Arktickou krajinou zmítá tání permafrostu, které je způsobeno skrytým světem změn pod povrchem v důsledku oteplování klimatu.
Během několika dní zmizela obrovská jezera o rozloze několika kilometrů čtverečních. Svahy se propadají. Půda bohatá na led se propadá, krajina je zvlněná tam, kde kdysi bývala rovná, a na některých místech vznikají rozsáhlá pole velkých propadlých polygonů (snímek polygonální půdy zde – pozn. red.). Je to důkaz, že věčně zmrzlá půda pod povrchem rozmrzá. To je špatná zpráva pro obce, které jsou nad ní postaveny – a pro globální klima. Jako ekolog studuji tyto dynamické krajinné interakce a dokumentuji různé způsoby, jak se změny krajiny způsobené permafrostem v průběhu času zrychlují. Skryté změny, které zde probíhají, jsou varováním do budoucna, napsal Mark J. Lara pro The Conversation.
Co je to permafrost?
Věčně zmrzlá půda pokrývá asi čtvrtinu území na severní polokouli, zejména v Kanadě, Rusku a na Aljašce. Velká část z ní je bohatá na organické látky dávno mrtvých rostlin a živočichů, které zamrzly v čase. Tato zmrzlá půda udržuje strukturální integritu mnoha severských krajin a poskytuje stabilitu vegetačním i nevegetačním povrchům, podobně jako nosné trámy v budovách.
S rostoucí teplotou a změnou srážek se věčně zmrzlá půda a další formy podzemního ledu stávají náchylnými k tání a kolapsu. S oteplováním zmrzlé půdy dochází k destabilizaci půdy a rozplétání vzájemně provázané struktury, která po tisíciletí jemně utvářela tyto dynamické ekosystémy. Riziko zvyšují lesní požáry, kterých v Arktidě přibývá.
Pod povrchem je aktivní něco jiného a to zesiluje globální oteplování. Když půda rozmrzne, mikrobi začnou hodovat na organických látkách v půdě, která byla zmrzlá po tisíciletí. Tito mikrobi uvolňují oxid uhličitý a metan, silné skleníkové plyny. Když tyto plyny uniknou do atmosféry, dále oteplují klima a vytvářejí zpětnouvazbu: vyšší teploty způsobují, že půda více rozmrzá, čímž se uvolňuje více organického materiálu, na kterém mikrobi hodují a produkují více skleníkových plynů.
Důkazy: mizející jezera
Důkazů o změně klimatu způsobené člověkem přibývá v celém rozsahu věčně zmrzlé půdy. Zánik velkých jezer o rozloze několika kilometrů čtverečních je jedním z nejmarkantnějších příkladů nedávných změn v severní krajině. Jezera odtékají laterálně, jak se vyvíjejí širší a hlubší odvodňovací kanály, nebo vertikálně prostřednictvím taliků (nezmrzlá vrstva zeminy uzavřená v permafrostu), kde se nezamrzlá půda pod jezerem postupně prohlubuje, až dojde k proražení permafrostu a odtoku vody.
V současné době existují přesvědčivé důkazy o tom, že povrchové vody v oblastech s věčně zmrzlou půdou ubývá. Satelitní pozorování a analýzy naznačují, že odvodňování jezer může souviset s degradací permafrostu. S kolegy jsme zjistili, že se zvyšuje s teplejšími a delšími letními obdobími.
Tento poznatek přišel poté, co byla v posledních pěti letech na severozápadě Aljašky zaznamenána jedna z nejvyšších zaznamenaných měr katastrofického vysychání jezer, k němuž dochází během několika dní v důsledku degradace věčně zmrzlé půdy. Mizení jezer v celém rozsahu permafrostu pravděpodobně ovlivní živobytí domorodých komunit, protože se mění kvalita vody a její dostupnost důležitá pro vodní ptactvo, ryby a další volně žijící živočichy.
Propadající se kopce a polygonová pole
Tání a rozpad pohřbeného ledovce také způsobuje, že se svahy v ruské a severoamerické Arktidě stále rychleji sesouvají a půda, rostliny a suť se sesouvají dolů. Jedna z nových studií na severní Sibiři zjistila, že za posledních dvacet let se narušený povrch půdy zvýšil o více než 300 %. Podobné studie v severní a severozápadní Kanadě zjistily, že se tam sesouvání půdy rovněž zrychlilo s teplejším a vlhčím létem.
