에서 일어나는 일은 북극에 남아 있지 않습니다.

영구 동토와 지구 기후

영구 동토층은 최소 XNUMX 년 연속 냉동 된 땅입니다. 그 두께는 XNUMX 미터 미만에서 XNUMX 킬로미터 이상입니다. 일반적으로 해마다 해동하고 다시 얼리는“활성 층”아래에 있습니다.

온난 한 기후는이 해마다 얼어 붙은 땅을 위험에 빠뜨립니다. 온도가 상승하면 영구 동토층이 녹아 녹지 않습니다.

냉동실에서 꺼낼 때 아이스 큐브와 냉동 닭고기에 어떤 일이 발생하는지 비교해보십시오. 상온에서 전자는 녹아서 작은 물 웅덩이를 남기지 만 닭은 해동되어 생닭을 남길 것입니다. 결국 그 닭은 분해되기 시작합니다.

이것은 온도가 올라갈 때 영구 동토층에 정확히 일어나는 일입니다. 북반구의 육지의 XNUMX/XNUMX은 영구 동토층으로 지하에 거대한 지하 냉동고처럼 작용하고 엄청난 양의 유기물을 얼게합니다.

영구 동토층 티핑 포인트의 비가 역적 배출 글로벌 영구 동토층지도 국제 영구 동토층. 크레딧 : Brown, J., OJ Ferrians, Jr., JA Heginbottom 및 ES Melnikov, eds. 1997. 영구 동토 및 빙상 상태의 Circum-Arctic지도. 워싱턴 DC : 에너지 및 광물 자원에 대한 Circum-Pacific Council과 협력하여 미국 지질 조사. Circum-Pacific Map Series CP-45, 스케일 1 : 10,000,000, 1 매.

이 유기 물질은 토양에 축적되어 수천 년 전에 영구 동토층으로 얼어 붙은 죽은 식물, 동물 및 미생물의 잔재를 포함합니다.

영구 동토층 티핑 포인트의 비가 역적 배출 알래스카 폭스 근처의 영구 동토층 터널에서 고대 뼈 (왼쪽 ​​이미지)와 유기물 (오른쪽 이미지)을 포함한 영구 동토층. 크레딧 : C. Schädel

북극의 기온이 두 배 빠름 세계 평균으로. 이로 인해 여러 지역에서 영구 동토층이 녹아 새로이 깨어 난 미생물이 유기 물질을 분해하여 대기 중으로 CO2 또는 메탄을 방출하게되었습니다.

두 가스 모두 온실 가스이지만 메탄은 한 세기에 걸쳐 이산화탄소보다 28-36 배 더 강력합니다. 그러나 대기에는 메탄보다 많은 CO2가 있고 메탄은 약 2 년의 시간 단위로 CO2로 산화됩니다. 따라서 장기적인 기후 변화에 중요한 것은 대기 중 이산화탄소 농도의 변화입니다.

영구 동토층에서 탄소 방출

그렇다면 미래 탄소 배출에서 영구 동토층은 어떤 역할을합니까? 그리고 빠른 해동을 유발할 수있는 티핑 포인트가 있습니까?

과학자들은 추정 대기에서 순환하는 것보다 영구 동토층에 저장되는 탄소의 약 1460 배가 이것은 약 1600 ~ XNUMX 억 톤의 탄소입니다.

그것의 대부분은 현재 동결되어 보존되지만, 소량이라도 대기 중으로 방출된다면, 배출량은 크게 될 것입니다. 삼림 벌채와 같은 다른 환경 플럭스.

이것은 여전히 ​​약 하나입니다 규모의 순서 금세기 말까지 화석 연료에서 발생하는 배출량보다 적습니다. 그럼에도 불구하고 대기에 추가되는 모든 추가 CO2 분자 나 메탄은 기후 변화를 가속화하고 지구 전체와 기후에 영향을 미칩니다.

영구 동토층 티핑 포인트의 비가 역적 배출빙판이 많은 붕괴 영구 동토층. 크레딧 : A. Balser

우리의 현재 지식으로 영구 동토층으로부터의 탄소 방출은 점진적이고 지속적인 과정이다 대기에 탄소를 지속적으로 첨가하여 온난화를 더욱 강화시킵니다.

