एक Permafrost टिपिंग बिंदु के अपरिवर्तनीय उत्सर्जन

एक Permafrost टिपिंग बिंदु के अपरिवर्तनीय उत्सर्जन

थर्मोकारस्ट परिदृश्य। श्रेय: उत्तरी गोलार्ध की उच्चतर पहुंच वाले ए। बैल्सरआक्रॉस के विशाल दल, जमी हुई भूमि में अरबों टन कार्बन है।

जैसे-जैसे वैश्विक तापमान में वृद्धि होती है, यह "पेरामाफ्रॉस्ट" भूमि पिघलने के खतरे में बढ़ती जा रही है, संभवतः इसके लंबे समय से आयोजित कार्बन को वायुमंडल में जारी कर रही है।

एब्डर्म पेराफ्रॉस्ट थाव सबसे अधिक चर्चित "टिपिंग पॉइंट्स" में से एक है जिसे वार्मिंग दुनिया में पार किया जा सकता है। तथापि, अनुसंधान सुझाव देते हैं कि, जबकि यह विगलन पहले से ही चल रहा है, इसे जलवायु परिवर्तन के शमन के साथ धीमा किया जा सकता है।

ढोने वाला अंक

यह लेख "टिपिंग पॉइंट्स" पर एक सप्ताह की विशेष श्रृंखला का हिस्सा है, जहाँ एक बदलती जलवायु पृथ्वी प्रणाली के कुछ हिस्सों को अचानक या अपरिवर्तनीय परिवर्तन में धकेल सकती है।

फिर भी, जो अपरिवर्तनीय है वह कार्बन का पलायन है जो उत्सर्जित हुआ है और किया जा रहा है। Permafrost से निकलने वाली कार्बन वायुमंडल में चली जाती है और ग्लोबल वार्मिंग को बढ़ाती है।

संक्षेप में, आर्कटिक में जो होता है वह आर्कटिक में नहीं रहता है।

पर्माफ्रॉस्ट और वैश्विक जलवायु

पमाफ्रोस्ट ग्राउंड है जो लगातार दो वर्षों से जमे हुए है। इसकी मोटाई एक मीटर से कम से लेकर एक किलोमीटर तक होती है। आमतौर पर, यह एक "सक्रिय परत" के नीचे बैठता है जो हर साल thaws और refreezes।

एक गर्म जलवायु इस बारहमासी जमे हुए जमीन को खतरे में डालती है। जब तापमान बढ़ता है, तो पेराफ्रोस्ट थैव्स - यह पिघलता नहीं है।

एक साधारण सादृश्य है: आइस क्यूब और जमे हुए चिकन के साथ क्या होता है, इसकी तुलना करें जब उन्हें फ्रीजर से बाहर निकाला जाता है। कमरे के तापमान पर, पूर्व में पिघल गया होगा, जिससे पानी का एक छोटा पूल निकल जाएगा, लेकिन चिकन में कच्चा चिकन छोड़ दिया जाएगा। आखिरकार, वह चिकन सड़ना शुरू हो जाएगा।

तापमान बढ़ने पर यह ठीक वैसा ही होता है जैसे पेमाफ्रॉस्ट। उत्तरी गोलार्ध के एक चौथाई भूभाग परमाफ्रॉस्ट द्वारा रेखांकित किया गया है, जो पृथ्वी के विशालकाय फ्रीजर की तरह काम करता है और भारी मात्रा में कार्बनिक पदार्थ जमा करता है।

एक Permafrost टिपिंग बिंदु के अपरिवर्तनीय उत्सर्जन ग्लोबल पेराफ्रॉस्ट नक्शा, इंटरनेशनल पेराफ्रॉस्ट एसोसिएशन। क्रेडिट: ब्राउन, जे।, ओजे फेरिएंस, जूनियर, जेए हेगिनबॉटम, और ईएस मेलनिकोव, एड। 1997. पर्माफ्रॉस्ट और भू-बर्फ की स्थितियों का सर्कम-आर्कटिक नक्शा। वाशिंगटन, डीसी: यूएस जियोलॉजिकल सर्वे इन सर्कुलम-पैसिफिक काउंसिल फॉर एनर्जी एंड मिनरल रिसोर्सेज के साथ सहयोग में। सर्कम-पैसिफिक मैप सीरीज CP-45, स्केल 1: 10,000,000, 1 शीट.

