การผายลม

ภูมิประเทศทั่วไปทางตอนเหนือของสวีเดน ทางด้านซ้ายคือพืชพรรณในสระน้ำซึ่งควบคุมโดยระดับน้ำที่สูง และทางขวาคือพืชในทุ่งทุนดราที่แห้งแล้ง ซึ่งเริ่มแพร่หลายมากขึ้นในพื้นที่ที่ระดับน้ำต่ำและดินแห้งในฤดูร้อน ในพื้นที่ที่เพอร์มาฟรอสต์หายไป การศึกษาใหม่แสดงให้เห็นว่าการปล่อยก๊าซมีเทนสามารถลดลงได้ถึง 10 เท่า เนื่องจากการเปลี่ยนแปลงของอุทกวิทยา ชุมชนพืช และองค์ประกอบของจุลินทรีย์ในดิน (ภาพ: โบ เอลเบอร์ลิง) Permafrost ไหลเหมือนเข็มขัดน้ำแข็งของดินและตะกอนรอบ ๆ ทุนดราอาร์กติกเหนือและใต้อาร์กติกของโลก จุลินทรีย์สามารถทำลายการสะสมสารอินทรีย์ที่มีอายุนับพันปีได้ กระบวนการนี้ปล่อยก๊าซเรือนกระจกจำนวนหนึ่ง หนึ่งในก๊าซที่สำคัญที่สุดคือก๊าซมีเทน ก๊าซชนิดเดียวกันที่วัวปล่อยออกมาทุกครั้งที่พวกมันเรอและ การผายลม ด้วยเหตุนี้ นักวิทยาศาสตร์และหน่วยงานของรัฐจึงกลัวมานานแล้วว่าการปล่อยก๊าซมีเทนจากเพอร์มาฟรอสต์จะเพิ่มขึ้นตามอุณหภูมิโลก แต่ในบางสถานที่ กลับกลายเป็นว่าการปล่อยก๊าซมีเทนต่ำกว่าที่เคยสันนิษฐานไว้ ในการศึกษาใหม่ที่ครอบคลุมโดยความร่วมมือจาก University of Gothenburg, Ecole Polytechnique ในฝรั่งเศส และ Center for Permafrost (CENPERM) ที่มหาวิทยาลัยโคเปนเฮเกน นักวิจัยวัดการปลดปล่อยก๊าซมีเทนจากสองพื้นที่ในภาคเหนือของสวีเดน เพอร์มาฟรอสต์หายไปจากสถานที่แห่งใดแห่งหนึ่งในช่วงปี 1980 และในอีก 10-15 ปีต่อมา ความแตกต่างระหว่างพื้นที่ทั้งสองนี้แสดงให้เห็นสิ่งที่สามารถเกิดขึ้นได้เมื่อภูมิทัศน์ค่อยๆ ปรับตัวเข้ากับการไม่มีดินเพอร์มาฟรอสต์ ผลการวิจัยพบว่าพื้นที่แรกที่สูญเสียพื้นผิวเยือกแข็งถาวรมีการปล่อยก๊าซมีเทนน้อยกว่าในพื้นที่อื่นถึงสิบเท่า นี่เป็นเพราะการเปลี่ยนแปลงการระบายน้ำอย่างค่อยเป็นค่อยไปและการแพร่กระจายของพืชชนิดใหม่ ผลการวิจัยได้รับการตีพิมพ์เมื่อเร็วๆ นี้ในวารสารGlobal Change Biology "การศึกษาแสดงให้เห็นว่าไม่จำเป็นต้องมีการปะทุของก๊าซมีเทนในปริมาณมากตามที่คาดไว้หลังจากการละลาย อันที่จริง ในพื้นที่ที่มีชั้นเยือกแข็งเพอร์มาฟรอสต์ประปราย อาจปล่อยก๊าซมีเทนน้อยกว่าที่คาดไว้มาก" ศาสตราจารย์โบ เอลเบอร์ลิงกล่าว ของ CENPERM (Center for Permafrost) ที่ภาควิชาธรณีศาสตร์และการจัดการทรัพยากรธรรมชาติของมหาวิทยาลัยโคเปนเฮเกน น้ำ พืช และจุลินทรีย์ล้วนมีบทบาท ตามที่ศาสตราจารย์ Elberling การระบายน้ำอธิบายว่าทำไมมีเธนจึงปล่อยออกมาน้อยกว่าที่คาดการณ์ไว้มาก