PERMA FROST.Το φαινόμενο είναι πολυσύνθετο πλέον και εκρηκτικό. Η απελευθέρωση άνθρακα από την απόψυξη του μόνιμου πάγου.
Είναι το μόνιμο στρώμα πάγου είναι οποιοδήποτε γήινο υλικό (χώμα, ιζήματα και βράχοι) που παραμένει κάτω από τις θερμοκρασίες ψύξης για τουλάχιστον αρκετά συνεχόμενα χρόνια, ενώ πολλές περιοχές μόνιμου πάγου παγκοσμίως έχουν παραμείνει κατά κύριο λόγο παγωμένες τα τελευταία χιλιάδες χρόνια.
Λόγω των χαμηλών ρυθμών αποσύνθεσης σε τόσο χαμηλές θερμοκρασίες, σημαντικές ποσότητες οργανικής ύλης έχουν συσσωρευτεί και ενσωματωθεί σε αυτά τα παγωμένα εδάφη. Κατά συνέπεια, στα εδάφη του μόνιμου παγετού σε παγκόσμιο επίπεδο περιέχονται σημαντικά αποθέματα άνθρακα!
Σήμερα το μόνιμο στρώμα πάγου καλύπτει ∼23 εκατομμύρια km2 του πλανήτη, με 13-18 × 106 km2 στην Αρκτική, 1,06 × 106 km2 στο οροπέδιο του Θιβέτ και 16-21 × 106 km2 στις υποθαλάσσιες και ανταρκτικές περιοχές. Η συνολική περιεκτικότητα σε οργανικό άνθρακα όλων των εδαφών του μόνιμου πάγου στο βόρειο ημισφαίριο εκτιμάται ότι κυμαίνεται μεταξύ 1.460 και 1.700 Gt C, σχεδόν διπλάσια ποσότητα άνθρακα από αυτή που βρίσκεται σήμερα στην ατμόσφαιρα. Σε παγκόσμια κλίμακα, ο άνθρακας του μόνιμου πάγου αντιπροσωπεύει περίπου το ένα τρίτο του συνολικού παγκόσμιου άνθρακα του εδάφους εντός των ανώτερων 3 μέτρων.
Η αύξηση της παγκόσμιας θερμοκρασίας προκαλεί αύξηση της θερμοκρασίας του μόνιμου πάγου. Οι θερμοκρασίες σε βάθη μόνιμου πάγου 10-20 m κάτω από την επιφάνεια του εδάφους είναι σήμερα 2-3°C υψηλότερες από εκείνες που παρατηρήθηκαν 30 χρόνια πριν (Εικόνα ). Ενώ οι ρυθμοί θέρμανσης του μόνιμου πάγου επηρεάζονται από την επιφανειακή γεωλογία, τη μορφολογία του τοπίου και την περιεκτικότητα σε πάγο στο έδαφος, η θέρμανση παρατηρείται ακόμη και σε βαθιές γεωτρήσεις μόνιμου πάγου σε ολόκληρη την περιπολική περιοχή.
Τις τελευταίες δύο δεκαετίες, η κλιματική κοινότητα έχει
αφιερώσει σοβαρές προσπάθειες για την αξιολόγηση του τρόπου με τον οποίο η
εκτεταμένη απόψυξη του μόνιμου πάγου θα διεγείρει την ανοργανοποίηση της
οργανικής ύλης και τις εκπομπές C, μια πιθανή θετική ανατροφοδότηση του
κλίματος που ονομάζεται ανατροφοδότηση του άνθρακα του μόνιμου πάγου στο κλίμα
(PCF). Αυτή η ανατροφοδότηση εξαρτάται από την κατανόηση του πόσο μεγάλο μέρος
της δεξαμενής άνθρακα του μόνιμου πάγου είναι ευάλωτο στην ανοργανοποίηση, πόσο
γρήγορα θα συμβούν απώλειες άνθρακα του μόνιμου πάγου με την πάροδο του χρόνου,
αν αυτές οι εκπομπές θα απελευθερωθούν ως CO2 έναντι CH4, και το βαθμό στον
οποίο η απώλεια άνθρακα του μόνιμου πάγου μπορεί να αντισταθμιστεί από την
αύξηση της φυτικής βιομάζας μετά την απόψυξη.
