Глобална карта на сеизмичния риск

Глобалната сеизмична програмата за оценка на опасността има за цел подобряване на глобалните стандарти в сеизмичните оценки на опасността. Глобалната сеизмична карта на опасността е съставена от съединяването на регионални карти и изобразява глобалната сеизмична опасност на земната повърхност.

Глобалната сеизмична програма за оценка на опасността (GSHAP) стартира през 1992 г. от Международната програма за литосферата (ILP) с подкрепата на Международния съвет на научните съюзи (ICSU) и се утвърди в рамките на Декадата на ООН за намаляване на природните бедствия (UN / IDNDR).

Огромни количества въглероден диоксид от вечната замръзналост до края на века

Милиарди тонове въглерод, хванати в капана на дълбоко замръзналата земя във високите географски ширина, могат да бъдат изпуснати в атмосферата до края на този век поради климатичните промени на Земята и продължаващото ускоряване на глобалното затопляне, показва ново изследване с компютърно моделиране.

Проучването също така констатира, че почвата в региони с висока ширина може да се превърне в източник на въглероден диоксид от края на 21 век, тъй като почвата се затопля в отговор на изменението на климата.

Изследването на екипа учени от Франция, Канада и Обединеното кралство се ръководи от Чарлз Ковен от Националната енергийна раборатория "Лорънс Бъркли" (Berkeley Lab), САЩ. Моделирането е осъществено на суперкомпютри с алтернативни източници на енергия в Комисията за атомна енергия на Франция.

Учените правят сравнение с модели, използвани от Междуправителствената експертна група от 2007 г. за борба с изменението на климата в четвъртият доклад за оценка, който установи, че изменението на климата ще предизвика ръст в растителността на високите ширини, водещ до изтегляне на повече въглерод от атмосферата, отколкото размразяването на вечната замръзналост ще освободи.

Но за разлика от по-ранните модели, новият модел включва подробни процеси как въглеродът се е натрупвал в почвата над хилядолетия и как той напуска дълбоко замръзналата земя при затоплянията. Тъй като това включва тези процеси, моделът започва с много повече въглерод в почвата, отколкото предишните модели. Той също така по-добре представя уязвимостта на въглерода от разлагане след затоплянето на почвата.

В резултат на това новият модел се установи, че увеличаването на въглероден прием от повече растителност ще бъде засенчено от много по-голямото количество въглерод, изпуснато в атмосферата.

"Процесите в дълбоко замръзналата земя се оказват много важни", казва Ковен. "Старите модели драстично подценяваха размера на въглерод в почвата във високите географски ширини, защото им липсваше количествена иформация за процесите на въглеродно натрупване. Нашият модел започва с повече въглерод в почвата, така че има много повече за губене при глобалното затопляне."

Ковен и колегите му са изчисли колко въглероден диоксид и метан може да бъде освободен от бореалните сухоземни екосистеми на Арктика като резултат от изменението на климата. Тези региони са от решаващо значение за глобалния въглероден цикъл, защото те са богати на органичен въглерод, трупан в замръзналите почви и торфени пластове в продължение на хиляди години.

Голяма част от този въглерод в момента е в капан и не участва в кръговрата. Но учените смятат, че част от него може да бъде освободена в отговор на глобалното затопляне и да влезе в положителна обратна връзка с глобалното изменение на климата.

Учените проследяват как въглеродът реагира в различни слоеве - както на повърхността, така и на 30 см дълбочина. Те също отчитат скоростта на разлагане на органичните съединения в почвата, като функция от температурата на граница замразяване-размразяване, която потъва все по-дълбоко и по-дълбоко, тъй като почвата се затопля. Други подобрения включват физиката на почвата и по-реалистично улавяне на ефектите в органичната материя. Повечето от другите модели не отразяват всички тези явления.

