Hyppää pääsisältöön

Tarkenna hakuasi

Metsäpalo. Kuva Mostphotos.

Yli kolmasosa arktisesta ja boreaalisesta alueesta toimii nyt hiilidioksidin lähteenä ilmakehään

Vuosituhansien ajan planeettamme hiilipakastimena toiminut pohjoinen ikirouta-alue on nyt lähes menettänyt kykynsä varastoida hiiltä. Näin raportoi tuore Nature Climate Change -lehdessä julkaistu tutkimus, jonka mukaan tämä johtuu voimakkaista alueellisista hiilenlähteistä sekä maastopalojen lisääntymisestä.

Woodwell Climate -tutkimuskeskuksen johtama kansainvälinen tutkimusryhmä havaitsi, että kolmannes (34 %) arktisesta ja boreaalisesta vyöhykkeestä, mukaan lukien pohjoisten leveysasteiden puuton tundra, boreaaliset metsät ja kosteikot, toimii nykyisin hiilidioksidin lähteenä ilmakehään. Lähdettä tai nielua osoittava hiilidioksiditase saadaan, kun kasvien fotosynteesissä sitoman hiilidioksidin (CO₂) määrästä vähennetään mikrobien ja kasvien hengityksen myötä ilmakehään vapautuvan hiilidioksidi.

Kun maastopaloista aiheutuvat päästöt otettiin huomioon, hiilen nettolähteenä toimivien alueiden osuus kasvoi 40 prosenttiin.

Kyseessä on tuorein ja kattavin arvio arktisen ja boreaalisen alueen hiilitaseesta mitä koskaan on tehty. Tutkimuksessa hyödynnettiin tietokantaa, joka sisältää 200 tutkimuspaikalla vuosina 1990–2020 mitatut CO2-vuoaineistot ja on neljä kertaa suurempi kuin aiemmissa vastaavissa arvioinneissa käytetyt aineistot. Analyysissä otettiin huomioon sekä vuodenaikaisvaihtelut että viimeaikaiset merkittävät muutokset ilmastossa ja maastopalojen esiintyvyydessä, jotka ovat muuttaneet pohjoisten alueiden hiilitasapainoa.

– Halusimme tuottaa mahdollisimman ajankohtaisen ja kattavan kuvan pohjoisten alueiden hiilestä, ja tiesimme, että sen saavuttamiseksi meidän on otettava huomioon maastopalojen kasvava hiilijalanjälki tällä alueella, sanoo artikkelin johtava kirjoittaja Anna Virkkala, joka työskentelee tutkijana Woodwell Climate -tutkimuskeskuksen Permafrost Pathways -projektissa.

– Vaikka monet pohjoiset ekosysteemit toimivat edelleen hiilidioksidin nieluina, alueelliset hiilenlähteet ja maastopalot kumoavat nyt suuren osan koko alueen nettosidonnasta ja muuttavat pitkän aikavälin trendien suuntaa.

Tutkimus tarjoaa hyvän käsityksen siitä, kuinka pohjoisten leveysasteiden maa-alueet hengittävät vapauttaen kaasuja ilmakehään ja sitoen niitä ilmakehästä kasvillisuuteen ja maaperään. Aineisto on kerätty mittaustorneilla ja -kammioilla, jotka seuraavat kaasunvaihtoa maan ja ilmakehän välillä.

Nämä yksittäisiltä paikoilta kerätyt tiedot tallennetaan kattavaan ja kasvavaan ”ABC Flux”-tietokantaan, josta Virkkala on vastuussa. Tietokannan sisältämät yksittäiset lukemat yleistetään alueellisiksi taseiksi ilmastoa, maaperää ja kasvillisuutta kuvaavien aineistojen avulla. Tällä tavoin luodaan eläviä karttoja, jotka tekevät muutoin näkymättömät maapallon sisään- ja uloshengitykset näkyviksi.

Kuukausittaiset ​​CO2-vuoaineistot kolmen vuosikymmenen ajalta kattava Nature Climate Change -tutkimus auttaa havainnollistamaan syitä viimeaikaisten trendien taustalla: esimerkiksi kesäaikainen hiilen sidonta on lisääntynyt 30 vuoden aikana, mutta kasvukauden ulkopuolella tundran hiilidioksidipäästöt ovat kasvaneet.

Toinen tämän tutkimuksen vahvuus on sen korkea alueellinen resoluutio: 1 km x 1 km vuosina 2001–2020. Se auttaa tutkijoita kartoittamaan, missä suurimmat muutokset ovat tapahtuneet.

– Aineiston korkean resoluution ansiosta voimme nyt nähdä, kuinka suuresti arktisen alueen hiilitase vaihtelee, sanoo tohtori Sue Natali, yksi tutkimuksen kirjoittajista ja Permafrost Pathways -projektin johtaja Woodwell Climate -tutkimuskeskuksesta.

–Tämä suuri vaihtelu ei yllätä, koska arktinen alue ei ole yksi ainoa paikka, vaan valtava alue, joka sisältää erilaisia ​​ekosysteemejä ja ilmasto-olosuhteita. Nykyisin meillä on kyky mitata ja kartoittaa hiilen kierron prosesseja sekä riittävä spatiaalinen resoluutio sen paljastamiseksi, mitä maastossa tosiasiassa tapahtuu.

