NASA Membantu Menemukan Pencairan Permafrost Menambah Pemanasan Global Jangka Pendek

Terowongan Permafrost di utara Fairbanks, Alaska, digali pada tahun 1960-an dan dijalankan oleh Laboratorium Penelitian dan Teknik Kawasan Dingin Angkatan Darat AS. Ini adalah tempat banyak penelitian mengenai permafrost – tanah yang tetap beku sepanjang tahun, untuk… Kredit: NASA/Kate Ramsayer”

Wilayah paling utara di bumi telah mengunci karbon di bawah tanah selama ribuan tahun. Penelitian baru memberikan gambaran tentang lanskap yang sedang mengalami perubahan.

Sebuah studi baru, yang ditulis bersama oleh para ilmuwan NASA, merinci di mana dan bagaimana gas rumah kaca keluar dari wilayah permafrost utara bumi yang luas seiring dengan menghangatnya Arktik. Tanah beku yang mengelilingi Arktik mulai dari Alaska, Kanada, hingga Siberia menyimpan karbon dua kali lebih banyak daripada yang ada di atmosfer saat ini – ratusan miliar ton – dan sebagian besar telah terkubur selama berabad-abad.

Sebuah tim internasional, yang dipimpin oleh para peneliti di Universitas Stockholm, menemukan bahwa dari tahun 2000 hingga 2020, penyerapan karbon dioksida oleh daratan sebagian besar diimbangi dengan emisi dari daratan. Secara keseluruhan, mereka menyimpulkan bahwa wilayah ini telah menjadi kontributor pemanasan global dalam beberapa dekade terakhir, sebagian besar disebabkan oleh gas rumah kaca lainnya, yaitu metana, yang berumur pendek namun memerangkap lebih banyak panas per molekul dibandingkan karbon dioksida.

Temuan ini mengungkap lanskap yang terus berubah, kata Abhishek Chatterjee, rekan penulis dan ilmuwan di Jet Propulsion Laboratory NASA di California Selatan. “Kita tahu bahwa wilayah permafrost telah menangkap dan menyimpan karbon selama puluhan ribu tahun,” ujarnya. “Tetapi apa yang kami temukan sekarang adalah bahwa perubahan yang disebabkan oleh iklim menyebabkan keseimbangan lapisan es menjadi sumber emisi gas rumah kaca.”

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.

Peta ini, berdasarkan data yang disediakan oleh Pusat Data Salju dan Es Nasional, menunjukkan luasnya lapisan es di Arktik. Jumlah lapisan es yang mendasari permukaan berkisar dari terus menerus – di daerah terdingin – hingga petak-petak yang lebih terisolasi dan sporadis.

Kredit: Observatorium Bumi NASA”

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 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 menelusuri jejak tiga gas rumah kaca – karbon dioksida, metana, dan dinitrogen oksida – di wilayah permafrost seluas 7 juta mil persegi (18 juta kilometer persegi) dari tahun 2000 hingga 2020.

Para peneliti menemukan bahwa wilayah tersebut, terutama hutan, menyerap karbon dioksida lebih sedikit dibandingkan yang dilepaskan. Penyerapan ini sebagian besar diimbangi oleh karbon dioksida yang dikeluarkan 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 mati dan hewan-hewan – 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.

Dari Bawah ke Atas, dari Atas ke Bawah

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 Satelit Pengamat Gas Rumah Kaca milik JAXA (Japan Aerospace Exploration Agency).

Mengenai potensi pemanasan global dalam jangka pendek, dalam jangka waktu 20 tahun, kedua pendekatan ilmiah tersebut selaras dalam gambaran besarnya, 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 data untuk menyusun anggaran gas rumah kaca yang sangat komprehensif ke dalam satu laporan,” kata Chatterjee. “Ini mengungkapkan gambaran yang sangat kompleks.”