Hoeveel permafrost smelt er deze eeuw en waar gaat de koolstof naartoe?

Thermokarst en de Gevolgen van Permafrostsmelting

Thermokarst, de smelting van ijsrijke permafrost, vormt een groeiend probleem door de wereldwijde opwarming. Permafrost, dat zich onder 15% van het noordelijk halfrond bevindt, bestaat uit opgestapelde dode biomassa die bevroren blijft en nooit de kans heeft gehad om al zijn koolstof vrij te geven.

Met de opwarming van de oppervlakte en de lagere atmosfeer door menselijke activiteiten rijzen belangrijke vragen: hoeveel permafrost zal smelten en hoeveel koolstof zal dat in de atmosfeer vrijgeven? Dit vraagstuk wordt bemoeilijkt door de complexe processen in de koolstofcyclus. Een nieuwe studie, uitgevoerd door vier wetenschappers in China en één aan de Purdue Universiteit in de VS, suggereert dat de meeste koolstof uit gesmolten permafrost vastgelegd zal blijven in de lagen die bevroren zijn, maar dat dit een aanzienlijke uitdaging zal vormen voor toekomstige inspanningen om klimaatverandering te beperken, vooral als de smelting versnelt.

Permafrost vormt zich voornamelijk op plaatsen waar de gemiddelde jaartemperatuur onder het vriespunt ligt. Bij een gemiddelde temperatuur onder -5°C kan de bevriezing permanent zijn. Dit probleem wordt verergerd door de versterking van de opwarming aan de polen, waarbij de opwarming in het Arctisch gebied bijna vier keer sneller is dan het wereldgemiddelde sinds 1979.

De smelting van permafrost zou fungeren als een positieve feedback op de opwarming van de aarde, doordat het de wereldwijde opwarming vergroot via koolstofdioxide-emissies. Ongeveer 1 biljoen ton permafrost is uiteindelijk kwetsbaar voor wereldwijde klimaatverandering, en het modelleren van de toekomst van permafrost is een complexe aangelegenheid.

Onderzoekers hebben gewerkt aan het verminderen van de onzekerheden in dit proces, waaronder verschillen in regionale smeltbewegingen, een gebrek aan observatiedata in afgelegen gebieden, veranderingen in vegetatiebedekking en onvoorspelbare weersomstandigheden. Het team overwoog twee gevestigde scenario’s voor de toekomst, de zogenaamde Shared Socioeconomic Pathways (SSP’s): het optimistische SSP126-scenario dat de opwarming beperkt tot 2.0°C en het extreme SSP585-scenario waarin het gebruik van fossiele brandstoffen onverminderd doorgaat.

Deze studie, onder leiding van Lei Liu van de Zhengzhou Universiteit in China, verbeterde eerdere modellen door nieuwe fysieke processen op te nemen. De nieuwe modelanalyse schatte het permafrostgebied voor het noordelijk halfrond van 2010 tot 2015 op 14,4 miljoen vierkante kilometer, met 563 gigaton koolstof in dat laatste jaar. Voor het SSP126-scenario zou 119 gigaton koolstof beschikbaar komen voor afbraak tegen 2100, terwijl het extreme SSP585-scenario zou leiden tot 252 gigaton beschikbaar koolstof.

Het model vond echter dat slechts ongeveer 4% tot 8% van deze nieuw gesmolten koolstof naar verwachting in de atmosfeer zal worden vrijgegeven tegen 2100. Dit impliceert een maximum van 10 gigaton koolstof voor het minst impactvolle scenario en 20 gigaton voor het meest extreme scenario. Ter vergelijking, in 2023 stootten mensen 11,3 gigaton koolstof uit door het verbranden van fossiele brandstoffen en andere activiteiten.

De smelting van permafrost lijkt in dit model geen ernstig probleem te zijn in deze eeuw. Echter, de afbraak van permafrost verhoogt de stikstofbeschikbaarheid in de bodem, wat de plantengroei en de dynamiek van ecosystemen kan vergroten. Dit vormt een negatieve, maar kleine feedback op de opwarming van de aarde.

Voor een stopzetting van de opwarming moeten de menselijke emissies tot nul dalen. De grootste onzekerheden in de opwarming bevinden zich op hoge breedtegraden en hoogtes. De acties van de mens zullen de grootste onzekerheid blijven in het verloop van de klimaatverandering.