– Syberia nie była pokryta lodem podczas ostatniego zlodowacenia, więc ten węgiel ma dziesiątki tysięcy lat. Obecne zapadanie się jest zaś widoczne nie w kontekście setek lat, lecz dekad – mówi w rozmowie z „Nauką o klimacie” prof. Mariusz Lamentowicz, który zmiany te widział na własne oczy. Z okazji Światowego Dnia Mokradeł poczytaj o tym, jak zmieniają się wieloletnia zmarzlina i znajdujące się na jej powierzchni torfowiska.

Jak to się stało, że zaczął pan badać odległą Syberię?

W 2012 r. uzyskaliśmy finansowanie z programu INTERACT i we współpracy z naukowcami ze Szwajcarii i Francji podjęliśmy działania w zachodniej części Syberii. Polecieliśmy do Chanty-Mansyjska – tam, gdzie Ob łączy się z Irtyszem. Celem wyjazdu było stworzenie eksperymentu oraz pobranie rdzeni torfowych.

Później w 2019 r. razem z prof. Michałem Słowińskim z PAN podjęliśmy wyprawę w podobny region. Też zaczęliśmy od okolic Chanty-Mansyjska, gdzie jest nieregularna zmarzlina, ale później przemieściliśmy się na północ od Nojabrska, gdzie wieloletnia zmarzlina jest już wyraźnie rozpoznawalna. Niestety, badania Syberii zakończyliśmy wraz z wybuchem wojny w Ukrainie.

Czemu Syberia?

Badania wieloletniej zmarzliny są szeroko zakrojone w kontekście Ameryki Północnej, ale na Syberii, ze względu na niedostępność obszaru, jest ich znacznie mniej. Udało nam się pobrać kilka rdzeni, których analizy są obecnie opracowywane. Dotychczasowe badania wskazują, że torfowiska syberyjskie, szczególnie te związane z wieloletnią zmarzliną, bardzo gwałtownie się zmieniają. Zresztą, aby dojść do takiego wniosku, nie trzeba analizy rdzenia torfu obejmującej tysiące poprzednich lat. To coś, co widać nawet na powierzchni – po prostu całe obszary zapadają się.

Gdy wieloletnia zmarzlina rozmarza…

Co to znaczy „zapadają”?

Po angielsku używa się pojęcia „tajanie”, czyli thawing. Lód, który związał węgiel organiczny w postaci torfu, topi się, a powierzchnia zmarzliny zapada się. W rezultacie torfowiska typu palsa, czyli takie pagóry torfowe z rdzeniem lodowym, zanurzają się pod wodę. Podobne procesy obserwujemy w północnej Norwegii. We wschodniej Syberii, gdzie znajduje się mineralny grunt, proces może wyglądać nieco inaczej, choć w efekcie także ziemia staje się niestabilna i powstają zapadliska.

Jakie są konsekwencje tego procesu?

Musimy mieć świadomość, że obecnie zapadający się pod wodę węgiel był zgromadzony i konserwowany przez tysiące lat. Syberia nie była pokryta lodem podczas ostatniego zlodowacenia, więc ten węgiel ma dziesiątki tysięcy lat. Obecne zapadanie się jest zaś widoczne nie w kontekście setek lat, lecz dekad. Ktoś może uznać: „ok, najwyżej torf znajdzie się pod wodą i będzie zakonserwowany właśnie w niej, żadna różnica”. Ale różnica jest znacząca, bo proces prowadzi do gwałtownych emisji metanu do atmosfery.

Dlaczego tak się dzieje?

Mówiąc bardzo ogólnie, torfowiska, które mają zbyt niski poziom wody, wydzielają dużo dwutlenku węgla. Tu proces wygląda odwrotnie – gwałtowne zalewanie węgla zgromadzonego w torfie prowadzi do zwiększonej aktywności bakterii metanogennych, które przekształcają materię organiczną. W przeciwieństwie do suchych torfowisk, gdzie emisje metanu są niewielkie lub zerowe, w zalanych torfowiskach proces ten jest bardzo intensywny. Czasami dochodzi do tego właśnie poprzez wspomniane zapadanie się wieloletniej zmarzliny, ale czasami również poprzez nieumiejętne nawadnianie, czyli zalewanie powierzchni torfowiska wodą.

