랍테프해 해빙 영구동토층의 유기물 조성과 온실가스 생산 원문보기 KCI 원문보기 인용

Nature Communications 13권, 기사 번호: 5057(2022) 이 기사 인용

3760 액세스

3 인용

32 알트메트릭

측정항목 세부정보

해저 영구동토층은 중요한 온실가스 공급원이 될 수 있는 대규모 탄소 저장고를 나타냅니다. 관측 데이터의 부족으로 인해 큰 불확실성이 발생합니다. 여기서는 Laptev Sea의 21-56m 길이 해저 영구 동토층 코어 5개를 사용하여 해동 시 유기 탄소(OC) 저장 및 공급원, 분해 상태 및 잠재적인 온실 가스 생산을 제한합니다. 입자 크기, 광학적으로 자극된 발광 및 바이오마커는 160,000년에 걸쳐 바람의 미사와 하천 모래의 퇴적을 암시하며, 숲과 툰드라에서 유래한 유기물의 하천/충적 퇴적이 지배적입니다. 우리는 해당 지역의 해저 영구동토층에서 연간 해동률을 1.3 ± 0.6kg OC m−2로 추정하며, 이는 육상 영구동토층의 유기탄소 해동률을 9배 초과합니다. 20개월 배양 동안 CH4와 CO2 생산량은 평균 1.7 nmol과 2.4 µmol g−1 OC d−1였으며, 이는 이 지역에서 관찰된 높은 CH4 플럭스와 강한 해양 산성화에 대한 해저 영구동토층의 기여를 평가하기 위한 기준선을 제공했습니다.

해저 영구동토층은 크고 잠재적으로 취약한 유기탄소 저장소를 대표하지만, 빙권-탄소-기후 시스템에서 가장 제약이 적은 구획 중 하나이기도 합니다. 해저 영구 동토층은 북극해 대륙붕 바다를 가로질러 최대 2.5×106km2까지 확장될 수 있습니다1. 대부분(1.4 × 106km2)은 랍테프해, 동시베리아해, 러시아 축치해를 구성하는 세계에서 가장 크고 얕은 대륙붕 바다인 동시베리아 북극붕(ESAS) 아래에 있습니다(그림 1). 오늘날의 해저 영구 동토층은 해수면이 낮아지고 ESAS가 시베리아 동부에서 알래스카를 거쳐 캐나다 서부까지 이어지는 연속 육지 덩어리인 베링기아(Beringia)의 일부였던 홍적세 동안 형성되었습니다. 베링기아는 마지막 빙하 최대치 동안에는 대부분 빙하가 형성되지 않았으며 후기 홍적세 동안 두꺼운 영구 동토층 퇴적물이 축적되었습니다. 여기에는 다른 영구 동토층 유형에 비해 얼음과 유기 탄소 함량이 높은 얼음 복합 퇴적물(ICD, Yedoma라고도 함)이 포함되며, 따뜻한 기간에 형성된 하천/충적 퇴적물과 열카르스트 퇴적물도 포함됩니다2. 이 영구동토층의 일부는 아직도 육지에 보존되어 있습니다. 또 다른 부분은 마지막 빙하 최대치 이후 급격한 해수면 상승으로 인해 침식되거나 해저 영구 동토층으로 범람되었습니다3,4,5. 원래 영구 동토층의 어느 부분이 ESAS 아래에 여전히 보존되어 있는지는 확실하지 않습니다. 그러나 현재 해안선을 따른 영구 동토층 퇴적층은 오늘날 ESAS의 ICD가 침식으로 인해 대부분 파괴되었으며 해저 영구 동토층이 더 깊고 오래된 퇴적물임을 나타냅니다3,6. ESAS를 따라 연간 최대 5m의 속도로 광범위한 해안 침식이 계속 진행되고 있으며, 이로 인해 상당량의 오래된 탄소가 범람, 이동 및 잠재적으로 광물화되고 있습니다. 이 과정은 최근 온난화로 인해 가속화될 가능성이 높습니다8.

a 얼음 복합 퇴적물70을 포함하여 해저1 및 육지69 영구 동토층이 표시됩니다. 상세한 지도에는 이 문서(4D-13, 2D-13, 4D-12, 1D-14, 5D-13)와 이전 연구(BK-2)에 설명된 해저 영구 동토층 드릴 사이트가 있는 Buor-Khaya Bay가 나와 있습니다. 더욱 자세한 내용은 c Muostakh 섬에 코어 4D-13, 2D-13 및 4D-12의 해저 영구 동토층 드릴 사이트가 있습니다.

영구 동토층 퇴적물은 동결 중에 미생물 분해로부터 보호되는 다량의 유기물을 저장합니다9. 해동되면 이 유기물은 CO2 및 CH410,11와 같은 온실가스로 전환되어 지구 온난화를 더욱 가속화할 수 있습니다. 즉, 영구 동토층-탄소-기후 피드백입니다. 육상 영구동토층은 지난 수십 년 동안 광범위하게 연구되어 왔으며, 그 결과 매장량9, 품질12,13,14, 유기탄소의 CO2 및 CH411 광물화에 대한 이해가 크게 향상되었습니다. 해저 영구동토층은 접근하기가 더 어렵고, 관측 데이터도 부족하며, 심지어 많은 기본 특성조차 완전히 알려지지 않았거나 제대로 제한되지 않습니다. 여기에는 해저 영구 동토층 유기 탄소 저장량의 양과 품질, 해동 시 광물화에 대한 취약성, 대기로의 온실가스 배출 가능성이 포함됩니다15,16.

40 ka in ICD above sea level around the Buor-Khaya Bay, including on Muostakh Island34,35. This could indicate inconsistencies in OSL vs radiocarbon-based ages, or a large shift in depositional environment between coastal and subsea permafrost sediment sequences./p>

0.99 for all samples. This indicates that organic matter degradation dynamics over the incubation period could be well approximated by two discrete components. For CH4, the two model components likely reflected two organic carbon pools of different degradability, and the more easily degradable pool accounted for less than 0.001% of initial organic carbon (see Supplementary Table 6 for fitted parameters). For CO2, the transition to N2O and CH4 production after the CO2 peak suggests not the exhaustion of a more easily degradable carbon pool, but rather a depletion of suitable electron acceptors, behind the two modeled stages of decomposition. Less than 0.2% of the initial organic carbon was mineralized to CO2 in the first decomposition stage (Supplementary Table 6)./p>

3.0.CO;2-L" data-track-action="article reference" href="https://doi.org/10.1002%2F1099-1530%28200004%2F06%2911%3A2%3C137%3A%3AAID-PPP345%3E3.0.CO%3B2-L" aria-label="Article reference 3" data-doi="10.1002/1099-1530(200004/06)11:23.0.CO;2-L"Article Google Scholar /p>