1

هوایی که امروز نفس می‌کشیم، داستانی میلیون‌ها ساله را در خود دارد. دی‌اکسید کربن – گازی حیاتی برای زندگی و اقلیم – همواره با ریتم زمین در عصرهای یخبندان و دوره‌های گرم بین‌یخبندان بالا و پایین رفته است.

اکنون پژوهشی تازه از دانشگاه گوتنبرگ نشان می‌دهد که این داستان پیچیدگی جدیدی دارد. بخش بزرگی از دی‌اکسید کربن آزاد شده پس از آخرین عصر یخبندان، احتمالاً نه از اقیانوس‌ها، بلکه از ذوب شدن پرمافراست (خاک‌های یخ‌زده دائمی) آزاد شده است.

الگوهای اقلیمی باستانی

برای قرن‌ها، دانشمندان تغییرات دی‌اکسید کربن را بیشتر به اقیانوس‌ها نسبت می‌دادند. در طول عصرهای یخبندان، سطح CO2 کاهش می‌یافت و با بازگشت گرما در دوره‌های بین‌یخبندان، نزدیک به ۱۰۰ واحد در میلیون افزایش پیدا می‌کرد.

اقیانوس‌های گرم‌شده قادر به نگه داشتن کربن زیادی نبودند و آن را رها می‌کردند. این توضیح پذیرفته‌شده بود. اما شواهد جدید نشان می‌دهد که خشکی‌های شمالی نیز نقش مهمی در این افزایش ایفا کرده‌اند.

«ما به این نتیجه رسیده‌ایم که زمین‌های واقع در شمال مدار رأس‌السرطان (۲۳٫۵ درجه شمالی) مقادیر زیادی کربن را پس از افزایش دمای نیمکره شمالی و پایان آخرین عصر یخبندان آزاد کرده‌اند. تخمین می‌زنیم این تبادل کربن تقریباً نیمی از افزایش دی‌اکسید کربن در جو را توضیح دهد.»
— آملی لیندگرن، نویسنده اصلی پژوهش

پرمافراست، مخزن کربن طبیعی

در عصر یخبندان، بخش‌های وسیعی از زمین به گنجینه‌های طبیعی کربن تبدیل شدند. علف‌ها و گیاهان در خاک منجمد شدند و زیر لایه‌های ضخیم گرد و غبار بادی (لُس) دفن شدند. این رسوبات در اروپا، آسیا و آمریکای شمالی تا ده‌ها متر ضخامت داشتند.

پرمافراست ماده آلی را درون خود نگه داشته و تجزیه را بسیار کند می‌کرد، به‌طوری که بیشتر از هر خاک غیریخ‌زده‌ای توانست کربن ذخیره کند.

پژوهشگران برای درک این مخزن پنهان، سوابق گرده‌های گیاهی را طی ۲۱ هزار سال با داده‌های مدل‌های اقلیمی ترکیب کردند تا الگوهای پوشش گیاهی و میزان کربن ذخیره‌شده در خاک را بازسازی کنند.

«ما هر هزار سال یک تصویر لحظه‌ای تهیه کردیم. وقتی نوع پوشش گیاهی غالب مشخص شد، می‌توانیم مقدار کربن ذخیره‌شده در خاک را تخمین بزنیم و مدل‌سازی کنیم که تبادل کربن بین خاک و جو از پایان عصر یخبندان تاکنون چگونه بوده است.»
— لیندگرن

با عقب‌نشینی یخچال‌های طبیعی بین ۱۷ هزار تا ۱۱ هزار سال پیش، خاک‌های شمالی ذوب شدند و این آزادسازی ناگهانی کربن تعادل اقلیم زمین را تغییر داد.

مقیاس از دست رفتن کربن

این پژوهش اعداد قابل‌توجهی ارائه می‌دهد:

• رسوبات لُس در اوج آخرین عصر یخبندان حدود ۳۶۳ پتاگرم کربن ذخیره کرده بودند.
• پس از ذوب شدن، تنها ۵۷ پتاگرم از آن باقی مانده است.

بیشتر این کاهش پیش از ۱۰ هزار سال پیش رخ داده و یکی از بزرگ‌ترین تغییرات کربنی این دوره محسوب می‌شود.