Zalewanie torfowisk to w Polsce temat budzący dużo kontrowersji, głównie w kontekście politycznej nagonki i niechęci ze strony części rolników. Od razu więc dopytam: czy źle odtworzone torfowisko może doprowadzić do emisji metanu również w Polsce?

Tak – niewłaściwe nawadnianie torfowisk może prowadzić do podobnych, niepożądanych efektów również u nas. Dlatego ważne jest, aby proces odtwarzania torfowisk był przeprowadzany prawidłowo, z uwzględnieniem potencjalnych skutków ubocznych, takich jak zwiększona emisja metanu.

Tego uczą nas doświadczenia m.in. z zapadającymi się torfowiskami palsa w obszarze pagórkowatych terenów w Arktyce. W miejscu zmrożonych gruntów tworzą się tam wręcz jeziora. Nadmierne zalewanie mokradeł rzeczywiście może więc prowadzić do procesów niekorzystnych dla klimatu. Oczywiście podniesienie poziomu wody jest potrzebne, ale nieumiejętne piętrzenie powodujące zalanie powierzchni torfowiska może wywołać nagły impuls metanowy. Jak obrazowo określa to mój kolega prof. Bogdan Chojnicki, torfowisko zaczyna wtedy „dymić metanem”.

Jak w takim razie powinno wyglądać prawidłowe odtwarzanie torfowisk?

Przede wszystkim warto wyjaśnić, że nikt w Polsce nie chce zalewać torfowisk czy łąk, które są użytkowane przez rolników. Celem powinno być zaś utrzymanie torfowisk w stanie wilgotnym, ale nie zalanym. Nie chodzi o tworzenie jezior z torfowisk, tylko o podniesienia poziomu wody do optymalnego.

Wróćmy więc do Syberii i waszych ustaleń…

Można powiedzieć, że obserwujemy tam kontrastowe zjawiska. Niektóre jeziora znikają, gdy woda ucieka przez rozpadliny powstałe w wyniku wytapiania wieloletniej zmarzliny – to tak, jakby ktoś wyciągnął korek z wanny. Jednak globalnie dominuje zapadanie się gruntu i powstawanie nowych zbiorników wodnych oraz obszarów ze stojącą i przepływającą wodą.

Powoduje to wyraźną transformację krajobrazu. Na pierwszy rzut oka dla przyrodnika może to wyglądać fantastycznie – powstaje wilgotne, piękne i malownicze bagno. Jednak z perspektywy globalnego ocieplenia efekt jest bardzo niekorzystny. Zmiany te zachodzą zaś bardzo szybko. Widać to bardzo dobrze chociażby w północnej Norwegii, gdzie obserwujemy gwałtownie degradujące i rozpadające się palsa, które mogą mieć nawet 2-3 metry wysokości. Widać wyraźnie, że ulegają one degeneracji – krawędzie są już mocno poobrywane i są zalewane przez wodę. Dzieje się tak, ponieważ zanika lód, który spajał te struktury. Dotarcie do nich staje się coraz trudniejsze ze względu na bardzo wilgotne, bagienne warunki wokół nich. Z roku na rok mamy do czynienia z bardzo gwałtownym zapadaniem się ziemi.

A przecież mówimy o miejscu, które istniało w niezmienionym kształcie przez wiele tysięcy lat…

Tymczasem omawiane procesy zachodzą bardzo szybko. Nie mówimy tu o setkach lat, ale o dekadach. To, co obserwujemy, to smutne pomniki zanikającej wieloletniej zmarzliny. To nie spekulacje, ale realne zjawiska zachodzące na naszych oczach. Jeśli temperatura w regionie będzie wzrastać, ostateczny proces rozpadu może nastąpić zaledwie w ciągu kilku najbliższych lat. Te obserwacje potwierdzają, jak szybko i dramatycznie zmieniają się obszary dotknięte tajaniem wieloletniej zmarzliny. To kolejny dowód na to, jak istotne jest monitorowanie i badanie tych procesów w kontekście globalnych zmian klimatu.

