Karbon Beku Terlepas: Keruntuhan Arktik Mempercepat Krisis Iklim
Para ilmuwan telah menemukan bahwa wilayah permafrost yang luas di Arktik kini melepaskan lebih banyak gas rumah kaca daripada yang mereka serap, sehingga berkontribusi terhadap pemanasan global.
Selama studi selama dua dekade, kawasan seperti hutan menyerap karbon dioksida, yang diimbangi oleh emisi dari danau, sungai, dan kebakaran hutan. Selain itu, metana, gas yang berumur pendek, juga dikeluarkan secara signifikan dari lahan basah.
Permafrost dan Dampak Iklim
Sebuah studi baru di Siklus Biogeokimia Globalditulis bersama oleh[{” attribute=”” tabindex=”0″ role=”link”>NASA scientists, reveals how and where greenhouse gases are escaping from the vast northern permafrost region as Arctic temperatures rise. These frozen soils, spanning from Alaska to Canada and Siberia, hold twice the amount of carbon currently in the atmosphere—hundreds of billions of tons—much of it buried for centuries.
An international team, led by researchers from Stockholm University, found that between 2000 and 2020, the Arctic’s carbon dioxide absorption was nearly balanced out by emissions from the land. Ultimately, they concluded that this region has become a net source of greenhouse gases, largely due to methane. Although methane is shorter-lived than carbon dioxide, it traps much more heat per molecule, making it a significant contributor to recent global warming trends.
The findings reveal a landscape in flux, said Abhishek Chatterjee, a co-author and scientist at NASA’s Jet Propulsion Laboratory in Southern California. “We know that the permafrost region has captured and stored carbon for tens of thousands of years,” he said. “But what we are finding now is that climate-driven changes are tipping the balance toward permafrost being a net source of greenhouse gas emissions.”
Gas rumah kaca menyelimuti dunia dalam animasi yang menampilkan data dari tahun 2021. Karbon dioksida ditampilkan dalam warna oranye; metana ditampilkan dalam warna ungu. Metana memerangkap panas 28 kali lebih efektif dibandingkan karbon dioksida dalam jangka waktu 100 tahun. Lahan basah merupakan sumber emisi yang signifikan. Kredit: Studio Visualisasi Ilmiah NASA
Timbunan Karbon
Permafrost adalah tanah yang telah membeku secara permanen selama dua tahun hingga ratusan ribu tahun. Inti darinya memperlihatkan lapisan tebal tanah es yang diperkaya dengan tumbuhan dan hewan mati yang dapat ditentukan umurnya menggunakan radiokarbon dan teknik lainnya. Saat lapisan es mencair dan terurai, mikroba memakan karbon organik tersebut dan melepaskan sebagian karbon tersebut sebagai gas rumah kaca.
Membuka sebagian kecil karbon yang tersimpan di lapisan es dapat memicu perubahan iklim lebih lanjut. Suhu di Kutub Utara telah memanas dua hingga empat kali lebih cepat dibandingkan rata-rata global, dan para ilmuwan sedang mempelajari bagaimana pencairan lapisan es telah mengubah wilayah tersebut dari yang tadinya merupakan tempat penyerap gas rumah kaca menjadi sumber pemanasan.
Mereka melacak emisi menggunakan instrumen berbasis darat, pesawat terbang, dan satelit. Salah satu kampanye tersebut, Eksperimen Kerentanan Arktik-Boreal (ABoVE) NASA, difokuskan di Alaska dan Kanada bagian barat. Namun menemukan dan mengukur emisi di ujung utara Bumi masih merupakan tantangan. Salah satu kendalanya adalah luasnya skala dan keragaman lingkungan, yang terdiri dari hutan hijau, tundra yang luas, dan saluran air.
Retak di Wastafel
Studi baru ini dilakukan sebagai bagian dari upaya RECCAP-2 Proyek Karbon Global, yang menyatukan berbagai tim sains, alat, dan kumpulan data untuk menilai keseimbangan karbon regional setiap beberapa tahun. Para penulis mengikuti jejak tiga gas rumah kaca – karbon dioksida, metana, dan dinitrogen oksida — melintasi wilayah permafrost seluas 7 juta mil persegi (18 juta kilometer persegi) dari tahun 2000 hingga 2020.
