温室効果ガスの重要な発生源が、思いもよらない場所から地球の大気中に漏れ始めていることが判明しました。 北極圏の上空で、何万年も凍結していた土地が、初めて解け始めたのです。 永久凍土と呼ばれる凍土は、現在の大気中に存在する炭素の2倍以上の量を保持していると推定されている。
より温暖な環境では、死んだ植物に含まれる炭素のほとんどは、有機物を分解する微生物の働きにより、比較的早く大気へと循環します。
「一度、有機物が永久凍土に取り込まれると、そのシステムはほとんど機能しなくなります。
「土壌や堆積物が凍ったままである限り、有機物を分解するための微生物の活動はほとんどありません」と、米国エネルギー省（DOE）アルゴンヌ国立研究所の生態学者ジュリー・ジャストローは述べています。 土壌が解け始めると、微生物の活動が活発になり、微生物が有機物を食べることで、炭素の一部が大気中に放出されるのです」。
北極圏のツンドラ地帯の凍結融解サイクルは、土壌の表層と下層が混ざり合う「クリオターベーション」と呼ばれる現象を引き起こします。
ジャストロー氏によると、数千年前、このプロセスによって、死んだ植物が分解される前に堆積物を通して永久凍土の下方に運ばれました。
「問題は、比較的分解しやすい炭素がたくさん埋まっているのに、凍結状態にあることで保護されていることです。 もし解凍されて微生物が作用すれば、化石燃料の燃焼と同じように、長い間地球の循環から外れていた炭素を放出することになり、元の場所には戻せなくなるのです。
気候変動を懸念する研究者や政策立案者にとって、永久凍土の融解の特に厄介な点は、これらの土壌や堆積物には通常、大量の氷が含まれているという事実にあります。 融解した氷から水が排出される場合、炭素排出の大部分は二酸化炭素になります。 しかし、水はけの悪いところでは、水が溜まり、かなりの量のメタンが排出される可能性がある。
アルゴンヌ大学とアラスカ大学フェアバンクス校のJastrow氏らは、ブルックス山脈とプルドー湾の間のアラスカ北斜面から永久凍土のサンプルを採取しました。
アルゴンヌの研究は、ツンドラに加えて、北極圏の低木林、北方林、泥炭地を含む北部永久凍土地域全体の地形に焦点を当てるものです。 「私たちの使命は、炭素の量と分解可能性の両方を調査することです。 永久凍土の研究者は、現在、これらの地域には、ほとんどの人が以前考えていたよりもかなり多くの炭素があると信じていますが、私たちはまだ非常に粗い推定しかしていません」と、彼女は言いました。 陸上生態系の長期的な挙動を理解するには、さまざまな地域の土地と大気の間で炭素がどのように循環しているかを制御するさまざまな要因について、より包括的な全体像を把握する必要があります。 「
アルゴンヌの研究は、永久凍土地域用に開発された炭素循環モデルをテストし改善するために必要な、貴重な「現地調査」データを提供するものです。 今後の研究では、DOEが炭素モデルと気候モデルを組み合わせる努力を続けているため、特に湿潤でアクセスしにくい低地において、より多くのサイトのサンプリングが必要になるでしょう」
アルゴンヌの研究は、永久凍土地域のために開発された炭素循環モデルをテストし、改善するために必要な、貴重な「現地調査」データを提供します。