Punkt krytyczny dla wieloletniej zmarzliny

Czy w związku z tym zbliżamy się do punktu krytycznego (tipping point) dla wiecznej zmarzliny? To coś, przed czym naukowcy bardzo przestrzegają.

Nie chcę popadać w fatalistyczny ton…

To dobrze, bo ja do tego nie namawiam – interesuje mnie realizm.

Realizm jest więc w tym przypadku do bólu blisko fatalizmu. Punkty krytyczne, które są przekraczane w skali globalnej, są wyraźnie widoczne w obszarach wiecznej zmarzliny. Na przykład w publikacji prof. Tima Lentona o punktach krytycznych na mapie zaznaczono te związane z wieczną zmarzliną. Nie uwzględniono w niej jednak borealnych torfowisk zachodniej Syberii, które również odgrywają istotną rolę w tym procesie.

A, jak rozumiem, w różnych obszarach Syberii punkty krytyczne znajdują się gdzie indziej?

Dokładnie tak – punkty krytyczne są bardzo kontrastowe w zależności od regionu. W przypadku wieloletniej zmarzliny są one bardziej widoczne w postaci wytapiania się gruntu, zalewania obszarów i emisji metanu. Natomiast w południowej i środkowej części Syberii, a także w północnej części Ameryki Północnej, mamy do czynienia z innym zjawiskiem – pożarami. Jest to bardzo widoczne, bo trudno zaprzeczyć płonącym torfowiskom, tlącym się w głąb pod śniegiem. A do takich pożarów dochodzi nawet już bliżej środkowej części Syberii, nie tylko na południu.

Takie pożary otrzymały w mediach nazwę „pożary zombie”.

Zgadza się – zombie fires. Pożary takie mogą przetrwać zimę, aby wybuchnąć na nowo i ze wzmożoną siłą latem. Takie „pożary zombie” mają już miejsce na przykład w Jakucji. W ostatnich latach region ten jest często otoczony dymem, szczególnie w okresie letnim. To znacząco wpływa na jakość życia mieszkańców – tam po prostu trudno jest nawet oddychać.

Choć te obszary mogą wydawać się nam odległe, mają one znaczący wpływ na globalny klimat. Przykładem są pożary w Kanadzie sprzed kilku lat, których dym był widoczny nawet w pomiarach przeprowadzanych w Polsce. A gazy cieplarniane, które wydostają się do atmosfery z płonących torfowisk i tajającej wieloletniej zmarzliny, również dotyczą naszego życia, bo wpływają na globalny klimat. To pokazuje, jak ważne jest monitorowanie i badanie obszarów wieloletniej zmarzliny oraz borealnych lasów i torfowisk. Zmiany zachodzące w tych regionach mogą mieć istotny wpływ na globalny klimat i wymagają dalszych, intensywnych badań.

Kiedy możemy spodziewać się przekroczenia punktu krytycznego dla wieloletniej zmarzliny? To perspektywa naszej starości, trochę wcześniej, trochę później?

Trudno podać jedną datę, gdyż  –  jak wspomniałem – wieloletnia zmarzlina to ogromny i zróżnicowany obszar. Myślę jednak, że jest to perspektywa naszej starości. Obszary na północy mogą stać się więc nieodwracalnie przekształcone w stosunkowo krótkim czasie.

Problem w tym, że – jak mówią naukowcy zajmujący się tymi obszarami od wielu lat – wciąż nie wiemy wystarczająco dużo na ich temat. Pomiary, które wykonujemy, nie są wystarczająco gęste ani intensywne, szczególnie ze względu na ograniczony dostęp do wielu kluczowych miejsc, takich jak np. yedoma.

Czym jest yedoma?

