Studies hebben aangetoond dat het noordpoolgebied ongeveer twee keer zo snel opwarmt als de rest van de wereld, en de bodem bevat tweemaal zoveel koolstofdioxide als de atmosfeer. Uit nieuw onderzoek van de San Diego State University blijkt dat water van smeltende lentesneeuw in de bodem infiltreert en de productie van verse kooldioxide op gang brengt met hogere snelheden dan eerder werd aangenomen.

Dit komt bovenop de ingesloten koolstof die uit de bodem ontsnapt, wat een versnelling van de opwarming betekent die met de huidige meettechnieken niet helemaal wordt verklaard.

SDSU-postdoctoraal fellow Kyle Arndt en ecosysteemecoloog Donatella Zona hebben een aantal jaren de situatie ter plaatse in Utqiagvik (voorheen Barrow) beoordeeld. Alaska en analyseerden hun bevindingen zodra ze terugkeerden naar San Diego.

Het koude seizoen is een essentieel onderdeel van de jaarlijkse koolstofbalans, en er werd aangenomen dat het een verwaarloosbare invloed had op de koolstofproductie.

Door bodemmonsters te analyseren, wat ze ontdekten was dat het niet alleen gevangen broeikasgassen waren die ontsnapten, maar ook waarschijnlijk de verse productie van koolstof tijdens de lentedooi verhoogde.

Gepubliceerd 30 juni in Global Change Biologie , hun studie ontdekte dat koude dooi verantwoordelijk is voor bijna de helft van de koolstofemissies, wat de opname of absorptie van koolstofdioxide door de vegetatie in de zomer kan compenseren. Hun bevindingen vullen een leemte op in gegevens die al lang bestaan, omdat strenge winters en lentes het noordpoolgebied moeilijk toegankelijk maakten om studies uit te voeren.

"Eerder hadden we deze gegevens niet, maar nu we dat doen, we zien dat deze ecosystemen snel opwarmen, "Zei Arndt. "Veel modellen voorspellen al dat het noordpoolgebied zal veranderen in een CO ₂ bron, maar ze onderschatten mogelijk de omvang van de bron als dit lenteproces niet in aanmerking wordt genomen."

Arndt, eerste auteur van het artikel, begon Utqiagvik te bezoeken in de zomer van 2016 om apparatuur te onderhouden die was opgezet door SDSU-ecoloog Walter Oechel, die al bijna 40 jaar op deze Arctische locaties werkt.

Met behulp van eddy-covariantie, een techniek om de koolstofdioxidebeweging tussen de bodem en de atmosfeer en de grond- en luchttemperatuur te meten, bodemwarmteflux en sneeuwdiepte, Arndt heeft fluxen gemeten.

Warmteflux is de energie die wordt overgedragen per oppervlakte-eenheid gedurende een bepaalde tijdsperiode, en het is een uitdaging om het te verzamelen tijdens de bevriezing. Arndt "kwam op het idee om het te meten tijdens het smelten van de lentesneeuw, voortbouwend op de noodzaak om een ​​leemte in de gegevens over de Arctische warmtestromen in het koude seizoen op te vullen, ' zei Zona.

Arndt werkte ook samen met SDSU-microbioloog David Lipson die bodemmonsters verzamelde, wat hem en Zona hielp de fysieke eigenschappen van de bodem tijdens het lente- en herfstseizoen te begrijpen.

Arndt stelde vast dat verse CO ₂ de productie vond plaats toen "we luchtbellen vonden in het midden van de bodemkern waardoor de gesmolten sneeuw naar binnen kon stromen. De gesmolten sneeuw is rijk aan zuurstof, wat helpt bij de productie van koolstofdioxide."

IJzer is een van de vele mineralen die de bodem bevat. Hun analyse toonde aan dat het ijzer volledig geoxideerd was, wat alleen kan gebeuren als verse zuurstof in de bodem zich bindt met het ijzer en het oxideert. De onderzoekers vonden een gestage stijging van CO ₂ emissies tijdens deze ontdooiperiode, wat verder wijst op het plaatsvinden van productie op dit moment.

Eenvoudigere modellen van data-analyse missen mogelijk de snelle opwarming die optreedt als gevolg van het smelten van sneeuw, wanneer er een snelle toevoer van zuurstof is die tot de opwarming leidt.

"Er gebeurt veel meer in de bodem dan we eerder dachten, "Zei Arndt. "De natuur is efficiënt omdat het lichtere verbindingen afbreekt bij voorkeur boven zwaardere, unieke isotopensignaturen creëren, een beetje zoals vingerafdrukken. Door naar isotopen te kijken, we kunnen zien hoe lang de verbindingen daar zijn geweest en de bron van de uitgestoten koolstof."

Arndt en Zona zijn van plan zich hierna te concentreren op isotopenanalyse, om de ouderdom van de verbindingen in de monsters te reconstrueren, en de langere schaal implicaties van deze resultaten.

"We zullen op zoek gaan naar langetermijntrends in de uitstoot van kooldioxide en hoe de warmtestromen het afgelopen decennium zijn veranderd, ' zei Zona.