Исследование: потепление на 2°C усиливает поглощение углерода в Арктике, но ослабляет в Альпах

Типичный арктический тундровый ландшафт с многолетней мерзлотой. Автор: Ли Пэн

Вечная мерзлота, грунт, остающийся замороженным не менее двух лет и лежащий в основе холодных арктических и альпийских регионов Северного полушария, покрывает около 17% поверхности суши и хранит примерно треть мирового запаса органического углерода в почве.

Поскольку изменение климата вызывает таяние этой мерзлоты, потенциальное высвобождение парниковых газов (ПГ) вызывает опасения о пересечении переломного момента, который запустит необратимую положительную обратную связь, ускоряющую потепление. Ключевым безответным вопросом оставалось, смогут ли эти экосистемы сохранить свою роль как поглотитель ПГ в более теплом мире.

Исследование, опубликованное в Science Advances под руководством ученых из Института физики атмосферы Китайской академии наук, дает важный ответ. Работа показывает, что потепление примерно на 2°C усиливает поглотитель ПГ в арктических экосистемах вечной мерзлоты. Однако этот выигрыш существенно компенсируется ослаблением поглотителя ПГ в альпийских регионах с вечной мерзлотой.

Оценка чистой реакции ПГ в вечной мерзлоте печально известна своей сложностью из-за сильной пространственной неоднородности этих ландшафтов.

«Мы интегрировали данные с 1090 независимых участков с измеренными реакциями диоксида углерода (CO₂), метана (CH₄) и закиси азота (N₂O) на экспериментальное потепление по всем регионам вечной мерзлоты Северного полушария», — сказал Бао Тао, первый автор исследования, который руководил синтезом данных.

Исследование выявило ключевые региональные различия, определяющие этот баланс:

• Альпийская вечная мерзлота: Находящиеся на больших высотах и более низких широтах, эти экосистемы имеют естественно низкое содержание почвенной влаги. Потепление вызывает дальнейшее высыхание почвы, что существенно ослабляет поглощение углерода посредством фотосинтеза и ускоряет выбросы углерода.
• Арктическая вечная мерзлота: Эти экосистемы с более влажными почвами и густой растительностью поддерживают более высокое поглощение CO₂. Потепление увеличивает влажность подповерхностного слоя почвы, дополнительно стимулируя поглощение CO₂ и частично компенсируя выбросы от разложения почвенного углерода. Основная проблема здесь — значительное увеличение выбросов CH₄ из заболоченных почв.

Исследование также пролило свет на часто упускаемую роль закиси азота (N₂O). Потепление спровоцировало увеличение выбросов N₂O как в альпийских, так и в арктических регионах. Хотя абсолютное количество невелико, таяние вечной мерзлоты высвобождает больше доступного азота в почву, что потенциально может привести к значительному увеличению выбросов N₂O.

Учитывая, что потенциал глобального потепления N₂O примерно в 273 раза выше, чем у CO₂ в столетнем масштабе, даже небольшие увеличения могут оказать непропорционально большое влияние на климат.

«Сохранение дополнительного потепления ниже 2°C в регионах вечной мерзлоты может помочь избежать широко распространенной положительной обратной связи мерзлота-климат в целом», — сказал Сюй Сиянь, автор-корреспондент исследования. «Однако меры по смягчению потепления в экосистемах альпийской вечной мерзлоты неотложны для сохранения их хрупкого поглотителя углерода».

МГЭИК выделила обратные связи мерзлота-климат как основную неопределенность в глобальных углеродных бюджетах.

«Мы стремимся раскрыть закономерности и механизмы реакции парниковых газов на потепление в экосистемах вечной мерзлоты, предоставляя критически важные данные для улучшения климатических прогнозов», — сказал Цзя Гэнсуо, соавтор исследования.

Больше информации: Tao Bao et al, Climate-carbon feedback tradeoff between Arctic and alpine permafrost under warming, Science Advances (2025). DOI: 10.1126/sciadv.adt8366. www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adt8366

Источник: Chinese Academy of Sciences