Εικόνα που απεικονίζει στοιχεία του χερσαίου τοπίου της περιπολικής Αρκτικής που είναι δυνητικά ευαίσθητα στην κλιματική αλλαγή, όπως
(1) το μόνιμο στρώμα πάγου,
(2) ο πάγος του εδάφους,
(3) οι ρυθμοί ροής των ποταμών,
(4) η απότομη απόψυξη μέσω κατολισθήσεων και διεργασιών μικρής κλίμακας,
(5) η συσσώρευση επιφανειακών υδάτων,
(6) οι πυρκαγιές,
(7) οι μετατοπίσεις των βιοτόπων της τούνδρας,
(8) η θαμνώδης βλάστηση,
(9) τα δάση των βορείων περιοχών,
(10) ο πάγος των λιμνών και
(11) η εποχιακή χιονοκάλυψη.
(b) Παρατηρούμενες ανωμαλίες της θερμοκρασίας του μόνιμου πάγου (σε σχέση με τη γραμμή βάσης του Διεθνούς Πολικού Έτους 2007-2009) με την πάροδο του χρόνου, (c) παγκόσμια έκταση εδαφών μόνιμου πάγου κοντά στην επιφάνεια της γης και (d) προβλεπόμενη μεταβολή της επιφανειακής απορροής στον Αρκτικό Ωκεανό υπό χαμηλά (RCP2.6), μεσαία (RCP4.5) και δυσμενέστερα (RCP8.5) σενάρια εκπομπών. Σχήματα προσαρμοσμένα με άδεια από το Σχήμα 3.10 στο IPCC SROCC Ch 3 (Meredith et al., 2019).
Εκτός από την αύξηση της θερμοκρασίας, οι αλλαγές στα καιρικά πρότυπα, όπως τα αυξημένα ποσοστά βροχόπτωσης, επηρεάζουν επίσης τα ποσοστά απόψυξης του μόνιμου πάγου. Οι παρατηρήσεις δείχνουν ότι οι βροχοπτώσεις σε μεγάλα γεωγραφικά πλάτη μπορεί ήδη να αυξάνονται, και τα κλιματικά μοντέλα προβλέπουν μεγάλη πιθανότητα αύξησης των μελλοντικών βροχοπτώσεων σε μεγάλα γεωγραφικά πλάτη με την κλιματική αλλαγή. Οι υψηλότερες θερμοκρασίες στις περιοχές με μόνιμο πάγο θα μπορούσαν επίσης να ενισχύσουν τη συχνότητα των πυρκαγιών, τόσο απελευθερώνοντας σημαντικό άνθρακα όσο και μεταφέροντας θερμότητα σε βαθύτερα στρώματα μόνιμου πάγου. Ισχυρές ενδείξεις δείχνουν ότι η συχνότητα και η σοβαρότητα των πυρκαγιών αυξάνεται σε όλο τον αρκτικό και βόρειο βορρά. Οι παρατηρήσεις πεδίου έχουν δείξει ότι οι πυρκαγιές μπορούν να λειτουργήσουν ως σημαντικός παράγοντας της περιφερειακής απόψυξης του μόνιμου πάγου, με τη συμβολή της φωτιάς προς την επέκταση της περιοχής θερμοκαρστ (περιοχές όπου η απόψυξη οδηγεί σε καθίζηση του εδάφους) στον δυτικό Καναδά ( Gibson et al., 2018), την Αλάσκα (Y. Chen et al., 2021) και τη Σιβηρία (Yanagiya & Furuya, 2020).
