Kuzey Kutbu boyunca, manzaraya garip şeyler oluyor.
Birkaç mil kare büyüklüğünde devasa göller birkaç gün içinde ortadan kayboldu. Yamaçlar çöküyor. Buz zengini zemin çökerek, bir zamanlar düz olan manzarayı dalgalı hale getirir ve bazı yerlerde geniş, batık çokgenlerden oluşan geniş alanlar oluşturur.
Bu, yüzeyin altındaki uzun süre donmuş toprak olan permafrost'un çözüldüğünün kanıtı. Bu, üzerinde inşa edilmiş topluluklar ve küresel iklim için kötü haber.
Bir ekolojist olarak, bu dinamik peyzaj etkileşimlerini inceliyorum ve permafrost kaynaklı peyzaj değişiminin zaman içinde hızlandığı çeşitli yolları belgeliyorum. Orada sürmekte olan gizli değişiklikler gelecek için uyarılar içeriyor.
Permafrost nedir?
Permafrost, Kuzey Yarımküre'deki, özellikle Kanada, Rusya ve Alaska'daki arazinin yaklaşık dörtte birini kaplayan, sürekli olarak donmuş topraktır . Çoğu zaman içinde donmuş, uzun zaman önce ölmüş bitki ve hayvanların organik maddesi bakımından zengindir.
Bu donmuş topraklar, binalardaki taşıyıcı destek kirişlerine benzer şekilde bitkili ve bitkisiz yüzeylere stabilite sağlayarak birçok kuzey peyzajının yapısal bütünlüğünü korur.
Sıcaklıklar yükseldikçe ve yağış kalıpları değiştikçe, permafrost ve diğer buz türleri çözülmeye ve çökmeye karşı savunmasız hale gelir. Bu donmuş topraklar ısındıkça, zemin istikrarsızlaşarak binlerce yıldır bu dinamik ekosistemleri hassas bir şekilde şekillendiren iç içe geçmiş kumaşı çözüyor. Kuzey Kutbu'nda artmakta olan orman yangınları riski artırıyor .
Yüzeyin altında aktif olan başka bir şey var ve bu küresel ısınmayı artırıyor . Toprak çözüldüğünde, mikroplar binlerce yıldır donmuş topraklardaki organik maddelerle ziyafet çekmeye başlar.
Bu mikroplar karbondioksit ve metan, yani güçlü sera gazları salmaktadır. Bu gazlar atmosfere kaçarken, iklimi daha da ısıtarak bir geri besleme döngüsü yaratırlar : Daha yüksek sıcaklıklar daha fazla toprağı eritir, mikropların ziyafet çekmesi ve daha fazla sera gazı üretmesi için daha fazla organik madde bırakır.
Kanıt: kaybolan göller
İnsan kaynaklı iklim değişikliğinin kanıtları, permafrost boyutunda artıyor.
Birkaç mil kare büyüklüğünde büyük göllerin ortadan kaybolması, kuzey peyzaj geçişlerinin son modellerinin en çarpıcı örneklerinden biridir.
Göller, daha geniş ve daha derin drenaj kanalları geliştikçe yanal olarak veya gölün altındaki donmamış toprağın permafrost nüfuz edene ve su akıp gidene kadar kademeli olarak derinleştiği taliklerden dikey olarak boşalır.
Artık donmuş bölgelerdeki yüzey suyunun azaldığını gösteren çok büyük kanıtlar var. Uydu gözlemleri ve analizleri, göl drenajının permafrost bozulmasıyla bağlantılı olabileceğini gösteriyor . Meslektaşlarım ve ben bunun daha sıcak ve daha uzun yaz mevsimleriyle arttığını gördük.
Bu içgörü, kuzeybatı Alaska'da son beş yılda rekor düzeyde gözlemlenen en yüksek felaket göl drenajı oranlarının ( permafrost bozulması nedeniyle birkaç gün içinde meydana gelen drenaj) bazılarının ardından geldi .
Göllerin permafrost kapsamında yok olması, su kalitesi ve su mevcudiyeti su kuşları, balıklar ve diğer vahşi yaşam değişimleri için önemli olduğundan, Yerli toplulukların geçim kaynaklarını etkilemesi muhtemeldir.
Slumping tepeler ve çokgen alanlar
Gömülü buzul buzunun çözülmesi ve çökmesi, aynı zamanda, Rusya ve Kuzey Amerika Arktik'inde yamaçların artan oranlarda çökmesine neden olarak toprak, bitki ve molozların yokuş aşağı kaymasına neden oluyor.
Kuzey Sibirya'da yapılan yeni bir araştırma, bozulan arazi yüzeylerinin son yirmi yılda %300'ün üzerinde arttığını buldu. Kuzey ve kuzeybatı Kanada'daki benzer araştırmalar, oradaki çöküşün de daha sıcak ve yağışlı yazlarla hızlandığını buldu.
Düz arazide, buz kamaları gelişebilir ve arazide olağandışı geometrik desenler ve değişiklikler yaratabilir.