За да се определи как тези процеси се отразяват на баланса на въглеродния диоксид и метана в почвите от високите ширини, учени направиха четири симулации от 1860 до 2100 година, всяка с различен асортимент на процесите. Сценарият за промяна в климата предизвиква нарастване с 8 градуса по Целзий до 2100 г. в повърхността на почвата, които са много по-големи от глобалното средно затопляне.

Най-добрата прогнозна оценка е симулация, която включва всички процеси на почвата на вечната замръзналост. Тази версия е еквивалентна на допълнителни 7,5 години на глобални антропогенни емисии на въглерод по днешния курс. Симулацията също намери само леко увеличение в освобождаването на метан, което е в противоречие с предишни прогнози.

"Хората имат тази идея, че при размразяване на дълбоко замръзналата земя ще се освободи метан", казва Ковен. "Но дали въглеродът идва като въглероден диоксид или метан зависи от хидрологията и други точни процеси, така че моделите са един беден способност за разкриване. Възможно е затоплянето във високите географски ширини да води до засушаване в много региони и намаляване на метановите емисии, и в действителност това е, което открихме."

Ковен добавя, че има голяма несигурност в моделите, които трябва да бъдат разгледани и с ролята на азота като обратни връзки, които влияят на растежа на растенията. Той казва, че са необходими повече изследвания, за да се разберат по-добре процесите, които са причина въглеродът да бъде освободен от постоянно замразени, сезонно замразени и размразени почвени слоеве.

Нов клон в глобалния океански "конвейр"

Норвежки океанолози откриха ново студено дънно течение от системата на дълбинните океански течения, обхващащи целия световен океан. Откритието е публикувано в списание Nature Geoscience. Течението Североисландски поток (NIP), открито от научния екип на Киетил Воге (Kjetil Vage) от Бергенския университ (Норвегия), връща на екватора толкова хладна вода, колкото и основното досега известно студено дънно течение в Северния Атлантик — Източногренландското течение.

Севернодатският пролив с новооткритото дълбоко течение

Учените са потвърдили присъствието на NIP в системата на дълбока океанска циркулация край Исландия. То би могло значително да повлияе върху отговора на океана към изменението на климата.

НИП допринася за ключовия компонент на Атлантическата южноевропейска обратна циркулация (AMOC) с критично значение за регулирането на климата на Земята. Като част от планетарните връзки между океанската циркулация и климата, AMOC транспортира топла вода на повърхността към високите географски ширини, където водата затопля въздуха, а след това се охлажда, потъва и се връща към екватора като дълбок поток.

Открита е най-древната (засега) бактерия на Земята

Британски и австралийски палеонтолози са открили вкаменени останки, вероятно от най-древната бактерия на Земята с възраст над 3,4 милиарда години - 200 милиона години по-стара от досегашната най-стара бактерия, заявява статия в списание Nature Geosciences.

Групата учени под ръководството на Дейвид Уейси (David Wacey) от университета в австралийския град Кроули открила останки от микроорганизма в отложения на пясъчник в местността Стрели Пул (Strelley Pool) в щата Източна Австралия. Скалите там са се образували за много кратко време между 3,6 и 3,4 милирада години, което е позволило да се установи възрастта на изкопаемата бактерия.

Имаме убедителни доказателства, че животът вече е съществувал преди 3,4 милирада години. Откритието потвърждава, че по това време са съществували микроорганизми, способни да живеят при отсътствие на кислород.

Земята се е формирала преди около 4,5 милиарда години, но никой не знае кога е възникнал животът. Всяко доказателство за това събитие или събития вероятно е изтрито от тежки бомбардировки на метеорити и геоложки катаклизми, разтърсвали младата Земя.

В тези времена първичният океан на Земята е представлявал гъста "супа" от различни органични и неорганични съединения, а атмосферата се е състояла от смес на азот, въглеподен диоксид, сероводород и други газове. Примитивните живи организми са предпочитали да "изяждат", а не да създават органични вещества, каквито имало в достатъчно количество. Предполага се, че преди 3,5-2,5 милиарда години на Земята са царували причудливи микроорганизми - така наречените бактерии "екстремофили", каквито сега могат да се срещнат само в най-екстремални условия, например, в гърлата на вулканите или в кипяща вода.