इस जैविक सामग्री में मृत पौधों, जानवरों और रोगाणुओं के अवशेष शामिल हैं जो मिट्टी में जमा हो गए थे और हजारों साल पहले परमैफ्रॉस्ट में जमे हुए थे।

एक Permafrost टिपिंग बिंदु के अपरिवर्तनीय उत्सर्जन पर्माफ्रॉस्ट, प्राचीन हड्डियों (बाईं छवि) और जैविक सामग्री (दाहिनी छवि) सहित फॉक्स, अलास्का के पास पेमाफ्रोस्ट सुरंग में। साभार: सी। शादेल

आर्कटिक का तापमान इससे अधिक बढ़ रहा है दो बार के रूप में तेजी वैश्विक औसत के रूप में। इसने कई स्थानों पर पर्मफ्रोस्ट पिघलना शुरू कर दिया है और नए जागृत रोगाणुओं को ट्रिगर किया है जिससे कार्बनिक पदार्थ को विघटित किया जा सके जिससे वातावरण में सीओ 2 या मीथेन रिलीज हो।

दोनों गैसें ग्रीनहाउस गैसें हैं, लेकिन मीथेन एक सदी में CO28 की तुलना में 36-2 गुना अधिक शक्तिशाली है। हालाँकि, वायुमंडल में मीथेन से अधिक CO2 है और लगभग एक दशक के समय पर मीथेन CO2 में ऑक्सीकरण हो जाता है। तो, यह वायुमंडलीय सीओ 2 एकाग्रता में परिवर्तन है जो वास्तव में दीर्घकालिक जलवायु परिवर्तन के लिए मायने रखता है।

Permafrost से कार्बन रिलीज

तो, भविष्य के कार्बन उत्सर्जन में परमैफ्रॉस्ट की क्या भूमिका होगी? और क्या कोई टिपिंग बिंदु है जो तेजी से पिघलना शुरू कर सकता है?

वैज्ञानिकों का अनुमान है कि वायुमंडल में घूमते हुए लगभग दो गुना ज्यादा कार्बन कार्बन को पर्माफ्रॉस्ट में रखा जाता है। यह लगभग 1460bn-1600bn टन कार्बन है।

इसका अधिकांश भाग वर्तमान में जमे हुए और संरक्षित है, लेकिन अगर वायुमंडल में भी एक छोटा सा अंश छोड़ा जाता है, तो उत्सर्जन संभवतः बड़ा होगा - संभवतः कार्बन रिलीज से परिमाण में समान अन्य पर्यावरणीय प्रवाह, जैसे वनों की कटाई.

यह अभी भी लगभग एक ही होगा परिमाणक्रम इस सदी के अंत तक जलने वाले जीवाश्म-ईंधन से उत्सर्जन की तुलना में छोटा है। फिर भी, वायुमंडल में जोड़े गए CO2 या मीथेन का हर अतिरिक्त अणु जलवायु परिवर्तन को तेज करता है और पूरे ग्रह और इसकी जलवायु को प्रभावित करता है।

एक Permafrost टिपिंग बिंदु के अपरिवर्तनीय उत्सर्जनबड़े बर्फ की मात्रा के साथ कोलाफ्रेसिंग पेमाफ्रॉस्ट साभार: ए। बालसर

हमारे वर्तमान ज्ञान के लिए, Permafrost से कार्बन रिलीज एक क्रमिक और निरंतर प्रक्रिया है वह लगातार वायुमंडल में कार्बन जोड़ता है - इस प्रकार, वार्मिंग को और मजबूत करता है।

