Gyors ütemben olvad az örökfagy birodalma – Sorsfordító változások előtt állunk?

Ez itt az on the other hand, a portfolio vélemény rovata.

Ez itt az on the other hand, a portfolio vélemény rovata. A cikkek a szerzők véleményét tükrözik, amelyek nem feltétlenül esnek egybe a Portfolio szerkesztőségének álláspontjával. Ha hozzászólna a témához, küldje el cikkét a velemeny@portfolio.hu címre. A megjelent cikkek itt olvashatók.

Mi a permafroszt és hol található?

A permafroszt (a perma „állandó” és a frost „fagy” szavakból) olyan talaj, üledék vagy kőzet, amelynek hőmérséklete legalább két egymást követő évig 0 °C alatt marad. Míg a legsekélyebb permafroszt vertikális kiterjedése kevesebb mint egy méter, a legmélyebbé több mint 1500 m. A permafroszt felett szinte mindig található egy szezonálisan megfagyó-felolvadó úgynevezett „aktív réteg”, amelyen keresztül a légkörrel lezajló energia- és anyagforgalom megvalósul.

Jelenleg a Föld felszínének mintegy 11%-a, ebből az északi félteke szárazföldi területeinek körülbelül 15%-a állandóan fagyott talajjal borított (1. ábra), amelynek teljes területe körülbelül 14 millió km2. Ide tartoznak Alaszka, Kanada, Grönland és Szibéria nagy területei, de magas hegyvidéki régiókban is előfordul, amelynek kiemelkedő példája a Tibeti-fennsík.

Az örökké fagyott talaj csak kisebb régiókban található meg a déli féltekén. Ugyanakkor fontos megjegyezni, hogy a permafroszt az utolsó eljegesedést követően a sarkvidéki tengeri selfek (kontinentális talapzat) alatt is fennmaradt: ma mintegy 2,5 millió km² a tengeralatti permafroszt kiterjedése.

Az utolsó eljegesedés során az örökjég birodalma sokkal nagyobb kiterjedésű volt, mint jelenleg, és különös érdekesség, hogy az a Kárpát-medencét is érintette. Valószínű, hogy valahol itt lehetett a folyamatos permafroszt déli határa, de a medence nagy részét, különösen a középső és déli területeket csak a sporadikus permafroszt érintette.

A permafroszt kiterjedése összefügg a globális felszíni átlaghőmérséklettel, melegebb földtörténeti periódusokban szinte eltűnt a bolygó felszínéről. Így például a késő-miocén során (mintegy 8,7 millió éve) Szibéria északi része is fagymentes volt, ezek olyan régiók, amelyek ma teljesen fagyottak.

A klímaváltozás hatása

A legfrissebb becslések szerint a folyamatos permafroszt talajhőmérséklete 2007 és 2016 között körülbelül 0,4 °C-kal, míg a nem-folyamatos permafroszt 0,2 °C-kal emelkedett.

Ez a felmelegedés elkerülhetetlenül az örökké fagyott talaj felolvadásához vezet:

az aktív réteg vastagsága a 21. század folyamán nőtt az európai és orosz sarkvidéken, valamint az 1990-es évek óta Európa és Ázsia magasabban fekvő területein.

2000 és 2018 között az aktív réteg átlagos vastagsága mintegy 127 centiméterről kb. 145 centiméterre nőtt, átlagosan évi mintegy 0,65 centiméteres ütemben. Yukon területén a folyamatos permafrosztzóna 1899 óta 100 kilométerrel mozdulhatott el a pólus felé, de a tengeralatti permafroszt kiterjedése is csökkenőben van.

Becslések szerint a felszínhez közeli örökké fagyott területek nagysága 2100-ra

• körülbelül 69%-kal csökkenhet, ha nem történnek megfelelő éghajlatvédelmi intézkedések (RCP8.5) (az RCP a representative concentration pathways rövidítése, az RCP8.5 az úgynevezett „business-as-usual” vagy „magas kibocsátási” forgatókönyv);

• míg kb. 24%-kal csökkenhet, ha olyan intézkedéseket hoznak, amelyek célja a globális felmelegedés 2 °C alá szorítása (RCP2.6) (az RCP2.6 az úgynevezett „nagyon szigorú forgatókönyv, amely szerint a globális felmelegedés nem megy 2 °C fölé).

A modell-előrejelzések, a megfigyelési adatok és a paleoklimatikus bizonyítékok közötti nagyfokú összhang alapján gyakorlatilag biztos, hogy az örökké fagyott talaj kiterjedése és térfogata a globális éghajlatváltozással tovább fog csökkenni, de a veszteség mértéke a felmelegedés mértékétől függ. A jelenkori felmelegedés miatt a permafroszt olvadásának kitett aktív réteg egyre mélyül és a korábban befagyott szerves anyag mikrobiális bomlása szén-dioxidot és – oxigénszegény, vizes környezetben – metánt bocsát a légkörbe.

Az északi sarkvidéki régióban az örökké fagyott talaj 1460–1600 milliárd tonna szénnek (GtC) megfelelő szerves anyagot tárol, amely több ezer év alatt halmozódott fel.