Yedoma to rodzaj wieloletniej zmarzliny występujący w zimnych regionach wschodniej Syberii, takich jak północna Jakucja, a także na Alasce i Jukonie. Zawiera nawet do 90% lodu, a organiczna gleba leży bezpośrednio na lodzie. Jest znana z zawartości szczątków mamutów, często pozyskiwanych przez lokalną społeczność. Ta bardzo stara forma zmarzliny, mająca nawet kilkadziesiąt tysięcy lat, ulega obecnie gwałtownym zmianom z powodu zmiany klimatu.

Emisje dwutlenku węgla i metanu z tajającej zmarzliny

Jaka jest skala emisji gazów cieplarnianych z topniejącej wieloletniej zmarzliny? I o ile mogą one podwyższyć globalną temperaturę?

Dokładne oszacowanie emisji jest trudne ze względu na ograniczoną liczbę pomiarów. Potrzebne są rozszerzone badania, aby określić, jak ocieplenie może wpływać na topnienie wieloletniej zmarzliny – choć już teraz wiemy, że to bardzo duży wpływ. Arktyczna wieczna zmarzlina zawiera wiele miliardów ton zamrożonego i rozmrażającego się węgla. Ocieplenie grozi uwolnieniem tego węgla, wpływając na procesy klimatyczne zwane sprzężeniem zwrotnym węgla wiecznej zmarzliny.

Udział metanu (CH₄) zamiast dwutlenku węgla (CO₂) w przyszłych arktycznych emisjach dwutlenku węgla ma szczególne znaczenie dla określenia odpowiedzi, ponieważ znacznie większy wpływ metanu na globalną temperaturę w ciągu najbliższych kilku dekad w przeliczeniu na cząsteczkę czyni go silniejszym gazem cieplarnianym. Pomiary emisji to ogromne technologiczne wyzwanie związane z wykorzystaniem skomplikowanego i kosztownego sprzętu oraz szeroko zakrojonej logistyki pracy w terenie. Monitoring tych emisji jest niezwykle ważnym celem, choć równie ważne są przewidywania. 

Badania emisji gazów szklarniowych pozwalają na przybliżone estymacje. Mokradła i jeziora w regionie wiecznej zmarzliny emitują od 5,3 do 37,5 Tg CH₄-C/r (źródło netto), przy czym większość szacunków jest bliska 22,5 Tg CH₄-C/r (Treat i in., 2024). Oprócz wymiany dwutlenku węgla za pośrednictwem ekosystemów, bezpośrednie emisje z pożarów arktyczno-borealnych wynoszą od 100 do 400 Tg C rocznie (średnio 142 Tg C rocznie).

Opisujące estymacje z tajającej wieloletniej zmarzliny – skumulowane emisje CO₂ i CH₄ z wiecznej zmarzliny w tym stuleciu, przy globalnej trajektorii emisji zgodnej z celem 2°C, mogą być równoważne 55 miliardom ton węgla w CO₂, z czego około jedna trzecia pochodzi z CH₄. Pochłonęłoby to 18% „budżetu węglowego” społeczeństwa – bezpośrednich emisji dwutlenku węgla z działalności człowieka (czytaj: Pan-Arctic Methane: Current Monitoring Capabilities, Approaches for Improvement, and Implications for Global Mitigation Targets).

Czytałem w niedawnym badaniu, że topniejąca wieloletnia zmarzlina nie tylko emituje gazy cieplarniane, ale i może pochłaniać dwutlenek węgla – bo w miejsce zamarzniętej powierzchni pojawia się roślinność. Prawda to?

Tak, istnieją badania na ten temat. Opublikowaliśmy pracę dotyczącą hydrologii północnych torfowisk związanych z tymi procesami. Część z nich emituje dwutlenek węgla, szczególnie torfowiska borealne i w zachodniej Europie. Jednak na północy, gdzie wieloletnia zmarzlina się wytapia i tereny zapadają, zaczynają gromadzić się torfowce. Jest to związane z podniesieniem się poziomu wody i tworzeniem płycizn, w których szybko gromadzi się roślinność.