एक बार जब permafrost के भीतर कार्बनिक पदार्थ विघटित हो जाते हैं और CO2 और मीथेन को छोड़ देते हैं, तो इसे वापस नहीं मिलता है। इस अर्थ में, permafrost पिघलना अपरिवर्तनीय है - एक टिपिंग बिंदु की परिभाषा की शर्तों में से एक से मिलना।

हालांकि, हाल ही में किए गए अनुसंधान सुझाव है कि यदि तापमान में वृद्धि धीमी और रुकने वाली थी, permafrost पिघलना भी धीमा होगा - और संभावित रोक, इस प्रकार, आगे के उत्सर्जन को सीमित करना। बहरहाल, इसमें थोड़ा समय लगेगा। पेराफ्रोस्ट थाव एक भारी मालगाड़ी की तरह है - एक बार जब यह चलती है, तो इसे तुरंत रोका नहीं जा सकता। और ब्रेक पर लगाने के बाद भी, यह थोड़ी देर के लिए आगे रोल करना जारी रखेगा। अनुसंधान सुझाव है कि एक बार permafrost पिघलना धीमा हो गया है कि उत्सर्जन दशकों से सदियों तक जारी रह सकता है।

इससे पता चलता है कि एक पूरे के रूप में permafrost पूरी तरह से नए राज्य में स्थानांतरित नहीं हुआ है - जैसा कि कुछ टिपिंग बिंदुओं के साथ होता है, जैसे कि ग्रीनलैंड बर्फ की चादर का पिघलना। परिणामस्वरूप, आगे के उत्सर्जन को रोकना संभव होगा ताकि ग्लोबल वार्मिंग को रोका जा सके।

लेकिन, जैसे-जैसे चीजें खड़ी होती हैं, वैसे-वैसे परमाफ्रॉस्ट पिघल जाता है पहले से ही आर्कटिक में कई स्थानों पर देखा गया है। और हाल ही में महासागर और क्रायोस्फीयर पर विशेष रिपोर्ट द्वारा अंतरराष्ट्रीय जलवायु परिवर्तन पैनल (आईपीसीसी) बताते हैं, इस सदी के गर्म होने से पमाफ्रोस्ट से पर्याप्त उत्सर्जन होगा:

“2100 तक, निकट-सतह परमाफ्रॉस्ट क्षेत्र में 2-66% की कमी होगी RCP2.6 और 30-99% के लिए RCP8.5। यह जलवायु परिवर्तन में तेजी लाने की क्षमता के साथ, RCP10 के लिए CO100 और मीथेन के रूप में कार्बन के 2 से 8.5 ग्राम गीगाटन को जारी कर सकता है। ”

Permafrost कार्बन रिलीज के लिए निश्चितता कैसे जोड़ें

जलवायु परिवर्तन के लिए पर्माफ्रॉस्ट कार्बन का अंतिम योगदान विभिन्न कारकों पर निर्भर करता है: कार्बन कितना CO2 या मीथेन के रूप में बाहर आएगा, उदाहरण के लिए, और कितने पौधे और पेड़ अतिरिक्त कार्बन रिलीज में से कुछ को ऑफसेट कर सकते हैं।

पर्माफ्रॉस्ट गिरावट धीरे-धीरे पिघलना के रूप में या पिघलना मिट्टी के अचानक पतन के रूप में हो सकती है। दोनों प्रक्रियाएं कार्बन को वायुमंडल में छोड़ती हैं। धीरे-धीरे ऊपर-नीचे पिघलना गर्म हवा के तापमान का परिणाम है, जिससे मिट्टी ऊपर से पिघल जाती है, जबकि अचानक पिघलना अचानक और अप्रत्याशित रूप से होता है।

पर्माफ्रॉस्ट में 80% तक बर्फ हो सकती है। यदि बर्फ पिघलती है - याद रखें कि बर्फ पिघलती है भले ही मिट्टी न हो - जमीन अचानक ढह जाती है और गहरी परतें हवा के तापमान के संपर्क में आ जाती हैं।

