Een belangrijke onzekerheid in klimaatprojecties is de hoeveelheid koolstof die wordt uitgestoten door de ontdooide permafrost in het noordpoolgebied. Plantenwortels in de bodem stimuleren microbiële afbraak, een mechanisme dat het priming-effect wordt genoemd. Een internationaal onderzoeksteam onder leiding van Frida Keuper van INRAE ​​en Umeå University en Birgit Wild van de Universiteit van Stockholm toont aan dat alleen al het priming-effect in 2100 een uitstoot van 40 miljard ton koolstof door permafrost kan veroorzaken. De studie werd vandaag gepubliceerd in Natuur Geowetenschappen .

Permafrost is permanent bevroren grond die evenveel koolstof opslaat als in alle planten op aarde en in de atmosfeer samen. Het oppervlak van de permafrost ontdooit in de zomer, waardoor het planten- en bodemleven kan gedijen. Wanneer micro-organismen ademen, ze stoten broeikasgassen uit. Wetenschappers hebben eerder geanticipeerd dat snel stijgende temperaturen de uitstoot van 50-100 miljard ton permafrost-koolstof in 2100 zullen stimuleren. Bovendien, plantenwortels voeden suiker aan de micro-organismen in de bodem, die de microben kunnen gebruiken om meer organische stof in de bodem af te breken - het priming-effect - wat resulteert in nog hogere uitstoot van broeikasgassen.

"We kennen het priming-effect al sinds de jaren '50, maar we wisten niet of deze kleinschalige ecologische interactie een significante impact had op de wereldwijde koolstofcyclus, ", zegt onderzoekswetenschapper Frida Keuper van het Franse nationale onderzoeksinstituut voor landbouw, Voedsel en Milieu, INRAE, en met Umeå University, Zweden.

De onderzoekers combineerden kaarten van plantactiviteit en gegevens over het koolstofgehalte in de bodem uit de Northern Circumpolar Soil Carbon Database met een uitgebreid literatuuronderzoek naar priming en plantworteleigenschappen, om het priming-effect in permafrost-ecosystemen en de invloed ervan op de uitstoot van broeikasgassen te schatten.

Ze laten zien dat het priming-effect de microbiële ademhaling in de bodem met 12 procent verhoogt, die het extra verlies van 40 miljard ton koolstof tegen 2100 veroorzaakt in vergelijking met de huidige voorspellingen voor permafrost. Dit komt overeen met bijna een kwart van het resterende "koolstofbudget" voor menselijke activiteiten om de opwarming van de aarde te beperken tot maximaal 1,5°C.

"Deze nieuwe bevindingen laten zien hoe belangrijk het is om kleinschalige ecologische interacties te overwegen, zoals het priming-effect, in de wereldwijde modellering van broeikasgasemissies, " zegt Birgit Wild, assistent-professor aan de Universiteit van Stockholm.