– Näemme, että pitenevät kasvukaudet ja kiihtyvä talvenaikainen mikrobitoiminta muuttavat vähitellen hiilen kiertoa, sanoo tohtori Marguerite Mauritz, apulaisprofessori Texas-El Pason yliopistolta ja yksi tutkimuksen kirjoittajista. 

– Laajamittainen yhteistyö, kuten tässä tutkimuksessa, on ehdottoman tärkeää, jotta voitaisiin ymmärtää, millaisia alueellisia ja jopa maailmanlaajuisia vaikutuksia vuodenaikaisvaihtelujen muutoksilla ja erilaisilla häiriötilanteilla voi olla.

Tämä tutkimus ja kasvava joukko muita viimeaikaisia ​​tutkimuksia osoittavat, kuinka pitkään hiilen nieluna toimineen pohjoisen alueen hiilitase on muuttumassa. Tässä tutkimuksessa keskityttiin maaekosysteemien CO₂-vuohon, mutta myös järvien, jokien ja kosteikkojen hiilidioksidi- ja metaani (CH₄) -päästöjä käsittelevissä tutkimuksissa on havaittu, että ikirouta-alue toimii hiilen lähteenä ilmakehään.

Äskettäiset alueelliset hiilitasearvioinnit kertovat samanlaista ​​tarinaa: sitä, että pitkän aikavälin trendit pohjoisilla leveysasteilla ovat muuttumassa, eikä arktisen alueen lämpeneminen ja vihertyminen tarkoitakaan lisääntynyttä hiilen sidontaa – osittain siksi, että lämpeneminen lisää ikiroudan sulamisesta aiheutuvia päästöjä ja vihertyminen suurempaa määrää poltettavaa hiiltä.

Nature Climate Change -tutkimuksessa havaittiin esimerkiksi, että vaikka 49 % arktisesta ja boreaalisesta alueesta vihertyi, vuotuinen CO₂:n nettosidonta kasvoi vain 12 %:ssa vihertyneistä karttapikseleistä. Tämä tulos saatiin siitä huolimatta, että kasvukauden pidentymisen ja kasvillisuuden lisääntymisen myötä suurempi määrä hiiltä voidaan fotosyntetisoida ja varastoida. 

– Ikirouta-alueen hiilenkierto on todella alkanut muuttua, Virkkala sanoo. 

– Tutkimuksemme toimii varoitusmerkkinä tulevaisuudessa tapahtuvista suuremmista muutoksista ja osoittaa kartalta alueita, joita meidän tulee erityisesti seurata tulevina vuosikymmeninä.

Tätä tutkimusta rahoitti Gordon ja Betty Moore -säätiö TED Audacious -projektin Permafrost Pathways: Connecting Science, People, and Policy for Arctic Justice and Global Climate välityksellä. 

Biogeokemian tutkimusryhmä Itä-Suomen yliopiston ympäristö- ja biotieteiden laitokselta osallistui tutkimukseen luovuttamalla ABC Flux-tietokantaan Luoteis-Venäjän tundralla Komin tasavallassa kerätyt CO₂-vuoaineistot usean vuoden ajalta. Kyseisen alueen hiilitaseesta on saatavilla vain vähän tietoa, mikä lisää niiden arvoa alueellisten hiilitasearvioiden kannalta. 

Lisätietoja: 

Tutkija Anna Virkkala, p. 044 544 1040, avirkkala@woodwellclimate.org

Akatemiatutkija Maija Marushchak, p. 050 306 5244 maija.marushchak@uef.fi 

Artikkeli:

Anna-Maria Virkkala, Brendan M. Rogers, Jennifer D. Watts, Kyle A. Arndt , Stefano Potter, Isabel Wargowsky, Edward A. G. Schuur , Craig R. See, Marguerite Mauritz , Julia Boike, M. Syndonia Bret-Harte, Eleanor J. Burke , Arden Burrell, Namyi Chae, Abhishek Chatterjee, Frederic Chevallier, Torben R. Christensen, Roisin Commane, Han Dolman, Colin W. Edgar, Bo Elberling, Craig A. Emmerton, Eugenie S. Euskirchen, Liang Feng, Mathias Göckede, Achim Grelle, Manuel Helbig, David Holl, Järvi Järveoja, Sergey V. Karsanaev, Hideki Kobayashi,Lars Kutzbach, Junjie Liu, Ingrid T. Luijkx, Efrén López-Blanco, Kyle Lunneberg, Ivan Mammarella, Maija E. Marushchak, Mikhail Mastepanov, Yojiro Matsuura, Trofim C. Maximov, Lutz Merbold, Gesa Meyer, Mats B. Nilsson, Yosuke Niwa, Walter Oechel, Paul I. Palmer, Sang-Jong Park, Frans-Jan W. Parmentier, Matthias Peichl, Wouter Peters, Roman Petrov, William Quinton, Christian Rödenbeck, Torsten Sachs, Christopher Schulze, Oliver Sonnentag, Vincent L. St. Louis, Eeva-Stiina Tuittila, Masahito Ueyama, Andrej Varlagin, Donatella Zona & Susan M. Natali. Wildfires offset the increasing but spatially heterogeneous Arctic–boreal CO2 uptake. Nature Climate Change. https://doi.org/10.1038/s41558-024-02234-5