V rovinatém terénu se mohou vyvíjet ledové klíny, které vytvářejí neobvyklé geometrické vzory a změny na zemi. V průběhu desetiletí až staletí proniká tající sníh do puklin v půdě a vytváří ledové klíny. Tyto klíny způsobují v zemi nad nimi prohlubně, které vytvářejí okraje mnohoúhelníků. Polygonální útvary se přirozeněvytvářejí v důsledku procesu mrznutí a tání podobně jako na dně vysychajících bahnitých plání. Jak ledové klíny tají, půda nad nimi se propadá.
Dokonce i v extrémně chladném prostředí vysoké Arktidy může vliv pouhých několika neobvykle teplých let dramaticky změnit povrch krajiny a změnit dříve rovinatý terén na zvlněný, protože povrch se začne propadat do prohlubní v důsledku tání ledu v půdě pod ním. Celková rychlost tání ledových klínů se v reakci na oteplování klimatu zvýšila.
V mnoha arktických oblastech toto tání urychlily také lesní požáry. V nedávné studii jsme s kolegy zjistili, že lesní požáry v arktických věčně zmrzlých oblastech zvyšují rychlost tání a vertikální kolaps zmrzlého terénu až po dobu osmi desetiletí po požáru. Vzhledem k tomu, že se předpokládá, že jak oteplování klimatu, tak narušení způsobené lesními požáry se v budoucnu zvýší, mohou zvýšit rychlost změn v severské krajině.
Vliv nedávných klimatických a environmentálních změn se projevil i v nižších zeměpisných šířkách v nížinných boreálních lesích. Na Aljašce, v Kanadě a ve Skandinávii došlo k rychlé degradaci na led bohatých permafrostových plošin – vyvýšených ostrovů věčně zmrzlé půdy nad přilehlými mokřady. Mohou vypadat jako nákladní lodě plné ostřic, keřů a stromů, které se propadají do mokřadů.
Proč na tom záleží?
Mrazivé teploty a krátké vegetační období dlouhodobě omezují rozklad odumřelých rostlin a organických látek v severských ekosystémech. Z tohoto důvodu je téměř 50 % celosvětového půdního organického uhlíku uloženo v těchto zmrzlých půdách. Náhlé změny, kterých jsme dnes svědky – jezera se mění ve vysušené pánve, křovinatá tundra se mění v rybníky, nížinné boreální lesy se mění v mokřady – urychlí nejen rozklad pohřbeného uhlíku z permafrostu, ale také rozklad nadzemní vegetace, která se propadá do vodou nasyceného prostředí.
Klimatické modely naznačují, že dopady takového přechodu by mohly být hrozivé. Například nedávná modelová studie zveřejněná v časopise Nature Communications naznačuje, že degradace permafrostu a s ní spojený rozpad krajiny by mohly vést k dvanáctinásobnému nárůstu ztrát uhlíku při scénáři silného oteplení do konce století.
To je obzvláště důležité, protože se odhaduje, že věčně zmrzlá půda obsahuje dvakrát více uhlíku než dnešní atmosféra. Hloubka věčně zmrzlé půdy je velmi rozdílná, v některých částech Sibiře přesahuje 3 000 stop a na severní Aljašce 2 000 stop a směrem na jih se rychle snižuje. Ve Fairbanksu na Aljašce je průměrná hloubka kolem 90 metrů. Studie naznačují, že velká část mělkého permafrostu, hlubokého 10 stop (3 metry) nebo méně, pravděpodobně roztaje, pokud svět zůstane na současné trajektorii oteplování.
Aby toho nebylo málo, ve vodním prostředí s nedostatkem kyslíku produkují mikrobi metan, silný skleníkový plyn, který je 30krát účinnější při oteplování planety než oxid uhličitý, ačkoli se v atmosféře neudrží tak dlouho. Jak velkým problémem se tání věčně zmrzlé půdy pro klima stane, je otevřenou otázkou. Víme, že již nyní uvolňuje skleníkové plyny. Příčiny a důsledky tání permafrostu a s ním spojených změn v krajině jsou však aktivními hranicemi výzkumu.
Jedno je jisté: rozmrzání dříve zamrzlé krajiny bude ještě dlouho měnit tvář ekosystémů ve vysokých zeměpisných šířkách. Pro lidi žijící v těchto oblastech bude sesouvání půdy a destabilizace půdy znamenat život s riziky a náklady, včetně prohýbání silnic a propadání budov.
O autorovi: Mark J. Lara (Odborný asistent v oboru biologie rostlin a geografie, University of Illinois at Urbana-Champaign).
Zdroj: The Conversation, „Thawing permafrost is roiling the Arctic landscape, driven by a hidden world of changes beneath the surface as the climate warms“ (12.04.2022)
Články zveřejněné v rubrice Trendy nemusejí vyjadřovat názor redakce.