Едноклетъчният живот е бил широко разпространен на Земята преди 3,4 милиарда години. До сега, обаче, доказателствата бяха косвени - петънца от органичен въглерод, предполагаеми останки на древни микроорганизми, вградени в някои от най-старите скали на Земята.

Наскоро съобщените микрофосили предлагат по-пряко доказателство, че животът е процъфтявал в горещите, сурови условия, които преобладават по време на дългото детство на Земята. Колонии на микроорганизмите очевидно са процъфтявали на един от първите плажове на Земята. Някои от тях остават вградени в пясъка, по-късно уплътнен до скала. Ранната възраст на тези скали и доброто им запазване е привличало изследователите на произхода на живота в продължение на десетилетия.

Уейси и неговите колеги са открили останките на един такъв микроорганизъм, който се отнася към класа на хемобактериите, окисляващи съединения на сярата за получаване на енергия. Такива бактерии са доста разпространени и сега - в зловонните канавки, в почвата, в горещите гейзери или при източниците на горещи води в океана - навсякъде, където кислородът е малко и има някаква органика.

Микроскопичните останки от бактериите били открити в малки пори на образци от пясъчника, в които по-рано намерили неголеми количества пирит - минерал на сярата и желязото, краен продукт от жизнената дейност на повечето серни хемобактерии. Останките на бактериите били съединени една с друга и ги обграждали малки кристали пирит.

Учените проверили органичния произход на откритите останки от хемобактерии, сравнявайки съдържанието на тежкия изотоп въглерод-13 в микровкаменелостите и в околната среда. Пониженото съдържание на "тежък" въглерод потвърдило техния органичен характер.

Сега учените сравняват новооткритата бактерия с други известни микро-вкаменелости и оценяват като високи шансовете да намерят още по-древни микроорганизми.

Карта на Антарктика с пълно движение на ледниците

Американски учени от Калифорнийския университет с помощта на НАСА са създали първата арктическа карта, на котято са отразени посоката и скоростта на всички движения на ледниците.

"Това е все едно да видиш карта на морските течения за пръв път. Моментът е повратен за глациологията (наука за природните ледове на Земята)", заявява Ерик Ригнът от Лабораторията за реактивно движение на НАСА. "С помощта на нашата карта може да се наблюдава удивителното движение (на ледовете) във вътрешността на континента, което преди не беше описано".

За съставянето на картата учените са използвали милиарди снимки от европейски, японски и канадски спътници, направени в различни точки на орбитални координати. Това помогнало да се избегне попадане на картата на облаци, бликове от слънчева светлина и други обекти или природни явления, които биха могли да попречат да се запечата преместването на ледниците. С помощта на технологичната база на НАСА групата от експерти е обединила снимките в единно изображение. Така максимално точно е предадена формата и скоростта на движение на ледниковите образувания, включително в недостатъчно добре изучената Източна Антарктида, която заема 77 процента от площта на континента.

Не минало и без открития - поглеждайки за пръв път картата, учените с учудване открили неизвестен преди ледников хребет, пресичащ континента от изток на запад.

Експертите подчертават, че извършеното от тях ще помогне за прогнозиране на движението на ледовете, а също ще позволи да се разбере как ще му повлияят климатичните изменения на планетата.

Луната е по-млада, отколкото се смяташе досега

Анализ на парче от лунни скали, донесени на Земята от мисията "Аполо 16" през 1972 г. показва, че Луната може да е много по-млада, отколкото се смяташе. Това е заключение в ново изследване, извършено от международен екип от учени. Тяхната работа е току-що публикувана в Nature.

