Вечная мерзлота покрывает примерно четверть территории Северного полушария и хранит огромное количество органического углерода в виде мертвых растений. По мере того как она оттаивает, микроорганизмы начинают ее расщеплять, выделяя в атмосферу большое количество CO2 и метана. Соответственно, повышение температуры во всем мире может активировать этот огромный резервуар и существенно усугубить изменение климата за счет дополнительных выбросов. 

В публичных дебатах все чаще звучит идея "углеродной бомбы замедленного действия". Это основано на предположении, что вечная мерзлота, как и Гренландский ледниковый щит, является одним из нескольких переломных элементов в системе Земли. Придерживающиеся такого мнения считают, что она первоначально будет испытывать лишь постепенное таяние в ответ на глобальное потепление. Затем, как только какой-то критический показатель будет превышен, процессы внезапно начнут усиливать друг друга, что приведет к быстрому и необратимому разрушению вечной мерзлоты по всей Арктике. 

Хотя многие предполагают, что этот сценарий оттаивания возможен, на сегодняшний день остается неясным, действительно ли существует такое пороговое значение, и если да, то каков соответствующий температурный предел. Международная исследовательская группа под руководством Яна Нитцбона из Института Альфреда Вегенера и Центра полярных и морских исследований имени Гельмгольца (AWI) разобралась в сути этого вопроса.

Для своего исследования ученые собрали имеющуюся научную литературу о тех процессах, которые могут повлиять и ускорить таяние вечной мерзлоты. Объединив эту информацию с собственным анализом, они оценили все текущие данные о процессах оттаивания с точки зрения того, могут ли они привести, и в каком пространственном масштабе (местном, региональном, глобальном), к самовоспроизводящемуся оттаиванию. Иными словами, стать точкой невозврата в контексте изменения климата.

Результаты исследования говорят, что действительно существуют геологические, гидрологические и физические процессы, которые являются самоусиляющимися и, в некоторых случаях, необратимыми. Однако они действуют только на местном или региональном уровне. 

В качестве примера ученые приводят образование так называемых термокарстовых озер. Здесь лед внутри вечной мерзлоты тает, создавая впадины. Талая вода собирается на их поверхности, образуя темное озеро, поглощающее большое количество солнечной энергии. Это, в свою очередь, усиливает прогревание вечной мерзлоты под водой, создавая самоподдерживающийся процесс внутри озера и вокруг него. 

Ученые также обнаружили аналогичные усиливающиеся обратные связи в других процессах, связанных с вечной мерзлотой, таких как исчезновение бореальных хвойных лесов из-за пожаров. Но и они играли роль только на местном или региональном уровне. 

"Нет никаких свидетельств самоусиливающихся внутренних процессов, которые, после повышения температуры на определенное количество градусов, начали бы влиять на всю вечную мерзлоту и ускорять ее таяние во всем мире, — объясняет Ян Ницбон. — Более того, прогнозируемый выброс парниковых газов не приведет к глобальному скачку потепления к концу века. Таким образом, образ вечной мерзлоты как глобального переломного элемента вводит в заблуждение".

Однако это не означает, что в этом контексте не о чем беспокоиться. Наоборот, исследование ясно показывает, что зона вечной мерзлоты очень неоднородна. В разное время и на разных этапах потепления будут преодолены многочисленные небольшие локальные переломные моменты, которые будут накапливаться с течением времени. 

В результате глобальное таяние вечной мерзлоты не будет представлять собой постепенное увеличение, за которым последует внезапный всплеск. Скорее, речь будет идти о постоянном ускорении процесса, что закончится полной потерей вечной мерзлоты, как только потепление достигнет 5–6 градусов по Цельсию. 

"Это означает, что все больше и больше регионов уже сейчас или в ближайшее время будут неизбежно затронуты оттаиванием, — говорит исследователь. — Другими словами, в контексте потепления не существует запаса прочности, как можно было бы предположить исходя из образа переломного момента. Вот почему нам нужно внимательно следить за регионами вечной мерзлоты. Необходимо использовать более качественный мониторинг для лучшего понимания происходящих процессов и представления их в климатических моделях, чтобы еще больше уменьшить источники неопределенности".

Ученый также подчеркивает, что чем раньше человечество сможет достичь нулевых выбросов, тем больше регионов удастся сохранить.

Исследование было опубликовано в журнале Nature Climate Change.