Πυρκαγιές στο Δυτικό Καναδά Μάιος 2023
Η απόψυξη του παγετώνα -και οι συνακόλουθες εκπομπές διοξειδίου του άνθρακα- έχει μερικές φορές χαρακτηριστεί ως ένα ταχείας δράσης στοιχείο καμπής με σημεία καμπής τα οποία, μόλις ξεπεραστούν, θα προκαλέσουν απότομη και σοβαρή αύξηση της θερμοκρασίας. Από την άλλη πλευρά, το μόνιμο στρώμα πάγου εξακολουθεί να θεωρείται ως ένα σχετικά σταθερό στοιχείο του κλιματικού συστήματος σε κλίμακα αιώνα ή ενδεχομένως χιλιετίας. Έτσι, το κατά πόσον ο άνθρακας του μόνιμου πάγου θα αποτελέσει ή όχι σημαντικό παράγοντα για τις απότομες μεταβολές του κύκλου του άνθρακα, πέραν των άλλων συνιστωσών που εξετάζονται εδώ, είναι αμφιλεγόμενο.
Θέρμοκαρστ. Η πλειονότητα της απόψυξης του μόνιμου πάγου θα συμβεί μέσω της πάχυνσης του ενεργού στρώματος, που συχνά αναφέρεται ως σταδιακή απόψυξη του μόνιμου πάγου, επειδή επηρεάζει εκατοστά του επιφανειακού μόνιμου πάγου σχετικά αργά σε μια χρονική κλίμακα δεκαετιών έως αιώνων. Οι διαδικασίες απότομης απόψυξης -ο συλλογικός όρος για την ταχεία διάβρωση, το θερμοκαρστ (απόψυξη που οδηγεί σε καθίζηση, καθίζηση του εδάφους και διάβρωση) και παρόμοια φαινόμενα- οδηγούν σε πιο απότομη έκθεση και απόψυξη του μόνιμου πάγου σε χρονική κλίμακα ημερών έως και ετών. Το θερμοκάρστ μπορεί να επηρεάσει τοπικά μέτρα μόνιμου πάγου σε τέτοιες χρονικές κλίμακες.
Τα τοπία που είναι επιρρεπή σε Thermokarst μπορούν να εμφανιστούν τόσο σε ασυνεχές όσο και σε συνεχές μόνιμο στρώμα πάγου και συχνά συνδέονται με τη συσσώρευση επιφανειακών υδάτων και/ή το λιώσιμο των πάγων του εδάφους που πυροδοτεί ξαφνικές κατολισθήσεις, σχισμές ή καθιζήσεις.
Η απότομη απόψυξη αντιπροσωπεύει μια σημαντική αλλαγή στην κατάσταση του οικοσυστήματος και έχει τη δυνατότητα να επηρεάσει <20% της περιοχής της Αρκτικής. Τέτοιες διεργασίες έχουν επιπτώσεις όχι μόνο στην ευαισθησία στην απόψυξη, αλλά και στους επακόλουθους ρυθμούς απελευθέρωσης άνθρακα. Ο άνθρακας που απελευθερώθηκε από θερμοκαρστικά φαινόμενα, ιδίως σε εδάφη μόνιμου πάγου Yedoma (ένας τύπος μόνιμου πάγου ηλικίας Πλειστόκαινου), έχει επιδείξει ταχείς ρυθμούς βιοαποικοδόμησης, υπογραμμίζοντας τη δυνατότητα σημαντικής απελευθέρωσης άνθρακα από θερμοκαρστικά χαρακτηριστικά. Από την άλλη πλευρά, άλλοι τύποι άνθρακα μόνιμου πάγου, όπως τα μόνιμα παγωμένα εδάφη ηλικίας Ολοκαίνου σε ορισμένους τυρφώνες, έχουν βρεθεί ότι είναι σχετικά ανθεκτικά στην αποικοδόμηση μετά την απόψυξη.
Πηγή άρθρων: https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1029/2021RG000757
https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1029/2021RG000757