Преобладаващата теория за произхода на Луната е от гигантски сблъсък между голяма планета и прото-Земята много рано в еволюцията на Слънчевата система. Енергията на това въздействие е била достатъчно висока, за да формира от разтопения материал Луната, която първоначално е била покрита от дълбок океан огнетечна магма. Тъй като Луната се е охлаждала, този океан от магма се е втвърдил в различни минерални компоненти, най-леките от които са изнесени нагоре, за да образуват най-старата кора. Анализът на скални лунни проби от тази предполагаема древна кора е дал на учените нови прозрения за образуването на Луната.

"Ние анализирахме парче лунна скала, донесено на Земята от мисията Аполо 16 през 1972 г. Въпреки, че пробите са били внимателно съхранявани в Космичния център Джонсън на НАСА след завръщането им на Земята, ние трябваше да извършим обширно предварително почистване на пробите, с помощта на нов метод за отстраняване на наземното замърсяване с олово. След като се отстрани замърсяването, ние открихме, че тази проба е почти 100 милиона години по-млада, отколкото очаквахме", казва изследователят Джеймс Конъли от Природонаучния музей на Дания при Университета на Копенхаген. Според съществуващата теория за формиране на Луната, скалата феро-анортозит (съдържаща двувалентно желязо), известна също като FAN, е най-старата от твърдата кора на Луната.

Изследователският екип избрал подходящ къс скала и нови рафинирани техники за определяне възрастта на пробата на FAN. Екипът анализирал изотопи на елементите олово, самарий и неодим (207Pb и 206Pb, 147Sm и 143Nd, а също 146Sm и 142Nd). Резултатите, получени с прилагане на три изотопни метода на датиране съвпаднали и възрастта на кристализация на тази скала била оценена на 4,36 милиарда години - значително по-млада в сравнение с предишните оценки на възрастта на Луната и близка до възрастта на Слънчевата система от 4,567 милиарда години. Новата, по-млада възраст, получена за най-старите скали в лунната кора са подобни на възрастта, получена за най-старите наземни минерали - циркони от Западна Австралия - което предполага, че най-старата кора на Земята и Луната е формирана приблизително по едно и същото време.

Това е първото изследване, при които един проба на FAN е с определена възраст от няколко техники за датиране с изотопии. Този резултат категорично показва, че възрастта определя точно момента, в който скалата е кристализирала. Изключително ранната възраст на този лунен образец означава, че Луната се е втвърдила значително по-късно от предишните оценки (и следователно Луната е много по-млада, отколкото се смяташе досега) или, че тази извадка не представлява продукт от кристализация на първичния океан от магма. Или е необходимо основно преразглеждане на предишните модели за формиране на Луната.

Получено е доказателство за съществуване на кислород на Земята милиони години преди "голямото окисление"

В ранната история на Земята кислородът практически отсъствал в турбулентната смес от първични газове. Всичко се изменило в резултат на кислородната катастрофа - голямото окисление, случилп се преди около 2,3 милиарда години, когато кислородът напълнил атмосферата и освободил пътя за сложните форми на живот.

Изследователи от Масачузетския технологичен институт представиха доказателства, че милиони години преди това глобално събитие кислородни оазиси вече са съществували в Световния океан.

За промените в земните климати

Слънцето изпуска енергийни кванти (фотони на видимата светлина), които след 8 минути стигат до Земята и 28% от тях се отразяват от облаците. Останалите се поглъщат от повърхността на Земята, тя се нагрява и, като всяко нагрято тяло, започва да излъчва енергията обратно — толкова повече, колкото по-висока е нейната температура. Ако притокът на слънчева топлина не се променя, погълнатата и излъчвана енергия стават еднакви и Земята изпада в топлинно равновесие. Равновесната температура, при която Земята излъчва толкова, колкото поглъща (средно по всички континенти за цялата година) би трябвало да е минус 18°C. В действителност тази средна температура е равна на 15°C, тоест е по-висока с 33°C. Тази жизнено важна разлика в температурите се обезпечава от парниковите газове. Парниковият ефект е бил открит от Жозеф Фурие през 1824 година и за първи път е бил количествено изследван от Сванте Арениус през 1896.

