Северные широты нагреваются в два-четыре раза быстрее, чем вся планета в целом. Это приводит к таянию древней мерзлоты, которая хранит в себе колоссальные запасы органики. В почвах этих регионов сосредоточена примерно треть всего органического углерода мира. Некоторые его залежи оставались в замороженном состоянии десятки тысяч лет. Теперь же, под воздействием высоких температур, они начинают оттаивать, запуская процессы разложения и выброса парниковых газов.

 

Почему старые климатические модели оказались неточными

Долгое время исследователи считали, что северные экосистемы будут оставаться «поглотителями» углерода на протяжении всего XXI века. Логика была проста: потепление стимулирует рост растений, которые активно поглощают углекислый газ из атмосферы. Этот естественный механизм должен был, по расчетам, перекрывать выбросы от тающей почвы. Однако новое исследование, опубликованное в журнале Science Advances, показывает, что реальность окажется гораздо суровее.

Основная проблема крылась в самих моделях. Большинство из них учитывали углерод только в верхнем слое почвы — на глубине до трех метров. При этом глубинные горизонты, где сосредоточены огромные запасы органики, полностью игнорировались. Кроме того, упрощенно рассчитывалось и то, как именно формировался состав почв в течение последнего ледникового периода и голоцена.

 

Глубина залегания органических веществ

Специалисты обновили модель ORCHIDEE-MICT, заставив ее учитывать глубокие слои вечной мерзлоты. В результате удалось получить гораздо более реалистичную картину углеродного баланса. Особое внимание уделили двум типам отложений:

• отложениям Юкона и Аляски, известным как едома. Это ледистые породы, богатые органикой, которые могут уходить вглубь на 20 метров;
• северным торфяникам, чья мощность достигает 10 метров.

Авторы работы подчеркивают, что игнорирование таких глубин ведет к серьезному занижению оценок площади распространения мерзлоты. Без учета глубоких горизонтов невозможно понять, как утолщение активного слоя повлияет на разложение веществ в будущем.

 

Прогнозы по изменению климата в XXI веке

Исследователи провели симуляцию климата с 1900 по 2014 год, а затем построили прогнозы до конца столетия. Для этого использовались три различных сценария социально-экономического развития человечества. Во всех случаях результаты оказались тревожными.

Ключевой вывод состоит в том, что северные почвы перейдут из состояния «поглотителя» в состояние «источника» углерода гораздо раньше. Если предыдущие модели отодвигали этот момент на вторую половину века, то новые расчеты указывают на 2050-е годы. То есть переломный момент может наступить уже в ближайшие десятилетия.

Основной вклад в этот процесс вносит постепенное разрушение глубинного углерода. По мере того как активный слой почвы (та ее часть, которая оттаивает летом) становится толще, органическое вещество из глубоких горизонтов получает доступ к кислороду и начинает активно разлагаться.

 

Влияние аномального таяния грунта

В обновленных моделях учли не только плавное таяние, но и так называемые процессы аномального размораживания. К ним относится образование термокарстовых озер. Когда лед в почве тает слишком быстро, земля проседает, и там скапливается талая вода. Температура воды в таких озерах выше, чем у окружающего грунта, что провоцирует дальнейшее таяние мерзлоты по периметру. Возникает положительная обратная связь, которая многократно ускоряет выброс газов.

Несмотря на точность новых данных, ученые признают: модели все еще можно улучшить. В будущем планируется более детально изучить взаимодействие пожаров и мерзлоты, а также точнее описать динамику подземных льдов.

 

Нюансы развития растительности в Арктике

Одним из важных аспектов, который еще предстоит доработать, является изменение видового состава арктической и бореальной флоры. Потепление позволяет деревьям и кустарникам продвигаться на север, что может изменить баланс углерода. Растительность влияет на качество почвы и циклы питательных веществ. Если одни виды будут способствовать большему поглощению CO2, то другие могут, наоборот, ускорить деградацию мерзлоты из-за особенностей корневых систем.

Ссылка на источник: оригинал исследования в Science Advances.

Понимание этих процессов критически важно для всего мира. Вечная мерзлота — это не просто почва на севере. Это гигантское хранилище веществ, которое теперь становится мощным фактором изменения климата. Если глубокие слои углерода начнут активно поступать в атмосферу уже в середине века, человечеству придется столкнуться с гораздо более жесткими климатическими вызовами, чем предполагалось ранее.