در همین زمان، تالاب‌های پیت (peatlands) گسترش یافتند و به مخازن بزرگ کربن تبدیل شدند. این تالاب‌ها طی هولوسن حدود ۴۵۰ پتاگرم کربن جذب کردند – بیش از هر سیستم زمینی دیگر. این گسترش تنها فرایند پایدار کاهش کربن اتمسفری در این دوره طولانی بود.

یخ‌ها، دریاها و تغییر چشم‌انداز

عقب‌نشینی صفحات عظیم یخچالی چشم‌اندازهای جدیدی ایجاد کرد:

• خاک‌های زیر یخ کربن خود را از دست دادند.
• زمین‌های تازه‌ای برای کلونی‌زایی گیاهان نمایان شد و مخازن جدید کربن شکل گرفتند.
• سطح دریا بالا آمد و بخش‌های وسیعی از فلات‌های قاره‌ای را زیر آب برد.

پژوهشگران هنوز نمی‌دانند که خاک‌های زیر آب‌رفته کربن را سریع آزاد کرده‌اند یا به صورت پرمافراست زیرآبی حفظ شده است. برخی از کربن به جو برگشته و بخشی در رسوبات دریایی دفن شده است.

افزایش طبیعی دی‌اکسید کربن

شواهد هسته‌های یخی نشان می‌دهد:

• در اوج عصر یخبندان (۲۱ هزار سال پیش)، سطح CO2 حدود ۱۸۰ ppm بود.
• تا ۱۱ هزار سال پیش به ۲۷۰ ppm رسید و وارد فاز بین‌یخبندان شد.

این افزایش پس از آن کند شد، زیرا تالاب‌های پیت کربن زیادی جذب کرده و انتشار پرمافراست را جبران کردند.

«ما می‌بینیم که تالاب‌های پیت در هولوسن مقادیر زیادی کربن ذخیره کرده‌اند و در طول زمان جذب آنها توانسته انتشار ناشی از ذوب پرمافراست را جبران کند.»
— لیندگرن

زمین؛ هم منبع هم مخزن

نتیجه پژوهش نشان می‌دهد که زمین‌های شمالی هم به‌عنوان منبع و هم مخزن کربن عمل کرده‌اند:

• در آغاز، ذوب شدن لُس و پرمافراست باعث آزادسازی سریع کربن شد.
• در ادامه، رشد تالاب‌ها این روند را معکوس کرد.

این فرآیندها به اندازه‌ای قوی بودند که تغییرات جوی را شکل دادند و در کنار تغییرات اقیانوسی بر اقلیم اثر گذاشتند.

نقش انسان در شکستن چرخه طبیعی

این چرخه طبیعی تا حدود ۲۵۰ سال پیش پایدار بود، تا زمانی که انسان با سوزاندن زغال‌سنگ، نفت و گاز حجم عظیمی از کربن فسیلی را وارد جو کرد.

• سطح CO2 از حدود ۲۸۰ ppm در انقلاب صنعتی به ۴۲۰ ppm امروز رسیده است.

«اکنون سطح دی‌اکسید کربن به‌شدت بالا رفته و پرمافراست دوباره در حال ذوب شدن است. در گذشته، گسترش تالاب‌ها و آزاد شدن زمین‌های جدید پس از عقب‌نشینی یخچال‌ها کمک کرد کربن ذخیره شود، اما در آینده با افزایش سطح دریا، زمین کمتری خواهیم داشت و مشخص نیست کجا می‌توان این کربن را ذخیره کرد.»
— لیندگرن

درس‌هایی برای آینده

این پژوهش نشان می‌دهد تعادل کربن زمین چقدر شکننده است. در گذشته سیستم‌های طبیعی توانستند انتشار کربن پرمافراست را جبران کنند، اما امروز با کاهش مساحت خشکی‌ها و افزایش سطح دریا این امکان کمتر خواهد شد.

شناخت گذشته شاید آرامش‌بخش نباشد، اما تصویر روشنی ارائه می‌دهد: کربن حبس‌شده در خاک‌های یخ‌زده دوباره می‌تواند اقلیم ما را شکل دهد – این بار در زمینه‌ای که گرمایش ناشی از انسان شدت یافته است.

این مطالعه در مجله Science Advances منتشر شده است.

اگر دغدغه تغییرات اقلیمی و آینده سیاره‌مان را دارید، این مقاله را با دوستانتان به اشتراک بگذارید و درباره اهمیت حفظ تالاب‌ها و کاهش انتشار کربن گفتگو کنید.