Тъй като земната температура е много по-ниска от температурата на Слънцето, Земята не излъчва във видимата част на спектъра, а в инфрачервената. Тази топлина идват отдолу нагоре, от повърхността на Земята през атмосферата и в нейните долни слоеве (в тропосферата) се сблъскват с молекулите на атмосферните газове. Основните от тези газове — азот и кислород — не поглъщат инфрачервени лъчи. Но в атмосферата има и парникови газове, молекулите на които охотно поглъщат голяма част от тези лъчи. Главни такива газове са четири и техният дял в поглъщането е: водни пари 36-70%, СО2 9-26%, метан 4-9% и озон 3-7%, а в по-незначителна степен - и азотен диоксид. Поглъщайки топлина, молекулите им след известно време я отделят, но вече във всички посоки. Затова някаква част от топлината отива нагоре и се излъчва в космоса, а друга част се връща към Земята. Така заради парниковите газове Земята не може да отдаде цялата топлина, която получава от Слънцето, средната й температура се повишава с цели 33°C (от -18°C до +15°C) и това вече е нейното реално състояние на топлинно равновесие.

Температурните условия на Земята не винаги са били толкова благоприятни. Преди 4-4,5 милиарда години (Ga) Слънцето, още твърде младо, е излъчвало 30% по-малко енергия. Учените разбрали това, изучавайки звезди, подобни на Слънцето, но с различна възраст. Оказало се, че всички такива звезди се разгряват постепенно. Преди 3Ga Земята все още е получавала от Слънцето 20% по-малко енергия, отколкото сега. В такъв случай средната температура на Земята би била минус 36°C. Но палеонтоложките данни говорят, че и по това време на Земята е имало относително мек, а понякога даже горещ климат и са се плискали морета и езера. Първите открити следи от живот на Земята са в по-ранни седименти, отложени преди 4,1 Ga, когато би трябвало да е било още по-студено.

Този „парадокс на слабото младо Слънце” е отбелязан през 1972 година от астрономите Сейгън  и Мюлен. Те предлагат и хипотезата, че в атмосферата на тогавашната Земя, освен сегашните парникови газове е имало още много амоняк и това толкова увеличавало парниковия ефект, че Земята оставала топла даже при „хладно” Слънце.

През 1985 година се появява друга хипотеза, според която Земята тогава допълнително се е загряваля при силния парников ефект отот повишеното съдържание на СО2. Но в древните геоложки образци не са намерени достатъчно следи, които да подсказват за прекомерно високи концентрации на въглероден диоксид.

Трета хипотеза, от 2009 година обяснява всичко с наличие на сулфидни съединения в ранната земна атмосфера.

Всички тези хипотези не отчитат важен фактор, какъвто е азотът. Той не е парников газ, но при изучаването на процесите на биологично свързване на азота от почвените бактерии и последващото „изваждане от обращение” при тектонските движения, се оказва че преди 3-4 Ga азотът в земната атмосфера е бил два пъти повече, отколкото сега. С други думи, ранната земна атмосфера е била много по-плътна и налягането в нея е било много по-високо. А това променя характера на поглъщането на инфрачервени лъчи от газовете. При повишена плътност сблъсъците на газовите молекули една с друга стават много по-чести и тези молекули започват да поглъщат и други лъчи, с близка дължина на вълната. Колкото е по-голямо налягането, толкова по-широк е спектърът на поглъщани от молекулата лъчи.

За разрешаването на парадокса на слабото младо Слънце са предлагани още метанът, геотермалната енергия от първоначално по-горещото земно ядро, по-малкото албедо на древната Земя, живот в по-хладна среда под ледников щит с дебелина 200 метра и дори вариант с променлива гравитационна константа.

За разлика от предишни изследвания по темата, които предлагат възможни обяснения за наличието на течна вода с вулканична дегазация (отделяни в атмосферата парникови газови от изригването на вулканите), през 2016 беше предложена активната бомбардировка на повърхността на планетата от астероиди. Достигащи понякога 100 километра в диаметър, тези небесни тела при сблъсъка със земната повърхност са създавали огромни езера от лава. При охлаждането си те от своя страна са освобождавали достатъчни количества въглероден диоксид, които са затоплили атмосферата. Тези бомбардировки са допринесли за освобождаването на сяра от земните недра, която пък е била необходима за формирането на органичен живот.