영구 동토층 내의 유기물이 분해되어 CO2와 메탄을 방출하면 회수 할 수 없습니다. 이런 의미에서 영구 동결 해빙은 돌이킬 수 없으며, 티핑 포인트 정의 조건 중 하나를 충족합니다.

그러나, 최근의 연구 온도 상승이 느려지고 멈 추면 영구 동토층 해동도 느려질 것입니다 – 따라서 잠재적으로 중지 추가 배출 제한. 그럼에도 불구하고 시간이 좀 걸릴 것입니다. 영구 동토 해빙은 무거운화물 열차와 비슷합니다. 일단 이동하면 즉시 멈출 수 없습니다. 그리고 브레이크를 밟은 후에도 잠시 동안 계속 굴러갑니다. 연구 영구 동결 해동이 느려지더라도 수십 년에서 수백 년 동안 배출이 계속 될 수 있다고한다.

이는 그린란드 빙상의 녹는 것과 같은 일부 티핑 포인트의 경우처럼 영구 동토층 전체가 완전히 새로운 상태로 바뀌지 않았 음을 시사한다. 그 결과, 지구 온난화가 더 이상 발생하지 않도록 추가 배출을 막을 수있었습니다.

그러나 일이 서서히 영구 동결 해빙은 북극의 여러 지역에서 이미 관찰되었습니다. 그리고 최근에 해양 및 냉동 지구에 대한 특별 보고서기후 변화에 관한 정부 간 패널 (IPCC)에 따르면, 금세기 온난화는 영구 동토층으로부터 상당한 배출을 야기 할 것입니다.

“2100 년이되면 표면 근처 영구 동토층 면적이 2 ~ 66 % 감소합니다. RCP2.6 30 ~ 99 % RCP8.5. 이것은 기후 변화를 가속화 할 수있는 잠재력을 가지고 RCP10를 위해 이산화탄소와 메탄으로 100에서 2의 기가 톤의 탄소를 대기로 방출 할 수있다.”

영구 동토층 탄소 방출에 확실성을 추가하는 방법

영구 동토층 탄소의 기후 변화에 대한 궁극적 인 기여는 다양한 요인에 따라 달라진다. 예를 들어, 탄소 중 얼마나 많은 양이 CO2 나 메탄으로 나오는지, 식물과 나무가 추가 탄소 배출량을 상쇄 할 수있는 양은 얼마인가.

영구 동토층 분해는 점진적인 하향식 해동 또는 해동 토양의 갑작스러운 붕괴로 발생할 수 있습니다. 두 공정 모두 탄소를 대기로 방출합니다. 점진적 해동은 대기 온도가 더 높아져 토양이 위에서 아래로 해동되는 반면 갑작스러운 해동은 갑자기 예상치 못하게 발생합니다.

영구 동토층은 최대 80 %의 얼음을 함유 할 수 있습니다. 얼음이 녹 으면 – 토양이 녹지 않아도 얼음이 녹는 것을 기억하십시오 – 땅이 갑자기 무너지고 깊은 층이 기온에 노출됩니다.

접는지면은 "서모 카르스트호수, 녹은 물, 비, 눈으로 가득. 이러한 습한 조건은보다 강력한 온실 가스 메탄의 방출을 촉진 할 수 있습니다.

고지대에서 자연 배수는 영구 동토층 해동 후 더 건조한 토양 조건을 만들어 유기물 분해를 가속화하고 다량의 이산화탄소를 방출합니다. 의 궁극적 인 영향 영구 동토층에서의 탄소 방출이 더 강할 것이다 해동 후에 영구 동토층의 더 큰 비율이 마르면

해빙 후 지형의 일부가 습하거나 건조하게 될지 여부는 빙빙의 분포에 따라 달라 지지만 현재의 얼음 측정은 산발적이며 더 나은 공간적 범위와 최신 측정치에 불과합니다. 급히 필요하다.

영구 동토층의 탄소 균형에서 또 다른 중요한 요소는 식물의 탄소 흡수이다. 문제는 해동 영구 동토층으로부터의 탄소 방출이 식물 성장 증가에 의해 얼마나 상쇄 될 수 있는가이다. 식물은 대기에서 탄소를 흡수하여 신진 대사를 유지하고 유지하는데 사용합니다.

