مطالعه‌ای با حمایت ناسا تأیید می‌کند: یخ‌های دائمی قطب شمال اکنون منبع خالص گازهای گلخانه‌ای هستند

برای هزاران سال، قطب شمال به عنوان فریزر سیاره عمل کرده و مقادیر عظیمی از مواد گیاهی و جانوری مرده را در زمین‌های همیشه منجمد خود حبس کرده است. این دینامیک باعث شده بود که عرض‌های جغرافیایی شمالی یک جاذب کربن قابل اعتماد باشند و از طریق رشد گیاهان در تابستان، گازهای گلخانه‌ای بیشتری را جذب کنند تا آنچه منتشر می‌کردند. با این حال، یک مطالعه جامع جدید که با حمایت ناسا انجام شده و در نشریه «نیچر کلایمت چنج» منتشر شده است، تأیید می‌کند که این دوران به پایان رسیده است. منطقه یخ‌های دائمی قطب شمال رسماً به یک منبع خالص گازهای گلخانه‌ای تبدیل شده است.[1]

این تحقیق بیش از دو دهه داده را ترکیب کرده و نتیجه می‌گیرد که نقطه اوج (نقطه برگشت‌ناپذیر) به آرامی در حدود سال ۲۰۰۰ میلادی پشت سر گذاشته شده است. از آن زمان، تخمین زده می‌شود که این منطقه سالانه ۵۵ مگاتن معادل کربن خالص منتشر می‌کند. اگرچه این رقم در حال حاضر در مقایسه با انتشار صنعتی انسان ناچیز است، اما با گرم شدن قطب شمال با سرعتی تقریباً چهار برابر میانگین جهانی، این روند در حال افزایش است.[2]

برای گردآوری این مجموعه شواهد، محققان به دو جریان اصلی داده متکی بودند. اولین جریان از برج‌های زمینی «همبستگی گردابه‌ای» (eddy covariance) که در سراسر آلاسکا، کانادا و اسکاندیناوی پراکنده شده‌اند، به دست می‌آید. این ابزارهای بسیار حساس، تبادل مداوم دی‌اکسید کربن و متان بین زمین و جو را اندازه‌گیری می‌کنند. با تجمیع داده‌های بیش از ۱۰۰ مورد از این برج‌ها، دانشمندان توانستند جهش‌های انتشار محلی را با دقتی بی‌سابقه نقشه‌برداری کنند.[3]

جریان دوم شواهد متکی بر مشاهدات مداری است و به شدت از داده‌های پروژه آسیب‌پذیری قطب شمال و مناطق شمالی ناسا (ABoVE) استفاده می‌کند. ماهواره‌های مجهز به طیف‌سنج‌ها و رادارهای پیشرفته، هم ستون‌های جوی گازهای گلخانه‌ای و هم نشست فیزیکی زمین را ردیابی کرده‌اند. با ذوب شدن یخ درون یخ‌های دائمی، زمین به معنای واقعی کلمه فرو می‌نشیند و یک امضای توپوگرافی قابل تشخیص از انتشار کربن ایجاد می‌کند.[1][3]

سازوکار اصلی این تغییر، اساساً بیولوژیکی است. هنگامی که یخ‌های دائمی ذوب می‌شوند، مواد آلی که برای هزاران سال منجمد بوده‌اند، شروع به تجزیه می‌کنند. میکروب‌ها بیدار شده و کربن باستانی را مصرف می‌کنند و آن را به صورت تنفسی به جو بازمی‌گردانند. اگر زمین خشک باشد، میکروب‌ها دی‌اکسید کربن آزاد می‌کنند. اگر زمین غرقاب باشد – که در دریاچه‌های ترموکارست تازه تشکیل شده در قطب شمال رایج است – متان آزاد می‌کنند.

متان یک متغیر به ویژه فرّار در معادله یخ‌های دائمی است. اگرچه متان در حجم‌های کمتری نسبت به CO2 منتشر می‌شود، اما در به دام انداختن گرما در یک دوره ۲۰ ساله تقریباً ۸۰ برابر قوی‌تر است. این مطالعه نشان داد که در حالی که رشد گیاهان در تابستان هنوز مقادیر قابل توجهی CO2 جذب می‌کند، حباب‌های مداوم متان از تالاب‌های در حال ذوب، تراز کلی گازهای گلخانه‌ای را به سمت منفی سوق می‌دهد.[2]

