Topnienie wiecznej zmarzliny i emisje z pożarów wskazują na potrzebę dodatkowych działań, by zachować osiągalność celów porozumienia paryskiego

Dlaczego zamarznięta ziemia ma znaczenie dla naszej przyszłości

Daleko na północy, poza większością osad ludzkich, znajduje się ogromne, ukryte złoże pradawnej materii roślinnej zamkniętej w trwale zamarzniętej ziemi, zwanej wieczną zmarzliną. W miarę jak Arktyka ociepla się znacznie szybciej niż reszta planety, to zamrożone skarbiec zaczyna się otwierać, uwalniając gazy cieplarniane, które dodatkowo ogrzewają atmosferę. To badanie stawia pilne pytanie o praktycznych konsekwencjach: co się stanie z dopuszczalną ilością węgla, jaką ludzkość może jeszcze wyemitować, aby utrzymać ocieplenie globalne w ramach celów Porozumienia Paryskiego 1,5 °C i 2 °C, jeśli właściwie uwzględnimy topnienie zmarzliny i nasilające się pożary północy? Odpowiedź, jak stwierdzają autorzy, jest zatrważająca — nasz pozostały budżet węglowy jest znacząco mniejszy niż zakłada większość obecnych szacunków.

Ukryty węgiel pod Arktyką

Gleby północnego obszaru zmarzlinowego zawierają mniej więcej tyle samo węgla, co całość węgla już zgromadzonego w atmosferze, przy czym wiele z niego jest przechowywane w kilku pierwszych metrach zamarzniętej ziemi. W miarę jak Arktyka się ociepla — obecnie w niektórych rejonach nawet do około 1 °C na dekadę — ta zamrożona materia organiczna zaczyna się rozmrażać. Mikroby ożywają i zaczynają ją rozkładać, uwalniając dwutlenek węgla i metan. Dotychczasowe globalne modele klimatyczne przeważnie odzwierciedlały to jako powolne, „od góry” pogłębianie się sezonowo rozmrażanej warstwy, proces, który autorzy nazywają „stopniowym topnieniem”. Te modele już przewidują znaczne emisje gazów cieplarnianych z zmarzliny w tym stuleciu, ale pomijają niektóre z najbardziej dramatycznych sposobów, w jakie grunt może zawieść.

Nagłe zapadanie się i rozprzestrzeniający się ogień

Dwa silne procesy były w dużym stopniu pomijane w globalnych ocenach. Pierwszy to „nagłe topnienie”, gdy grunty bogate w lód zapadają się nierównomiernie, tworząc osuwiska, lejki i nowe jeziora oraz mokradła, które mogą szybko odsłaniać i rozkładać duże partie wcześniej zamarzniętego węgla, często w warunkach podmokłych sprzyjających produkcji metanu. Drugim jest pożar. W ostatnich dekadach lasy borealne i tundra doświadczyły częstszych, głębiej palących pożarów napędzanych przez wydłużone sezony pożarowe, więcej wyładowań atmosferycznych oraz cieplejsze i suchsze warunki. Te pożary nie tylko spalają drzewa; na obszarach północnych mogą niszczyć grube warstwy gleby organicznej i korzeni, bezpośrednio uwalniając węgiel spod ziemi i przygotowując grunt do szybszego i głębszego rozmrożenia, w tym powstawania nowych form termokarstu.

Budowanie bardziej kompletnego kalkulatora klimatycznego

Aby zrozumieć, co te pomijane procesy oznaczają dla globalnego budżetu klimatycznego, badacze rozszerzyli kompaktowy model systemu Ziemi znany jako OSCAR. Oryginalny model już odtwarzał stopniowe topnienie zmarzliny na podstawie czterech szczegółowych modeli powierzchni lądowej. Zespół dodał trzy nowe elementy: moduł nagłego topnienia oparty na wcześniejszych pracach śledzących, jak cechy termokarstowe rozszerzają się wraz ze wzrostem temperatury; moduł spalania podziemnego wykorzystujący dane o powierzchni objętej pożarami i utracie węgla z gleb przez północne pożary; oraz moduł rozmrożenia pożarowego, który odzwierciedla, jak spalanie pogłębia sezonowo rozmrażaną warstwę i może wywoływać zarówno krótkotrwałe, jak i długotrwałe dodatkowe rozmrożenie. Następnie uruchomili ten rozszerzony model przy użyciu zestawu przyszłych scenariuszy społeczno-ekonomicznych i emisji, aby zbadać, jak emisje z zmarzliny i pożarów będą się rozwijać w XXI wieku.

