Permafrost and the Carbon Feedback Loop

ชั้นดินเยือกแข็งคือดินที่คงอยู่ที่หรือต่ำกว่าศูนย์องศาเซลเซียสอย่างน้อยสองปีติดต่อกัน ครอบคลุมประมาณ 25 เปอร์เซ็นต์ของพื้นที่ดินในซีกโลกเหนือ — ส่วนใหญ่ในไซบีเรีย อลาสกา แคนาดา และที่ราบสูงทิเบต

ชั้นบนที่ยังเคลื่อนไหวจะละลายและแข็งตัวซ้ำในแต่ละฤดู แต่ชั้นดินเยือกแข็งด้านล่างอาจถูกแช่แข็งต่อเนื่องมาหลายหมื่นปี

ในดินที่แช่แข็งนี้มีคาร์บอนอินทรีย์ประมาณ 1.5 ล้านล้านตัน — ซากพืชและสัตว์ที่สะสมและถูกเก็บรักษาในความเย็น แล้วไม่เคยย่อยสลาย

แหล่งกักเก็บนี้มีปริมาณคาร์บอนราวสองเท่าของที่อยู่ในชั้นบรรยากาศปัจจุบัน

เมื่ออุณหภูมิอาร์กติกสูงขึ้นในอัตราสองถึงสี่เท่าของค่าเฉลี่ยโลก ชั้นบนก็ลึกลงและอินทรียวัตถุที่แช่แข็งก่อนหน้านี้ก็ละลาย

จากนั้นการย่อยสลายของจุลินทรีย์ก็กลับมาดำเนินต่อ ปล่อยคาร์บอนไดออกไซด์ในสภาวะแห้งและก๊าซเรือนกระจกที่รุนแรงกว่าอย่างมีเทนในสภาวะน้ำขังที่ไม่มีออกซิเจน

ความร้อนที่เพิ่มขึ้นนี้ทำหน้าที่เป็นการป้อนกลับเชิงบวก: การละลายปล่อยก๊าซเรือนกระจกซึ่งทำให้สภาพภูมิอากาศอุ่นขึ้น ก่อให้เกิดการละลายมากขึ้น

แบบจำลองสภาพภูมิอากาศปัจจุบันยังไม่สามารถจำลองการป้อนกลับนี้ได้อย่างสมบูรณ์ เพราะอัตราการละลายของชั้นดินเยือกแข็งขึ้นอยู่กับอุทกวิทยาท้องถิ่น ส่วนประกอบของดิน และรูปแบบหิมะปกคลุมที่แตกต่างกันมากในเขตชั้นดินเยือกแข็งอันกว้างใหญ่

โครงสร้างพื้นฐานที่สร้างบนชั้นดินเยือกแข็ง — ท่อส่ง ถนน อาคาร — ก็เสี่ยงเช่นกันเมื่อดินสูญเสียความมั่นคงทางโครงสร้าง ซึ่งมีนัยสำคัญทางเศรษฐกิจและความปลอดภัยต่อชุมชนทั่วอาร์กติก