Para peneliti menemukan bahwa wilayah tersebut, khususnya hutan, menyerap karbon dioksida lebih sedikit dibandingkan yang dilepaskan. Penyerapan ini sebagian besar diimbangi oleh emisi karbon dioksida dari danau dan sungai, serta dari kebakaran yang membakar hutan dan tundra.
Mereka juga menemukan bahwa danau dan lahan basah di wilayah tersebut merupakan sumber metana yang kuat selama dua dekade tersebut. Tanah yang tergenang air memiliki kandungan oksigen yang rendah dan mengandung sejumlah besar tumbuhan dan hewan mati – kondisi yang matang bagi mikroba yang lapar. Dibandingkan dengan karbon dioksida, metana dapat mendorong pemanasan iklim secara signifikan dalam jangka waktu singkat sebelum terurai dengan relatif cepat. Umur metana di atmosfer adalah sekitar 10 tahun, sedangkan karbon dioksida bisa bertahan ratusan tahun.
Temuan ini menunjukkan bahwa perubahan bersih gas rumah kaca membantu menghangatkan bumi selama periode 20 tahun. Namun dalam kurun waktu 100 tahun, sebagian besar emisi dan serapan akan saling menghilangkan. Dengan kata lain, kawasan ini terhuyung-huyung dari sumber karbon ke penyerap yang lemah. Para penulis mencatat bahwa peristiwa seperti kebakaran hutan ekstrem dan gelombang panas merupakan sumber utama ketidakpastian dalam memperkirakan masa depan.
Integrasi Penelitian dan Temuan Komprehensif
Para ilmuwan menggunakan dua strategi utama untuk menghitung emisi gas rumah kaca dari wilayah tersebut. Metode “bottom-up” memperkirakan emisi dari pengukuran berbasis darat dan udara serta model ekosistem. Metode top-down menggunakan pengukuran atmosfer yang diambil langsung dari sensor satelit, termasuk yang ada di Orbiting Carbon Observatory-2 (OCO-2) milik NASA dan JAXASatelit Pengamat Gas Rumah Kaca (Badan Eksplorasi Dirgantara Jepang).
Mengenai potensi pemanasan global dalam jangka pendek, dalam kurun waktu 20 tahun, kedua pendekatan ilmiah ini memiliki gambaran besar yang selaras, namun berbeda besarannya: Perhitungan dari bawah ke atas menunjukkan peningkatan pemanasan yang jauh lebih besar.
“Studi ini adalah salah satu studi pertama di mana kami dapat mengintegrasikan berbagai metode dan kumpulan data untuk menyusun anggaran gas rumah kaca yang sangat komprehensif ini ke dalam satu laporan,” kata Chatterjee. “Ini mengungkapkan gambaran yang sangat kompleks.”
Referensi: “Anggaran Gas Rumah Kaca Kawasan Permafrost Menunjukkan Lemahnya CO2 Tenggelam dan CH4 dan N2O Sumber, Tetapi Besaran Berbeda Antara Metode Top-Down dan Bottom-Up” oleh G. Hugelius, J. Ramage, E. Burke, A. Chatterjee, TL Smallman, T. Aalto, A. Bastos, C. Biasi, JG Canadell , N. Chandra, F. Chevallier, P. Ciais, J. Chang, L. Feng, MW Jones, T. Kleinen, M. Kuhn, R. Lauerwald, J. Liu, E. López-Blanco, IT Luijkx, ME Marushchak, SM Natali, Y. Niwa, D. Olefeldt, PI Palmer, PK Patra, W. Peters, S. Potter, B. Poulter, BM Rogers, WJ Riley, M. Saunois, EAG Schuur, RL Thompson, C. Treat, A. Tsuruta, MR Turetsky, A.-M. Virkkala, C. Voigt, J. Watts, Q. Zhu dan B. Zheng, 26 Oktober 2024, Siklus Biogeokimia Global.
DOI: 10.1029/2023GB007969