북극의 따뜻한 조건과 모든 관련 변화 식물의 성장을 자극이는 해동 영구 동토층에서 대기에 추가 된 일부 탄소가 식물의 성장 촉진에 의해 흡수됨을 의미합니다. 그러나 식물에 의해 얼마나 많은 탄소가 상쇄 될지는 불분명하고이 과정이 얼마나 지속되는지는 불분명하다.

영구 동토층 탄소 방출의 모델 투영을 개선하는 것은 영구 동토층 해동이 지구 기후에 미치는 전반적인 영향을 결정하는 데 중요합니다. Canadian Arctic의 최근 결과 영구 동토층 해빙은 과학자들이 현재의 모델 예측을 고려했을 때보 다 훨씬 일찍 발생하고 있음을 보여줍니다.

현재 모델은 점진적인 하향식 해동만을 설명하지만 최근 평가 갑작스런 해동과 붕괴 토양은 영구 동토층에서 탄소 배출을 두 배로 늘릴 수 있음을 보여줍니다. 한 가지 분명한 점은 북극의 기온 상승이 적을수록 영구 동토가 얼어 붙을수록 그리고 영구 동토층에 더 많은 탄소가 갇혀있을 것입니다.

메탄 수화물

영구 동토 해동과 같은 호흡에서 종종 언급되는 것은 메탄 수화물"clathrates"라고도합니다. 이것은 대륙 마진 해양 퇴적물에서 또는 영구 동토층 내부와 그 아래에서 저온과 고압에서 형성되는 메탄“얼음”입니다.

특히 우려되는 점은 러시아 북부의 얕은 해안 지역 인 East Siberian Arctic Shelf (ESAS) 아래에 저장된 메탄 수화물입니다. 연구 영구 동토를 해동하면이 메탄이 방출되어 해수에서 거품이 발생하게됩니다. 이로 인해 연구 다량의 메탄의 탈출은“기후 시스템에 치명적인 결과를 초래할 수있다”는 경고 언론 보도 임박한 "메탄 시한 폭탄".

영구 동토층 티핑 포인트의 비가 역적 배출

대화 중 캐롤린 루펠 박사의 수석 과학자 미국 지질 조사국의 가스 수화물 프로젝트그녀는 메탄 수화물이 지구의 메탄 탄소의 XNUMX 분의 XNUMX을 포획하고 일부 침전물이 실제로 지금은 성능이 저하 될 수 있습니다 기후가 따뜻해지면서 그러나 그녀는 말합니다.

가스 수화물 분해 과정에서 방출 된 메탄이 바다에 도달하면 대부분 수돗물의 박테리아에 의해 소비되고 대기에는 도달하지 않습니다. 영구 동토 지역에서는 가스 수화물의 분해가 일반적으로 깊이 묻혀 있기 때문에 영구 동토 해빙은 온실 가스 배출에 더 중요한 요인입니다.”

Ruppel은“해저 영구 동토층 해빙 지역에서 북극 대륙붕에서 상당한 메탄 누출이있을 수있다”고 말했다.연구 플럭스 속도는 아마도 과대 평가되었고 누출되는 메탄의 원인은 가스 수화물을 해동하지 않는 것으로 나타났습니다.” 그녀는 다음을 추가합니다.

영구 동토 관련 수화물은 널리 퍼지지 않고 대기로 쉽게 누출 될 수있는 얕은 메탄 원보다 더 깊게 발생한다”고 말했다.

따라서 최신 연구에 따르면 메탄 폭탄 수화물을 녹이는 것은 수평선에 없습니다. 그러나 영구 동토층의 경우, 과학은 해동이 이미 진행 중이며 방출되는 탄소가 이미 우리의 온난화 기후에 기여하고 있음을 보여줍니다.

저자에 관하여

북부 애리조나 대학교 생태계 과학 및 사회 센터의 조교수 인 Christina Schädel 박사. 또한 데이터 합성 기반 연구 프로그램 인 Permafrost Carbon Network의 수석 코디네이터이자 IACRPC (Interagency Arctic Research Policy)의 Permafrost Collaboration Team 공동 리더입니다.

이 문서는 원래의 등장 카본 브리핑

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