Arctische toendra, een uniek ecosysteem gekenmerkt door permafrost, draagt ​​bij aan ongeveer 45% van alle Arctische methaanbronnen en speelt daarom een ​​belangrijke rol in de wereldwijde koolstofcyclus. De Arctische regio warmt de afgelopen eeuw sneller op dan andere mondiale regio's. Een hogere temperatuur versnelt de afbraak van organische koolstof in permafrostbodems, resulterend in grotere netto methaanemissies.

Echter, vanwege de beperkte beschikbaarheid van gegevens, er zijn nog aardig wat dingen onbekend, bijv. wat zijn de overeenkomsten en verschillen in methaanemissies tijdens dooi in de lente versus vorst in de herfst? Hoe beïnvloeden vries-dooicycli de methaanemissies in de lente- en herfstschouders?

"De overgangsperioden tussen het koude seizoen en het groeiseizoen wanneer de bodem niet volledig bevroren is, wordt 'schouderseizoen' genoemd. '", zei Dr. Bao Tao van het Institute of Atmospheric Physics (IAP) van de Chinese Academie van Wetenschappen (CAS).

Bao is de hoofdauteur van een recent gepubliceerde studie in Global Change Biologie . De studie werd geleid door wetenschappers van IAP, in samenwerking met de Universiteit van Nebraska-Lincoln en het Argonne National Laboratory, ONS..

Het team van Bao ontdekte dat de schouderseizoenen bijdroegen aan ongeveer een kwart van de jaarlijkse totale methaanemissies. "Bodems in de lente- en herfstschouderseizoenen ondergaan herhaalde vries-dooicycli, " zei Bao. "De methaanemissies onder deze complexe processen worden vaak onderschat vanwege een gebrek aan metingen en onbekende mechanismen."

De nieuwe studie wijst op een drie tot vier keer hogere bijdrage van de methaanemissie door bevriezing in de herfst aan de totale jaarlijkse emissie dan die van de dooi in de lente. De bodems hebben een veel hoger vochtgehalte, microbiële en organische koolstof in de herfst bevriezen dan in de lente dooi. Deze omstandigheden bieden een gunstige omgeving voor methanogenenactiviteiten, resulterend in een veel hogere methaanproductie en -uitstoot tijdens de herfstvorst.

"De bodem bevriest geleidelijk uit de toplaag als er ondergrondse methanogenenactiviteiten blijven bestaan. bodemtemperaturen nabij het oppervlak kunnen de vries-dooiprocessen in diepere bodemlagen niet volledig weerspiegelen. De verschillen in vries-dooi- en dooi-vriesprocessen hebben een direct effect op het transport van methaan van de bodem naar de atmosfeer, " zei dr. BAO.

"Deze studie biedt mogelijkheden voor verbeteringen van procesgebaseerde modellen. Het is van cruciaal belang om de methaanemissies tijdens het niet-groeiseizoen verder te evalueren om ons begrip van het methaanbudget en koolstofklimaatfeedback in het noordpoolgebied te verbeteren, " zei Dr. Xu Xiyan, de corresponderende auteur van de studie.