Collapsing जमीन "द्वारा परिदृश्य pockmarked छोड़ सकते हैंthermokarstझीलों, बारिश और बर्फ से भरी झीलें। ये गीली स्थितियां अधिक शक्तिशाली ग्रीनहाउस गैस मीथेन की रिहाई को बढ़ावा दे सकती हैं।

अपलैंड्स में, प्राकृतिक जल निकासी, परमिटफ्रोस्ट थाव के बाद ड्राय मिट्टी की स्थिति पैदा करती है, जिससे कार्बनिक पदार्थों के अपघटन में तेजी आती है और बड़ी मात्रा में CO2 जारी होती है। का अंतिम प्रभाव permafrost से कार्बन रिलीज मजबूत होगा जब परमाफ्रॉस्ट ज़ोन का एक बड़ा प्रतिशत पिघलना के बाद सूख जाता है।

थावे के बाद भू-बर्फ का वितरण निर्भर करता है कि परिदृश्य का कौन सा हिस्सा गीला या सूखा हो जाएगा, लेकिन वर्तमान बर्फ माप केवल छिटपुट और बेहतर स्थानिक कवरेज और अधिक माप तक हैं तत्काल जरूरत है.

पर्माफ्रॉस्ट ज़ोन के कार्बन संतुलन का एक अन्य महत्वपूर्ण कारक पौधों द्वारा कार्बन अपटेक है। सवाल यह है कि पौधों के विकास में वृद्धि से पिघले हुए पर्माफ्रॉस्ट से कितना कार्बन मुक्त हो सकता है? पौधे वातावरण से कार्बन लेते हैं और इसका उपयोग अपने चयापचय को बढ़ाने और बनाए रखने के लिए करते हैं।

आर्कटिक और इसके सभी संबंधित परिवर्तनों में गर्म स्थिति पौधे की वृद्धि को प्रोत्साहित करें, जिसका अर्थ है कि थ्रोबिंग पेमाफ्रोस्ट से वायुमंडल में जोड़े गए कुछ कार्बन को पौधे के विकास को बढ़ावा देने के द्वारा लिया जाता है। लेकिन यह स्पष्ट नहीं है कि पौधों द्वारा कितनी कार्बन ऑफसेट होगी और यह स्पष्ट नहीं है कि यह प्रक्रिया कितनी निरंतर है।

Permafrost कार्बन रिलीज के मॉडल अनुमानों में सुधार करने के लिए वैश्विक जलवायु विगलन permafrost के समग्र प्रभाव का निर्धारण करने में महत्वपूर्ण है। कैनेडियन आर्कटिक से हाल के परिणाम दिखाते हैं कि वैज्ञानिकों द्वारा वर्तमान मॉडल अनुमानों की तुलना में permafrost पिघलना बहुत पहले हो रहा है।

फिलहाल, मॉडल केवल क्रमिक शीर्ष-डाउन पिघलना के लिए खाते हैं, लेकिन हाल के अनुमानों दिखाएँ कि अचानक पिघली हुई और मिट्टी के ढहने से पेराफ्रोस्ट से कार्बन रिलीज़ दोगुना हो सकता है। एक बात स्पष्ट है: आर्कटिक में कम तापमान में वृद्धि, अधिक permafrost जमे हुए रहेगा और यह अधिक कार्बन परमैफ्रॉस्ट में बंद रहेगा.