W przypadku obszarów tundrowych i wieloletniej zmarzliny na skutek wzrastającej temperatury dochodzi również do rozprzestrzeniania się krzewinek – to tzw. shrubification. Ponadto, na obszarach takich jak Grenlandia czy Spitsbergen, gdzie wcześniej nie było roślinności, zaczyna się ona pojawiać w miejscu ustępującego lodu. Podobne procesy zachodzą w obszarze Antarktyki. Na Grenlandii badania nowo pojawiających się torfowisk prowadzi prof. Katarzyna Marcisz z naszego zespołu. Podobne badania prowadzimy na Svalbardzie.

Zmiany w roślinności mogą więc wpływać na bilans węglowy i funkcjonowanie ekosystemów w tych regionach. W rezultacie, według modeli do 2100 r., torfowiska mogą w pewnym sensie kompensować emisje związane z innymi źródłami. Nawet w najbardziej dramatycznym scenariuszu klimatycznym, torfowiska do 2100 r. mogą jeszcze gromadzić węgiel, choć później większość obszarów prawdopodobnie stanie się emitentami, a nie pochłaniaczami.

Na pierwszy rzut oka takie „zazielenianie” rzeczywiście można odebrać za coś optymistycznego – ale nie możemy zapominać o perspektywie długoterminowej.

Czyli?

Po pierwsze – do procesów tych dochodzi na skutek degradacji przez człowieka tych terenów poprzez zmiany w atmosferze. Po drugie – nie równoważy to w żaden sposób zwiększonych emisji związanych z topnieniem wieloletniej zmarzliny. W skali ogólnej mówimy o skromnej kompensacji, a nie równowadze. Absolutnie nie powinniśmy traktować więc tych zmian jako pozytywnych ani naturalnych.

Dlaczego używamy terminu „wieloletnia zmarzlina” zamiast „wieczna zmarzlina”? Przez długie lata zawsze słyszałem tylko o tym drugim pojęciu. Zmiana klimatu jest już tak wyraźna, że coś „wiecznego” stało się tylko „wieloletnie”?

Raczej nie o to chodzi. Termin „wieloletnia zmarzlina” jest po prostu bardziej precyzyjny naukowo. „Wieczność” sugeruje, że coś trwa wieki. W Polsce utarło się jednak, że to coś, co trwa zawsze – a wiemy, że zmarzlina nie istniała zawsze w historii Ziemi, bo w przeszłości geologicznej były okresy zbyt ciepłe, aby mogła się utrzymać. Dlatego w literaturze naukowej preferuje się termin „wieloletnia zmarzlina”, choć „wieczna zmarzlina” wciąż funkcjonuje w języku potocznym. Jednak nie należy się zbytnio przywiązywać do konkretnego terminu – ważniejsze jest zrozumienie samego zjawiska i procesów z nim związanych.

Prof. dr hab. Mariusz Lamentowicz pracuje na Uniwersytecie im. Adama Mickiewicza w Poznaniu. Jego główne zainteresowania naukowe koncentrują się na ekologii i paleoekologii mokradeł. Jest specjalistą w dziedzinie badań wpływu klimatu i człowieka na torfowiska. W ramach swojej pracy naukowej i organizacyjnej kieruje Pracownią Ekologii Zmian Klimatu na Wydziale Nauk Geograficznych i Geologicznych. Jego projekty mają na celu zbadanie zaburzeń antropogenicznych, opracowanie strategii ochrony torfowisk i wykorzystania ich potencjału dla lepszej sekwestracji węgla w tych ekosystemach. Współpracuje z Centrum Ochrony Mokradeł (CMOK) w celu odtwarzania, ochrony i monitoringu torfowisk.

The post Polak badający wieloletnią zmarzlinę: „Realizm jest do bólu blisko fatalizmu” appeared first on Nauka o klimacie | naukaoklimacie.pl.

Źródło: https://naukaoklimacie.pl/aktualnosci/polak-badajacy-wieloletnia-zmarzline-realizm-jest-do-bolu-blisko-fatalizmu | Szymon Bujalski