PNAS: Высыхание тундровых ландшафтов ограничит вызванное просадкой ускорение таяния многолетней мерзлоты
Изменение топографии, вызванное таянием льда в арктических почвах, может ускорить таяние многолетней мерзлоты и вызвать резкие и крупномасштабные изменения в Арктике. Авторы расширили модель термальной гидрологии многолетней мерзлоты в масштабе участка, чтобы представить проседание грунта, и объединили её с новыми и существующими данными из хорошо охарактеризованного участка тундры, чтобы лучше понять последствия проседания в результате оттаивания в потеплевшей Арктике. Эти модели с пространственным разрешением репрезентативного участка тундры, богатой углеродом, показывают, что опускание не приведёт к значительному ускорению таяния многолетней мерзлоты и вызовет её резкое таяние на больших площадях. Однако проседание талых вод, вероятно, приведёт к увеличению стока и значительно ускорит высыхание ландшафта тундры в условиях потепления климата, что серьёзно повлияет на чувствительные арктические экосистемы.
Авторы использовали модель гидрологии многолетней мерзлоты, основанную на подробных измерениях содержания льда в почве, чтобы лучше понять потенциальный риск её внезапного таяния, вызванного таянием подземного льда, — ключевой открытый вопрос, связанный с реакцией многолетней мерзлоты на потепление в Арктике. Результаты, полученные с высоким пространственным разрешением, для хорошо охарактеризованного участка в тундре недалеко от Уткиагвика (Utqiaġvik), Аляска, хорошо согласуются с несколькими типами наблюдений в текущем климате. По прогнозам, с 2006 по 2100 гг. в сценарии RCP8.5 с сильным потеплением произойдёт общее опускание на 63 см. Оттаивание многолетней мерзлоты, измеряемое увеличением толщины активного слоя — толщины слоя почвы, оттаивающего каждое лето, — ускоряется из-за проседания, но эффект относительно невелик. Толщина активного слоя увеличивается от текущего значения ~50 см до ~180 см к 2100 году, когда учитывается оседание, по сравнению с ~160 см, когда им пренебрегают. В этих расчётах выявленная ранее положительная обратная связь между оседанием и оттаиванием самоограничивается в десятилетних временных рамках, поскольку ландшафтный сток и увеличение эвапотранспирации приводят к более сухой тундре с более слабой связью между поверхностью и атмосферой. Эти результаты для участка тундры, являющегося репрезентативным для больших участков северного склона Аляски, показывают, что опускание вряд ли приведёт к резкой оттепели на больших площадях. Однако оседание оказывает значительное влияние на гидрологию тундры. В частности, оседание увеличивает ландшафтный сток, что помогает поддерживать речной сток в условиях повышенной эвапотранспирации, но также приводит к более засушливым условиям тундры, что может иметь пагубные последствия для чувствительных экосистем арктических водно-болотных угодий.