Ez a mennyiség az összes talajban található szerves anyag csaknem felét teszi ki és körülbelül kétszerese a légkör széntartalmának, valamint négyszerese az ipari forradalom kezdete és 2011 között az emberiség által kibocsátott szén mennyiségének.

Modellezési eredmények szerint a jelenlegi felmelegedési forgatókönyv (RCP 8.5) esetén 2100-ra a permafroszt zónából 37–174 Gt szén szabadulhat fel, a modellek átlaga 92±17 GtC. Az olvadó permafroszt szén-dioxid-kibocsátása várhatóan évszázadokig hatással lesz a globális éghajlatra, a modellek átlagosan úgy becsülik, hogy a permafroszt teljes szén-dioxid-kibocsátásának 59%-a 2100 után fog bekövetkezni.

Szakértői becslések alapján úgy tűnik, a szárazföldi permafroszt szénkészletének 5-15%-a az, amely a jelenlegi felmelegedési pálya mellett ebben az évszázadban üvegházhatású gázok formájában felszabadulhat és ennek a nagy részét a széndioxid teszi majd ki. Az ismert szárazföldi permafroszt szénkészletének 10%-a 130-160 Gt szénnek felel meg. Ez a mennyiség, ha elsősorban szén-dioxid formájában, állandó ütemben szabadulna fel egy évszázad alatt, akkor nagyságrendjében hasonló lenne más fontos forrásokhoz, mint például a földhasználat változásból származó kibocsátás, de jóval kevesebb lenne, mint a fosszilis tüzelőanyagok elégetéséből származó kibocsátás. Úgy tűnik egyébként, hogy

az örökké fagyott talaj felolvadásához kapcsolódó megfigyelt és előre jelzett szén-dioxid- és metánkibocsátás valószínűleg nem fog olyan sebességgel bekövetkezni, amely a következő évtizedekben hirtelen éghajlatváltozást okozhatna.

Világos azonban, hogy az örökké fagyott talajokból származó szén-dioxid-kibocsátás jelentős hatással lesz a Föld éghajlati rendszerére, és ez a folyamat várhatóan 0,13–0,27 °C-kal fogja növeli a globális felmelegedést 2100-ig, és akár 0,42 °C-kal 2300-ig.

Változik az Északi-sarkvidék vegetációja

Az Északi-sarkvidék éghajlatának változására reagálva a növényzet is változóban van ezen a területen. Az úgynevezett zöldülés az egész sarkvidéken megfigyelhető volt, különösen 1982-1998 között, valószínűleg a hosszabb tenyészidőszak, a melegebb hőmérséklet és az intenzívebb vízkörforgás miatt. 1999 és 2015 között azonban egyes régiókban negatív („barnulási”) tendenciák voltak megfigyelhetők. Bár a nyári növényzeti produktivitás csúcsa emelkedett, a vegetációs időszak más időszakaiban a növekedés nem olyan jelentős, és az utóbbi években nem az egész Északi-sarkvidéken jelentkezik.

Az Északi-sarkvidék növényzete a jövőben várhatóan jelentősen megváltozik. Az éghajlatot és a növényzet típusait összekapcsoló statisztikai megközelítés szerint 2050-re a fák és cserjék a jelenlegi tundra területének 24–52%-át fogják borítani, felváltva a jelenlegi növénytársulást.

A biomassza égése jelentős zavart okoz a boreális (szubarktikus) ökoszisztémákban, és még gyakrabban a tundra régiókban (2. ábra). A föld feletti biomasszából és a talaj szerves anyagából nagy mennyiségű szén szabadulhat fel és juthat a légkörbe. Becslések szerint 1997 és 2016 között a tüzekből származó szén-dioxid-kibocsátás átlagosan 0,185 GtC/év volt. A tűzvészek várhatóan gyakoribbá válnak az északi régiókban és az északi sarkvidéki tundrán.

Az északi-sarkvidéki (arktikus) régió (szárazföldi és tengeri együttesen) jelenleg összességében szén-dioxid-elnyelő, amelynek fő mozgatórugója a légkörből az óceánokba kerülő szén-dioxid (kb. –0,127 GtC/év) és a kontinentális self üledékekben felhalmozódó szerves szén (–0,112 GtC/év). Az arktikus szárazföldi ökoszisztémák egyelőre gyenge nettó szén-dioxid-elnyelők és a növények szén-dioxid-felvétele a felmelegedéssel és a nagyobb biomassza-termeléssel, az úgynevezett sarkvidéki zöldüléssel némileg növekedhet. Ezt a szénfelvételt azonban jelentősen ellensúlyozza a megnövekvő talajlégzés és a biomasszaégés. A jövőben az arktikus régióban a szárazföldi és tengeri szénelnyelő-képesség várhatóan gyengülni fog. A permafroszt olvadása azonban nemcsak a szénkörforgalmat befolyásolja, hanem komoly kockázatokat jelent az infrastruktúrára, bizonyos szennyezések és toxikus anyagok felszabadulására és egyes kórokozók újjáéledésére is.

A címlapkép illusztráció. Címlapkép forrása: Portfolio