Според стара, но непопулярна днес хипотеза в далечното минало Слънцето е било по-масивно. Това е позволявало на младата звезда да свети също толкова ярко, както и сега, и да създаде подходящите условия за развитие на живота на Земята. Възможно е забавянето на въртенето на Слънцето и повечето подобни звезди с течение на времето да се случва заради загуба на маса и в съответствие със закона за запазване на ъгловия момент. Според изчисленията светилото ни е загубило около три процента от първоначалната си маса за първите три милиарда години от съществуването си, но в момента този показател е с два порядъка по-нисък и е несъществен при отчитането на промяната в яркостта на звездата.

Отделно от всички други причини, самата Земя излъчва своя вътрешна топлина – остатъчната от времето на образуването и генерираната постоянно от радиоактивния разпад.

Първите значителни количества кислород в атмосферата на Земята са се появили едва преди 2,4-2,2 Ga в хода на така наречената кислородна катастрофа.

След като изяснихме колко неясно е далечното минало, можем да подхванем въпроса и откъм съвременността. Случвало се е климатът на Земята да се променя за относително кратък интервал от време, като чувствително се е затоплил преди около 12 000 години в края на последния ледников период. Предполага се, че Земята е излязла от ледниковия период за около десетилетие, което включва рязко затопляне и след това продължително топене на леда.

Сегашната атмосферна концентрация на въглероден диоксид и метан се е увеличила съответно с 31% и 149% от 1750 година. За сравнение сегашните нива на СО2 са около 400 части на милион (ppm), а прединдустриалните равнища са около 280 ppm. То е значително по-високо от което и да е друго време през последните 650 000 години – времето, за което може да се извлече надеждна информация от ледените недра. Геоложки доказателства свидетелстват, че стойностите на въглеродния диоксид са били толкова високи преди 24 милиона години (Ma), в края на периода палеоген.

Нивото на въглероден диоксид вероятно е достигало от 900 до 1000 ppm преди около 35 Ma (в края на епохата еоцен, средната епоха на палеогена). Тогава температурите са били значително по-високи от сегашните, особено в полярните региони, въпреки че слънчевата енергия е била малко по-слаба. Тропиците са били с 5-10°C по-горещи, а полярните райони - с около 15-20°C. Средната годишна температура на Земята преди 30-40 Ma е била около 31°C - значително по-висока, отколкото средната температура преди началото на индустриализацията (15°C).

Сериозните температурни наблюдения предоставят данни от края на 19 век. Според данните за миналото столетие средната температура се е увеличила с 0,6°C. За същия период нивото на водата на планетата се е повишило с 10-20 сантиметра.

Специалният доклад по сценариите на емисиите на IPCC ни дава широк спектър на бъдещите концентрации на въглеродния диоксид, вариращи от 541 до 970 ppm до 2100 година. Ако продължава сегашният темп на увеличаване на изгарянето на изкопаеми горива, атмосферните нива на въглероден диоксид се очаква да достигнат около 900 до 1000 ppm в края века.

Учените отбелязват и разминаване в тенденциите на промяна на температурата непосредствено до повърхността на Земята и в тропосферата (долния слой на атмосферата).

Въглеродният диоксид се нагнетява в атмосферата със скорост, за която досега няма опит от миналото и не може да се прецени колко време ще отнеме на планетата пълното загряване. Бързото затопляне прави изключително трудно адаптирането на обществата и екосистемите.

Записът от геоложкото минало на Земята обхваща и по-дългосрочни странични ефекти, най-обезпокоителните са свързаните с рзатопяването на ледовете в полярните области. Един от тях е намаляването на албедото. Свиването на снежното и ледено покритие означава, че по-малко слънчева радиация се отразява обратно в атмосферата. Тя се абсорбира и температа нараства като резултат. Така полярните територии навлизат в етап, когато самите те засилват изменението на климата.

