De terugkoppeling tussen een opwarmend klimaat en een versnelde afgifte van koolstof die momenteel is ingevroren in de permafrost rond het noordpoolgebied, is een van de grote uitdagingen in het huidige klimaatonderzoek. Een studie die deze week is gepubliceerd in de Proceedings van de National Academy of Sciences door een team van onderzoekers onder leiding van de Universiteit van Stockholm gebruikte koolstofdatering van koolstof in vier grote Siberisch-Arctische rivieren om de patronen van oude koolstofafgifte uit permafrost in Noord-Eurazië te lokaliseren.

Arctische permafrost en veengebieden vormen bevroren reuzen van de wereldwijde koolstofcyclus. In de bovenste meters, de Arctische permafrost slaat bijna twee keer zoveel koolstof op als atmosferische CO ₂ en meer dan 200 keer zoveel als methaan in de atmosfeer. De grote hoeveelheden momenteel slapende permafrostkoolstof kunnen in toenemende mate worden ontdooid en gemobiliseerd naarmate de klimaatopwarming vordert - en kan dan extra CO ₂ en methaan in de atmosfeer om de klimaatopwarming te versnellen. Deze klimaat-koolstoffeedback is moeilijk te beoordelen, aangezien de dooi van de permafrost sterk verschilt in het Noordpoolgebied en de gegevens uit afgelegen gebieden beperkt zijn. De nieuwe studie biedt een nieuwe invalshoek door het radiokoolstofsignaal van grote rivieren te gebruiken om permafrostdooi en koolstofmobilisatie in hun stroomgebieden te begrijpen.

"Rivieren transporteren koolstof uit verschillende bronnen in hun stroomgebieden, inclusief koolstof gemobiliseerd door ontdooiende permafrost of instortende turf, evenals koolstof van het bodemoppervlak. Radiokoolstofdatering helpt ons koolstof te onderscheiden van deze verschillende bronnen, " zegt Birgit Wild, onderzoeker aan de Universiteit van Stockholm en hoofdauteur van de studie.

Oude koolstof die duizenden jaren in diepe permafrost of veenafzettingen is bewaard, bevat dus minder radiokoolstof dan moderne koolstof aan het bodemoppervlak. Het team van onderzoekers berekende de flux van permafrost en turfkoolstof in de grote Siberische rivieren Ob, Jenise, Lena en Kolyma door een database van radiokoolstof in verschillende afzettingen te combineren met monitoring van radiokoolstof in de rivieren gedurende tien jaar en alle seizoenen.

De studie toont aan dat permafrost en veenkoolstof slechts 12% van de opgeloste organische koolstof in deze rivieren uitmaakten, maar tot meer dan de helft van de deeltjesvormige organische koolstof. Seizoensverschillen suggereren dat geleidelijke dooi van de seizoensgebonden bevroren actieve laag en van oppervlaktepermafrost de belangrijkste bron is van permafrost en turf afgeleide koolstof in opgeloste vorm, terwijl dat in deeltjesvorm voor een groot deel voortkomt uit de ineenstorting van diepere afzettingen die duizenden jaren geleden zijn gevormd. Verschillen in de relatieve hoeveelheden opgeloste versus deeltjes permafrost en veenkoolstof tussen rivieren waren consistent met verschillen in het type en de omvang van permafrost in hun stroomgebieden.

"Het radiokoolstofsignaal van met name deeltjesvormige organische koolstof in rivieren kan een gevoelig hulpmiddel zijn om de koolstofafgifte van ontdooiende permafrost in de komende decennia te volgen, " voegt Örjan Gustafsson toe, professor aan de Universiteit van Stockholm en leider van het team.