Onlarca yıldan yüzyıllara, eriyen kar topraktaki çatlaklara sızarak buz kümeleri oluşturur . Bu takozlar, üstlerindeki zeminde oluklar oluşturarak çokgenlerin kenarlarını oluşturur . Poligonal özellikler , kuruyan çamurlukların diplerinde görülene benzer şekilde, donma-çözülme işlemi sonucunda doğal olarak oluşur . Buz takozları eridikçe, yukarıdaki zemin çöker.
Aşırı soğuk, yüksek Arktik ortamlarında bile, yalnızca birkaç alışılmadık derecede ılık yazın etkileri , manzara yüzeyini önemli ölçüde değiştirebilir, daha önce düz olan araziyi dalgalı hale getirebilir, çünkü yüzey aşağıdaki topraktaki buzun erimesiyle çöküntülere batmaya başlar. İklim ısınmasına tepki olarak genel buz kama çözülme oranları arttı .
Birçok Kuzey Kutbu bölgesinde, bu çözülme orman yangını tarafından da hızlandı . Yakın tarihli bir çalışmada, meslektaşlarım ve ben , Arctic permafrost bölgelerindeki orman yangınlarının, yangından sonraki seksen yıla kadar donmuş arazinin çözülme ve dikey çökme oranını artırdığını bulduk. Hem iklim ısınması hem de orman yangını rahatsızlığının gelecekte artacağı tahmin edildiğinden, kuzey manzaralarındaki değişim oranını artırabilirler.
Son iklim ve çevresel değişikliğin etkisi, ova boreal ormanındaki daha düşük enlemlerde de hissedildi. Orada, buz zengini permafrost platoları - bitişik sulak alanların üzerinde yükselen yüksek permafrost adaları - Alaska , Kanada ve İskandinavya'da hızla bozuldu . Sazlar, çalılar ve sulak alanlara batan ağaçlarla dolu kargo gemileri gibi görünebilirler.
Neden fark eder?
Soğuk sıcaklıklar ve kısa büyüme mevsimleri, kuzey ekosistemlerinde ölü bitkilerin ve organik maddelerin ayrışmasını uzun süredir sınırlamıştır. Bu nedenle, küresel toprak organik karbonunun yaklaşık %50'si bu donmuş topraklarda depolanır.
Bugün gördüğümüz ani geçişler - göllerin kurumuş havzalara dönüşmesi, çalı tundralarının göletlere dönüşmesi, ova boreal ormanlarının sulak alanlara dönüşmesi - sadece gömülü permafrost karbonun ayrışmasını hızlandırmakla kalmayacak, aynı zamanda yer üstü bitki örtüsünün çöktüğü için ayrışmasını da hızlandıracaktır. suya doymuş ortamlar.
İklim modelleri, bu tür geçişlerin etkilerinin korkunç olabileceğini öne sürüyor . Örneğin, Nature Communications'da yayınlanan yakın tarihli bir modelleme çalışması, permafrost bozulmasının ve buna bağlı peyzaj çöküşünün, yüzyılın sonuna kadar güçlü bir ısınma senaryosunda karbon kayıplarında 12 kat artışla sonuçlanabileceğini öne sürdü.
Bu özellikle önemlidir, çünkü permafrost'un bugün atmosferin iki katı kadar karbon tuttuğu tahmin edilmektedir. Permafrost derinlikleri büyük ölçüde değişir, Sibirya'nın bazı bölgelerinde 3.000 fit'i ve kuzey Alaska'da 2.000 fit'i aşar ve güneye doğru hızla azalır. Fairbanks, Alaska, ortalama 300 fit (90 metre) civarındadır. Çalışmalar, dünya mevcut ısınma yörüngesinde kalırsa , 3 metre veya daha az derinlikteki sığ permafrostların çoğunun büyük olasılıkla çözüleceğini ileri sürdü.
Yaralanmalara hakaret eklemek için, oksijenden yoksun su dolu ortamlarda mikroplar , atmosferde uzun süre kalmasa da, gezegeni ısıtmada karbondioksitten 30 kat daha etkili olan güçlü bir sera gazı olan metan üretir.
Permafrost'un çözülmesinin iklim için ne kadar büyük bir problem haline geleceği açık bir sorudur. Artık sera gazı saldığını biliyoruz. Ancak permafrost erimesinin nedenleri ve sonuçları ve ilgili peyzaj geçişleri aktif araştırma sınırlarıdır .
Kesin olan bir şey var: Daha önce donmuş olan arazilerin çözülmesi, önümüzdeki yıllarda yüksek enlemlerdeki ekosistemlerin çehresini değiştirmeye devam edecek. Bu bölgelerde yaşayan insanlar için, çöken arazi ve istikrarsızlaşan toprak, çöken yollar ve batan binalar dahil olmak üzere riskler ve maliyetlerle yaşamak anlamına gelecektir.
Assistant Professor in Plant Biology & Geography, University of Illinois at Urbana-Champaign