Ile dodatkowego paliwa ocieplenia zostaje uwolnione

Gdy model uwzględniał tylko stopniowe topnienie, prognozowane emisje z zmarzliny w latach 2025–2100 wahały się od około 108 do 235 miliardów ton ekwiwalentu dwutlenku węgla, w zależności od skali cięć emisji. Dodanie nagłego topnienia i procesów związanych z pożarami podniosło całkowite emisje do około 387–624 miliardów ton — wzrost o 166 do 258 procent w porównaniu tylko ze stopniowym topnieniem. W krótszych skalach czasowych, do połowy wieku, te niedostatecznie uwzględnione procesy wciąż stanowiły większość emisji. Nagłe topnienie było szczególnie ważne dla metanu, podczas gdy zarówno nagłe topnienie, jak i pożary miały podobny wkład w długoterminowe uwalnianie węgla. W kategoriach sprzężenia zwrotnego klimatu, połączone procesy zmarzlinowe i pożarowe mniej więcej potroiły ilość węgla uwalnianego na stopień ocieplenia globalnego w porównaniu do samego stopniowego topnienia.

Co to oznacza dla celów klimatycznych

Najbardziej istotny dla polityki wynik dotyczy pozostałego budżetu węglowego świata — całkowitej ilości dwutlenku węgla, jaką ludzkość może wyemitować z paliw kopalnych i użytkowania gruntów, mając wciąż rozsądną szansę utrzymania ocieplenia poniżej wybranego progu. Gdy uwzględniono wszystkie procesy topnienia i pożarów, pozostały budżet od 2025 roku zmniejszył się o około 124 ± 62 miliardy ton CO₂ dla limitu 1,5 °C oraz o 258 ± 96 miliardów ton dla 2 °C. Odpowiada to redukcjom wynoszącym około jednej czwartej i jednej szóstej odpowiednio, w porównaniu z modelem, który całkowicie ignoruje zmarzlinę. Nawet jeśli rozważyć tylko obecnie niedostatecznie uwzględnione procesy (nagłe topnienie i pożary) obok stopniowego topnienia, wciąż uszczuplają one najnowsze szacunki IPCC i Global Carbon Budget o dwucyfrowe procenty. W praktycznym wymiarze oznacza to mniej „marginesu” na emisje ludzkie, niż zakłada wiele ćwiczeń planistycznych.

Życie z kurczącym się marginesem bezpieczeństwa

Dla osób niebędących specjalistami główne przesłanie jest takie, że zamarznięta ziemia Arktyki i północne pożary działają jako wzmacniacz zmian klimatu, którego współczesne debaty polityczne dostrzegają tylko częściowo. Nawet w scenariuszach, w których emisje ludzkie szybko spadają, emisje związane ze zmarzliną i pożarami utrzymują się przez wiele dekad i wzrastają po połowie wieku, utrwalając długoterminowe ocieplenie oraz lokalne skutki, takie jak osiadanie gruntu i zapadanie się krajobrazu, które są w praktyce nieodwracalne w skalach czasu istotnych dla ludzi. Badanie nie twierdzi, że cele Porozumienia Paryskiego są poza zasięgiem, ale pokazuje, że ich osiągnięcie jest trudniejsze, niż sugerowałyby budżety węglowe pomijające te procesy. Uwzględnienie sprzężeń zwrotnych zmarzliny i pożarów wzmacnia więc argument za szybszymi i głębszymi redukcjami emisji gazów cieplarnianych już dziś, jednocześnie podkreślając potrzebę planowania ich nieuniknionych, długotrwałych konsekwencji.

Cytowanie: Schädel, C., Gasser, T., Rogers, B.M. et al. Permafrost and wildfire carbon emissions indicate need for additional action to keep Paris Agreement temperature goals within reach. Commun Earth Environ 7, 306 (2026). https://doi.org/10.1038/s43247-026-03189-5

Słowa kluczowe: topnienie wiecznej zmarzliny, ocieplenie Arktyki, emisje z pożarów, budżet węglowy, Porozumienie Paryskie