شاید شگفت‌انگیزترین شواهد مربوط به انتشار گازها در زمستان باشد. از لحاظ تاریخی، دانشمندان فرض می‌کردند که فعالیت میکروبی با یخ زدن قطب شمال در پاییز متوقف می‌شود. با این حال، حسگرهای پیشرفته نشان داده‌اند که میکروب‌ها در حفره‌های یخ‌نزده خاک زیر پوشش عایق برف فعال باقی می‌مانند. این انتشار زمستانی CO2 به آرامی در طول فصل از طریق برف نشت می‌کند و کربن جذب شده توسط پوشش گیاهی کوتاه تابستانی منطقه را به طور کامل خنثی می‌کند.[1]

مجموعه شواهد همچنین نقش شتاب‌دهنده آتش‌سوزی‌های جنگلی شمالی (بوریل) را برجسته می‌کند. با خشک شدن قطب شمال در طول تابستان‌های گرم‌تر، آتش‌سوزی‌های گسترده نه تنها درختان، بلکه خود خاک آلی پیت را نیز می‌سوزانند. این «آتش‌های زامبی» می‌توانند در طول زمستان در زیر زمین دود کنند و در بهار دوباره شعله‌ور شوند. با سوزاندن لایه عایق مواد آلی، آتش‌ها یخ‌های دائمی زیرین را در معرض گرمای مستقیم تابستان قرار می‌دهند و ذوب سریع و عمیق را تحریک می‌کنند.[2]

با وجود داده‌های قوی، محققان به حوزه‌های شفاف عدم قطعیت اذعان دارند. مهم‌ترین ناشناخته، نرخ «ذوب ناگهانی» است. بیشتر مدل‌های اقلیمی فرض می‌کنند که یخ‌های دائمی به تدریج از بالا به پایین ذوب می‌شوند. با این حال، مشاهدات میدانی به طور فزاینده‌ای فروپاشی‌های ناگهانی را نشان می‌دهند، جایی که دامنه‌های تپه ریزش کرده و لایه‌های عمیق یخ‌های دائمی به یکباره در معرض دید قرار می‌گیرند. مطالعه حاضر تلاش می‌کند این پدیده را کمی‌سازی کند، اما خاطرنشان می‌سازد که ذوب ناگهانی می‌تواند انتشار گازها را در طول قرن آینده دو برابر کند.[3]

شکاف حیاتی دیگر در شواهد، کمبود داده‌های بلادرنگ از سیبری است که اکثریت قریب به اتفاق یخ‌های دائمی جهان را در خود جای داده است. تنش‌های ژئوپلیتیکی همکاری علمی بین‌المللی و به اشتراک‌گذاری داده‌ها با ایستگاه‌های نظارتی روسیه را به شدت محدود کرده است. در نتیجه، محققان مجبور شدند برای قطب شمال اوراسیا بیشتر به برون‌یابی ماهواره‌ای تکیه کنند، که این امر حاشیه خطا را برای مجموع جهانی افزایش می‌دهد.[2]

پیامدهای این موضوع برای سیاست اقلیمی جهانی عمیق است. یخ‌های دائمی زمین حاوی تخمیناً ۱۵۰۰ میلیارد تن کربن هستند – تقریباً دو برابر مقداری که در حال حاضر در جو وجود دارد. از آنجایی که این حلقه بازخورد اکنون فعال شده است، «بودجه کربن» موجود برای سوزاندن توسط بشریت، در حالی که زیر محدودیت‌های ۱.۵ درجه سانتی‌گراد یا ۲.۰ درجه سانتی‌گراد توافق پاریس باقی بماند، عملاً در حال کوچک شدن است.

از لحاظ تاریخی، هیئت بین‌دولتی تغییر اقلیم (IPCC) و مدل‌های اقلیمی جهانی به دلیل پیچیدگی فرآیندهای بیولوژیکی و فیزیکی، در ادغام کامل انتشار گازهای یخ‌های دائمی با مشکل مواجه بوده‌اند. این جمع‌بندی جدید، اعداد و ارقام دقیقی را فراهم می‌کند که برای به‌روزرسانی آن مدل‌ها مورد نیاز است و ثابت می‌کند که دیگر نمی‌توان برای یارانه‌دهی به انتشار گازهای گلخانه‌ای انسان، به جاذب‌های کربن طبیعت تکیه کرد.[3]

در نهایت، تبدیل قطب شمال از یک جاذب به یک منبع، نشان‌دهنده یک تغییر بنیادی در سیستم زمین است. این دیگر یک نقطه اوج نظری مدل‌سازی شده برای اواخر قرن ۲۱ نیست؛ شواهد تأیید می‌کنند که این یک واقعیت مشاهده شده و در حال وقوع است که دینامیک اقلیمی جهانی را برای نسل‌ها شکل خواهد داد.[1][3]