Арктические речные дельты упустили из виду: 58 миллиардов тонн углерода, которые не учли климатические модели

Исследователи из Института полярных и морских исследований имени Альфреда Вегенера (AWI) и Университета Колорадо в Боулдере обнаружили, что арктические речные дельты содержат значительно больше углерода, чем считалось ранее. Площадь этих территорий составляет около 1 процента от всех земель, подстилаемых вечной мерзлотой. Однако в них заключено почти 5 процентов всего углерода, замороженного в этом регионе, — примерно 58 миллиардов тонн.

Дельты — места, где арктические реки разветвляются и впадают в море. Они труднодоступны, лежат низко, и их практически невозможно бурить. До недавнего времени оценки содержания углерода в них основывались на ограниченных данных — в основном по дельте Лены в Сибири и дельте Маккензи в Канаде. Остальные дельты оставались за пределами исследований.

Команда под руководством Маттиаса Фукса собрала более 1600 образцов почвы из 156 кернов по 17 дельтам. Количество проанализированных почвенных кернов увеличилось почти втрое по сравнению с предыдущими публикациями. Исследователи также использовали спутниковые снимки для картирования 211 арктических речных дельт и провели 10 000 симуляций, чтобы установить вероятный диапазон углеродных запасов.

Средняя глубина дельтовых отложений составляет около 35 метров. Однако этот параметр был измерен напрямую только на пяти дельтах, что остаётся одним из главных источников неопределённости в оценках.

По объёму арктическая дельтовая почва содержит меньше углерода, чем другие виды замёрзшего грунта, особенно участки с коллапсом вечной мерзлоты. Но дельты компенсируют низкую плотность большой глубиной. За счёт толщины замёрзшего ила и песка каждая дельта накапливает один из самых высоких показателей углерода на единицу площади среди всех замёрзших ландшафтов Земли.

Новый общий объём оказался ниже прежних ожиданий. Ранние оценки, основанные всего на трёх дельтах, предполагали, что отложения гораздо толще, и завышали общий углерод примерно на 40 процентов по сравнению с новыми данными.

В тех же замёрзших отложениях находится запас азота — около 3,8 миллиарда тонн, который до этого исследования никто не измерял в арктических дельтах. Азот питает микробов, разлагающих мёртвое растительное вещество. Таяние дельты может высвободить этот запас, давая микроорганизмам дополнительное топливо и потенциально увеличивая выбросы углекислого газа и метана в атмосферу. Авторы призывают с осторожностью относиться к цифре по азоту, поскольку немногие образцы достигали большой глубины.

Что делает эти дельты объектом особого беспокойства — их расположение. На стыке суши и Северного Ледовитого океана они подвергаются воздействию воды, суши и воздуха одновременно. Морской лёд, когда-то защищавший побережье, отступает, уровень моря повышается, земля опускается. Замёрзший грунт оттаивает на более длительные периоды каждый год. Всё это происходит в регионе, который нагревается до четырёх раз быстрее среднемирового показателя.

Вдоль берегов рек разрушения уже видны. В дельте Колвилл на Аляске берега из замёрзшего льдистого грунта обрушаются в воду со скоростью от 1 до 4 метров в год. Почти каждый образец, взятый командой, содержал избыточный подземный лёд. Примерно две трети углерода дельт находится в этом замёрзшем, уязвимом грунте.

В настоящее время арктические дельты всё ещё выполняют свою старую функцию: захоранивают углерод быстрее, чем высвобождают его. Сохранится ли это — главный вопрос исследования. Таяние и эрозия могут вскрыть эти отложения. Одно из исследований показывает, что внезапное обрушение грунта выбрасывает в воздух глубинный древний углерод гораздо быстрее, чем постепенное оттаивание. С другой стороны, более мутные реки могут засыпать дельты свежими отложениями, увеличивая захоронение.

Эти дельты отсутствуют в климатических моделях, которые учёные используют для прогнозирования потепления. Дельта, которая незаметно превратится из поглотителя углерода в его источник, может исказить эти прогнозы. Исследование заполняет крупный пробел в понимании арктической вечной мерзлоты, предоставляя первые комплексные оценки содержания углерода и азота в речных дельтах. Эти цифры теперь могут быть включены в климатические модели и помочь в планировании будущих полевых исследований. Исследование опубликовано в журнале Nature Communications.