Ученые нанесли на карту еще миллион квадратных километров торфяников

Ученые создали высокоточную карту залегания торфяников в северном полушарии, добавив на нее миллион квадратных километров небольших торфяников в Центральной и Восточной Сибири, а также на севере европейской части Арктики. По новым данным площадь торфяников в северном полушарии составляет 3,7±0,5 миллионов квадратных километров, из которых 1,7±0,5 миллионов квадратных километров расположены на многолетней мерзлоте. Повышение среднегодовой температуры воздуха всего на 1,5 градуса Цельсия уничтожит половину этой мерзлоты и приведет к выбросу двух миллиардов тонн углерода в воздух и 10 миллиардов тонн — в реки. Статья опубликована в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.

Климатические условия Арктики привели к формированию большого количества торфяников: холод, переувлажнение и кислая реакция среды подавляли работу бактерий-деструкторов, препятствовали эффективному разложению мертвой растительности и способствовали формированию мощных залежей торфа с развитыми сообществами метаногенных и метанотрофных бактерий. В климатической системе торфяники тысячелетиями выполняли роль охладителей — они активно поглощали углекислый газ из атмосферы и консервировали органическое вещество, надолго выводя большие запасы углерода из круговорота.

В последние десятилетия на фоне изменения климата в торфяниках протекают два разнонаправленных процесса. С одной стороны, потепление способствует более активному захвату углекислого газа из воздуха и усилению охлаждающей роли болотных экосистем. В то же время сами торфяники подвергаются возросшей угрозе из-за засух, пожаров и деградации многолетней мерзлоты. Баланс этих процессов неизвестен, более того, давать прогнозы отклика торфяников на изменение климата в целом проблематично, потому что до сих пор не удалось установить их точную площадь и глубину залегания торфа — Арктика остается слабо изученным регионом.

Ученые под руководством Густава Гугелиуса (Gustaf Hugelius) из Стокгольмского университета создали карту распространения и глубины залегания торфяников в северном полушарии. Для этого они объединили данные инструментальных наблюдений, полученные из кернов торфяных залежей (n=7111), с математической моделью, построенной на основе этих данных методом машинного обучения по алгоритму случайного леса. Картографирование покрыло всю внетропическую зону северного полушария, то есть территорию севернее 23 градуса северной широты.

(A) Расчетная площадь покрытия торфяников на основе национальной инвентаризации и базы данных SoilGrids250m. (B) Расчетная площадь покрытия вечной мерзлоты на основе тех же источников. (C) Пространственное распределение основных точек отбора с данными о глубине залегания торфа (n=7111) и запасах органического углерода в торфе (n=782) на карте распределения биомов. (D) Площадки исследования запасов углерода в торфе на карте зонирования вечной мерзлоты. (E) Общая оценка углеродных запасов во всех торфяниках и (F) вечномерзлых торфяниках.

Gustaf Hugelius et al. / Proceedings of the National Academy of Sciences, 2020.

Поделиться

Оказалось, что общепринятые глобальные наборы данных (PEATMAP и WISE30sec) недооценивали площадь торфяников почти на один миллион квадратных километров, равно как и недооценивали значимость деградации многолетней мерзлоты для этих экосистем. Теперь на карту нанесены комплексы небольших болот в Центральной и Восточной Сибири, а также на севере европейской части Арктики. По новым данным площадь торфяников в северном полушарии составляет 3,7±0,5 миллионов квадратных километров, из которых 1,7±0,5 миллионов квадратных километров расположены на многолетней мерзлоте. Средняя толщина торфяного слоя составляет 249±97 сантиметров. Расчеты ученых показали, что запасы углерода в торфяниках северного полушария составляют 415±150 миллиардов тонн (половина от этого количества хранится между 60 и 70 широтами в зоне многолетней мерзлоты), азота — 10±7 миллиардов тонн.

Прогноз деградации многолетней мерзлоты под торфяниками и концептуальная модель воздействия этого процесса на эмиссию парниковых газов. (A) Карта прогноза; цвета указывают на температурные пороги, при достижении которых равновесная протяженность вечной мерзлоты падает до менее чем 10%. (B) Прогнозируемая степень равновесия многолетней мерзлоты на торфяниках для сценариев стабилизации глобального потепления. (C) Пространственная модель переходов торфяников, включая свойства и балансы парниковых газов на различных стадиях деградации и восстановления. (D) Схематический среднегодовой баланс парниковых газов торфяников для различных стадий оттаивания и восстановления. Отрицательные числа указывают на потерю углерода из торфяников, то есть на их поток в атмосферу (вверх на рисунке).

Ученые отметили, что при повышении среднегодовой температуры воздуха на 1,5 градуса Цельсия прогнозируется эмиссия двух миллиардов тонн углерода в виде CO2 и CH4; при повышении температуры на шесть градусов Цельсия эта цифра вырастет уже до шести миллиардов тонн. При этом торфяники будут источником поступления парниковых газов в атмосферу минимум 200 лет до достижения равновесия. Помимо утечки углерода в атмосферу, авторы исследования спрогнозировали потерю углеродных запасов через речной сток: порядка 10 миллиардов тонн при потеплении на 1,5 градусов Цельсия и порядка 30 миллиардов тонн при потеплении на шесть градусов Цельсия.

Повышения температуры воздуха на два градуса Цельсия будет достаточно, чтобы площадь многолетней мерзлоты под торфяниками сократилась вдвое, а при потеплении на шесть градусов Цельсия ее не останется вовсе. Такие события приведут к включению в биогеохимический круговорот огромных количеств углерода и азота, которые в текущий момент заморожены.

Воздействие изменения климата на многолетнюю мерзлоту становится все более очевидным: в 2017 году ее деградация привела к появлению криовулканического кратера на Ямале, а уже в 2020 году был зафиксирован самый северный пожар в истории — всего в 50 километрах от Северного Ледовитого океана. Пожары на таких широтах несут угрозу выгорания торфяников и многолетней мерзлоты.

Марина Попова

https://nplus1.ru/