เมื่อชั้นของเพอร์มาฟรอสต์ที่ลึกลงไปสองสามเมตรเริ่มหายไป น้ำในดินด้านบนก็เริ่มระบายออก "เพอร์มาฟรอสต์ทำหน้าที่คล้ายกับก้นอ่างอาบน้ำ เมื่อมันละลาย จะเหมือนกับว่าปลั๊กถูกดึง ซึ่งช่วยให้น้ำซึมผ่านดินที่ละลายแล้ว การระบายน้ำทำให้พืชชนิดใหม่สามารถตั้งตัวได้ พืชที่ดีกว่า ดัดแปลงให้เหมาะกับสภาพดินที่แห้งกว่า นั่นคือ สิ่งที่เราเห็นในสถานที่เหล่านี้ในสวีเดน" เขาอธิบาย หญ้าทั่วไปในพื้นที่ชื้นแฉะที่มีดินเพอร์มาฟรอสต์อยู่ประปรายได้พัฒนาระบบคล้ายฟางที่ลำเลียงออกซิเจนจากลำต้นลงไปที่ราก หลอดเหล่านี้ยังทำหน้าที่เป็นท่อซึ่งก๊าซมีเทนในดินจะหาทางขึ้นสู่ผิวน้ำอย่างรวดเร็วและหลังจากนั้นก็ขึ้นสู่ชั้นบรรยากาศ เมื่อน้ำหายไปหญ้าเหล่านี้ก็หายไปฉันใด พวกมันจะถูกแทนที่ด้วยพืชชนิดใหม่ทีละน้อย ซึ่งเนื่องจากสภาพดินที่แห้ง ไม่ต้องการการขนส่งออกซิเจนจากพื้นผิวผ่านทางรากของพวกมัน การรวมกันของออกซิเจนในดินที่มากขึ้นและการขนส่งมีเทนที่ลดลงหมายความว่ามีเทนที่ผลิตได้น้อยลงและมีเทนที่ผลิตขึ้นสามารถเปลี่ยนเป็น CO2 ภายในดินได้ดีขึ้น Bo Elberling อธิบาย "ในขณะที่หญ้าถูกกำจัดโดยพืชชนิดใหม่ เช่น ไม้พุ่มแคระ วิลโลว์ และต้นเบิร์ช กลไกการขนส่งจะหายไป ทำให้มีเธนสามารถหนีขึ้นสู่ดินและชั้นบรรยากาศได้อย่างรวดเร็ว" การรวมกันของดินแห้งและการเติบโตของพืชใหม่ยังสร้างสภาวะที่เอื้ออำนวยต่อแบคทีเรียในดินที่ช่วยทำลายมีเทน "เมื่อมีเธนไม่สามารถเล็ดลอดผ่านหลอดได้อีกต่อไป แบคทีเรียในดินจะมีเวลามากขึ้นในการย่อยสลายและเปลี่ยนเป็น CO2" โบ เอลเบอร์ลิงอธิบายอย่างละเอียด ด้วยเหตุนี้ เราอาจจินตนาการได้ว่าเมื่อจุลินทรีย์ลดการปล่อยก๊าซมีเทน กระบวนการดังกล่าวจะนำไปสู่การปล่อย CO2 มากขึ้น อย่างไรก็ตาม นักวิจัยไม่พบการปล่อย CO2 เพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญในการศึกษาของพวกเขา สิ่งนี้ถูกตีความว่าเป็นผลมาจากความสมดุลของ CO2 ซึ่งถูกกำหนดโดยรากพืชมากกว่า CO2 ที่ปล่อยออกมาจากจุลินทรีย์ที่ย่อยสลายมีเทน สิ่งสำคัญคือ แม้ว่ามีเทนจะจบลงในรูปของ CO2 แต่ก็ถือว่ามีความสำคัญน้อยกว่าในบริบทการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ เนื่องจากมีเทนเป็นก๊าซเรือนกระจกที่มีศักยภาพมากกว่าอย่างน้อย 25 เมื่อเทียบกับ CO2 เพอร์มาฟรอสต์ตั้งอยู่ที่ไหน? พื้นที่เพอร์มาฟรอสต์ประปรายปกคลุมทางตอนใต้ของอาร์กติกทั่วโลก ซึ่งโดยทั่วไปแล้วอุณหภูมิจะอยู่ระหว่าง -5 ถึง 0 องศา ซึ่งหมายความว่าอุณหภูมิที่สูงขึ้นอาจทำให้เพอร์มาฟรอสต์หายไปได้อย่างสมบูรณ์ ปริมาณน้ำฝนในอนาคตจะเป็นตัวชี้ขาด ตามที่ศาสตราจารย์ Elberling กล่าว สิ่งที่ไม่รู้ที่ยิ่งใหญ่ที่สุดในอนาคตคือปริมาณของหยาดน้ำฟ้าในอนาคต เนื่องจากในขณะที่การละลายดินเพอร์มาฟรอสต์ทำให้ดินระบายน้ำได้ง่ายขึ้นในบริเวณที่มีดินเพอร์มาฟรอสต์ประปราย ปริมาณน้ำฝนที่เพิ่มขึ้นหรือการระบายน้ำที่ไม่ดีสามารถป้องกันไม่ให้พื้นที่แห้งได้ ในกรณีอย่างหลัง เราไม่ควรคาดหวังว่าก๊าซมีเทนจะแห้งและลดลงตามไปด้วย "ความสมดุลระหว่างปริมาณน้ำฝนและการระเหยจะมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการปล่อยและดูดซับก๊าซเรือนกระจก อย่างไรก็ตาม การทำนายปริมาณน้ำฝนในอาร์กติกนั้นเต็มไปด้วยความไม่แน่นอน ในบางพื้นที่ เราเห็นปริมาณน้ำฝนเพิ่มขึ้น ในขณะที่พื้นที่อื่น สิ่งต่างๆ กำลังเหือดแห้ง โดยเฉพาะอย่างยิ่ง ในช่วงซัมเมอร์" เอลเบอร์ลิงกล่าว การศึกษามุ่งเน้นไปที่ข้อมูลจากสองท้องถิ่นในภาคเหนือของสวีเดน ด้วยเหตุนี้ ศาสตราจารย์เอลเบอร์ลิงจึงระมัดระวังในการสรุปว่าสภาวะที่คล้ายคลึงกันขยายไปยังพื้นที่อื่นๆ ที่มีชั้นดินเยือกแข็งที่คล้ายคลึงกัน เช่น ในแคนาดาหรือรัสเซีย การศึกษานี้ก่อให้เกิดความเข้าใจใหม่เกี่ยวกับกระบวนการที่ต้องนำมาพิจารณา เมื่อใดก็ตามที่มีการประเมินการปล่อยก๊าซมีเทนในอนาคตในพื้นที่ที่ได้รับผลกระทบจากเพอร์มาฟรอสต์ "ในรายงานฉบับล่าสุดของพวกเขาเกี่ยวกับงบประมาณก๊าซมีเทนในอนาคตของอาร์กติก IPCC (คณะกรรมการระหว่างรัฐบาลว่าด้วยการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ) ไม่ได้พิจารณาเงื่อนไขที่เราเน้นย้ำในการศึกษานี้ การศึกษาของเรากลับตรงกันข้ามกับการรับรู้ทั่วไปที่ว่าเพอร์มาฟรอสต์ที่ละลายนั้นมีความเกี่ยวข้องอย่างสม่ำเสมอกับการเพิ่มขึ้น ระดับการปล่อยก๊าซมีเทน" ศาสตราจารย์เอลเบอร์ลิงสรุป ผู้เขียนนำ Mats Björkman จาก University of Göteborg กล่าวเพิ่มเติมว่า: "การวิจัยของเราแสดงให้เห็นว่าการปล่อยก๊าซมีเทนจากพื้นที่ที่มีการละลายของเพอร์มาฟรอสต์ไม่เหมือนกันทุกที่ ข้อสังเกตใหม่นี้แสดงถึงองค์ประกอบที่สำคัญของภาพที่ครอบคลุมมากขึ้นเกี่ยวกับผลกระทบของสภาพอากาศในแถบอาร์กติก ผลลัพธ์ของเรายังเน้นย้ำถึงความสำคัญของรวมถึงอุทกวิทยา พืชพรรณ และการเปลี่ยนแปลงของจุลินทรีย์เมื่อศึกษาผลกระทบระยะยาวของการละลายและหายไปของเพอร์มาฟรอสต์" ในอนาคต Mats Björkman ต้องการพิจารณาว่าพื้นที่ใดจะเปียกหรือแห้งกว่ากัน และดูว่าพื้นที่ดังกล่าวจะได้รับผลกระทบอย่างไรเมื่อน้ำแข็งละลาย