Een nieuwe gezamenlijke studie heeft de interacties tussen struiken en sneeuw in het noordpoolgebied onderzocht om een ​​beter begrip te krijgen van de toendra in het verre noorden en het uitgestrekte permafrostsysteem. Inclusief uitgebreide in situ observaties, Wetenschappers van Los Alamos National Laboratory hebben hun theorieën getest met een nieuw 3D-computermodel en bevestigden dat struiken kunnen leiden tot aanzienlijke degradatie van de permafrostlaag die tienduizenden jaren bevroren is gebleven. Deze interacties zorgen voor een toename van de lozingen van zoet water in rivieren, meren en oceanen.

"Het noordpoolgebied vergroent actief, en struiken bloeien over de toendra. Terwijl isolerende sneeuw zich ophoopt bovenop hoge struiken, het zorgt voor een aanzienlijke opwarming van de aarde, " zei Cathy Wilson, Los Alamos-wetenschapper over het project. "Als de trend van toenemende vegetatie in het noordpoolgebied zich voortzet, we zullen waarschijnlijk een sterke toename van de aantasting van de permafrost zien."

Het team onderzocht interacties tussen struiken, permafrost, en ondergrondse gebieden die taliks worden genoemd. Taliks zijn niet-bevroren grond in de buurt van permafrost veroorzaakt door een thermische of hydrologische anomalie. Sommige tunnelachtige taliks die "door taliks" worden genoemd, strekken zich uit over dikke permafrostlagen.

Resultaten van de Los Alamos-studie gepubliceerd in Brieven voor milieuonderzoek onthulde deze week dat door taliks ontwikkeld waar sneeuw vastzat, verwarmde de grond en creëerde een weg voor water om door diepe permafrost te stromen, het ontdooien aanzienlijk stimuleren en waarschijnlijk de stroom van water en opgeloste koolstof naar rivieren vergroten, meren en de oceaan. Computersimulaties toonden ook aan dat de ontdooide actieve laag abnormaal dieper in de buurt was door taliks, en dat verhoogde struikgroei deze effecten verergert. Opmerkelijk, het team trok opwarmingstrends af van de weergegevens die werden gebruikt om simulaties aan te sturen, daarmee werd bevestigd dat de interacties tussen struiken en sneeuw degradatie veroorzaakten, zelfs als er geen opwarming was.

Het Los Alamos-team en medewerkers van het Department of Energy (DOE) Office of Science's Next-Generation Ecosystem Experiments Arctic-programma, die dit project financiert, gebruikte een nieuw door Los Alamos ontwikkeld fijnschalig model, de geavanceerde terrestrische simulator (ATS). Het bevat bodemfysica en legt de dynamiek van de permafrost vast. Het team testte herhaaldelijk de resultaten tegen experimentele gegevens van het Seward-schiereiland in Alaska.

"Deze simulaties van de vorming van talik geven aanwijzingen waarom we een toename van de winterafvoer in het noordpoolgebied zien, " zei Los Alamos, postdoctoraal onderzoeksmedewerker Elchin Jafarov, eerste auteur op papier.

Dit model is het eerste dat laat zien hoe sneeuw en vegetatie op elkaar inwerken om de hydrologie van de permafrost te beïnvloeden met door middel van talikvorming op een helling, die veel voorkomt in het terrein van Alaska. Het team, waaronder medewerkers van het Oak Ridge National Laboratory en de University of Alaska, onderzocht hoe snel taliks zich ontwikkelden op verschillende permafrostdiepten, hun impact op de hydrologie en hoe ze de continue permafrost onderbraken en veranderden.