मीथेन हाइड्रेट

अक्सर एक ही सांस में उल्लेख किया जाता है कि पेराफ्रोस्ट पिघलना टूटने के साथ जुड़े संभावित खतरे हैं मीथेन हाइड्रेट, "क्लैराट" के रूप में भी जाना जाता है। यह मीथेन "बर्फ" है जो महाद्वीपीय मार्जिन वाले समुद्री तलछट में या कम तापमान और उच्च दबाव पर बनता है और पर्मफ्रोस्ट के भीतर होता है।

विशेष रूप से चिंता की बात है कि पूर्वी साइबेरियाई आर्कटिक शेल्फ (ESAS) के नीचे संग्रहीत मीथेन हाइड्रेट्स, रूस के उत्तर में एक उथले तटीय क्षेत्र हैं। पढ़ाई सुझाव दिया है कि विगलन permafrost इस मीथेन को जारी कर रहा है, जिससे यह समुद्र के पानी के ऊपर और बाहर बुलबुला हो जाता है। इसके चलते ऐसा हुआ है अनुसंधान यह चेतावनी देते हुए कि बड़ी मात्रा में मीथेन का पलायन "जलवायु प्रणाली के लिए भयावह परिणाम" और हो सकता है मीडिया रिपोर्टों एक आसन्न "मीथेन टाइमबॉम्ब"।

एक Permafrost टिपिंग बिंदु के अपरिवर्तनीय उत्सर्जन

के साथ बातचीत में डॉ। कैरोलिन रुपेल, मुख्य वैज्ञानिक के लिए अमेरिकी भूवैज्ञानिक सर्वेक्षण गैस हाइड्रेट्स परियोजना, वह मुझे बताती है कि मीथेन हाइड्रेट्स पृथ्वी के मिथेन कार्बन के एक-छठे हिस्से के बारे में फंसता है और कुछ जमा करता है वास्तव में, अब अपमानजनक हो सकता है जलवायु के रूप में। लेकिन, वह कहती है:

“अगर गैस हाइड्रेट के क्षरण के दौरान निकलने वाली मीथेन समुद्र में पहुँचती है, तो यह ज्यादातर पानी के स्तंभ में बैक्टीरिया द्वारा खपत होती है और वायुमंडल तक नहीं पहुँचती है। Permafrost क्षेत्रों में, गैस हाइड्रेट को आम तौर पर गहराई से दफन किया जाता है, इसलिए ग्रीनहाउस गैस उत्सर्जन के लिए permafrost पिघलना अधिक महत्वपूर्ण योगदानकर्ता है। "

हालांकि, "उप-पारमाफ्रोस्ट के पिघलने के क्षेत्रों में आर्कटिक महाद्वीपीय अलमारियों से पर्याप्त मीथेन लीक हो सकता है", Ruppel कहते हैं, "पढ़ाई पता चला है कि फ्लक्स की दरों को शायद कम करके आंका गया है और लीक होने वाले मीथेन का सबसे संभावित स्रोत गैस हाइड्रेटिंग नहीं है ”। उसने मिलाया:

"पर्माफ्रॉस्ट-जुड़े हाइड्रेट्स उस व्यापक नहीं हैं और अक्सर मीथेन के shallower स्रोतों की तुलना में अधिक गहरे होते हैं जो वातावरण में अधिक आसानी से रिसाव कर सकते हैं।"

तो, नवीनतम शोध से पता चलता है कि ए मिथेन बम पिघलना हाइड्रेट्स से क्षितिज पर नहीं है। हालांकि, पमाफ्रोस्ट के लिए, विज्ञान दिखाता है कि पिघलना पहले से ही चल रहा है और इससे जो कार्बन निकल रहा है, वह पहले से ही हमारे वार्मिंग जलवायु में योगदान देगा।

के बारे में लेखक

डॉ। क्रिस्टीना शादेल, उत्तरी एरिजोना विश्वविद्यालय में सेंटर फॉर इकोसिस्टम साइंस एंड सोसाइटी में सहायक अनुसंधान प्रोफेसर। वह पर्माफ्रॉस्ट कार्बन नेटवर्क, डेटा सिंथेसिस-आधारित शोध कार्यक्रम, और इंटरफेरेंसी आर्कटिक रिसर्च पॉलिसी (IARPC) के पेराफ्रोस्ट सहयोग टीम के सह-नेता भी हैं।

यह आलेख मूल पर दिखाई दिया कार्बन संक्षिप्त

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