Ако въпросът с албедото е добре известен, отделянето на метан от размразяващите се земи е ново и непроучено явление. Информираността за изтичане на метан от вечните ледове е толкова нова, че не е спомената дори в основния доклад за 2007 г. от Междуправителствената група по изменение на климата. Липсата на данни за по-продължителен период от време дава несигурност по отношение на степента на заплахата. Някои учени смятат, че стопяването на вечната замръзналост може да стане епицентър на изменението на климата. Според тях 1 500 000 милиона т въглерод, заключен в скованите от лед земи е климатична бомба, чакаща да се взриви, ако парниковият газ бъде освободен в атмосферата.

В геоложкия запис на Земята атмосферната концентрация на метан варира между 0,3 до 0,4 ppm през студените периоди и от 0,6 до 0,7 ppm при топло време. Сегашната средна стойност на концентрациите на метан в Арктика е около 1,85 ppm, най-високата от 400 хиляди години. Концентрациите над Източносибирска Арктика са дори по-високи. Просмукващият се метан в арктическите езера в Аляска, Канада и Русия удвоява обема си. Арктика е отговорна за до 9% от глобалните емисии на метан. Други източници на метан са вулканите, а също животновъдството и производството на изкопаеми горива.

Размерът на въглерода в дълбоко замръзналата земя е приблизително двоен на въглерода в атмосферата днес. Общо съхраненият там въглероден диоксид е колкото във всички тропически гори на нашата планета, взети заедно.

Метанът е парников газ по-мощен от въглеродния диоксид около 30 пъти (според други 23 пъти, в зависимост за колко време след отделянето му се измерва, тъй като се окислява в кислородна среда). Той се освобождава от замръзналост по два начина.

Когато органичен материал (основно от последния ледников период) се съхранява в дълбоко замръзналата земя, той започва да се разлага при анаеробни условия и постепенно се отделя метан.

Метанът може да се натрупва и на морското дъно като клатрат (газ хидрат, метан хидрат) и да се изпуска от подводните дълбоко замръзнали утайки. Тези емисии могат да бъдат по-големи и по-резки, отколкото в резултат от разлагане.

Дълбоко замразената земя вече е с признаци за дестабилизация. През лятото почвата се размразява на дълбочина няколко метра, покрива се и с цъфтящи в обширни области треви и диви цветя. Под този тънък слой обаче земята остава замразена, понякога в лед са обвити десетки или дори стотици метри. Тъй като Земята се затопля глобално, лятното размразяване достига по-дълбоко, микроорганизмите атакуват органичните вещества, растителни и животински останки, погребани на недостъпни за кислород дълбочини и в резултат се произвежда метан, който бълбука на повърхността и излита във въздуха. Само от сибирските езера могат да се отприщят повече от 50 милиарда тона, повече от 10 пъти сумата, съдържаща се сега в атмосферата.

Националната океанска и атмосферна администрация на САЩ в доклад за Арктика от 2010 г. заяви, че средната температура на дълбоко замръзналата земя нараства в продължение на десетилетия, но е отбелязано "значително ускорение" в последните пет години на много места по крайбрежието на Арктика. На 6600 км източно от Москва има повишение с около 2°C през последните пет години, до около минус 5°C днес.

Климатичните модели показват, че температурите ще се повишат с още от 3°C до 7°C. В Канада най-горните метри дълбоко замръзнала земя ще се размразят на приблизително една пета от повърхността, обхваната в момента от дълбока замръзналост. Съответното число за Аляска е 57 на сто. Дължината на зимния сезон и снежната покривка в Арктика ще продължават да намаляват и ледниците в областта вероятно ще губят между 10 и 30 на сто от общата си маса. Всичко това - в рамките на този век и с тежки последици за екосистемите, съществуващата инфраструктура и човешките условия на живот.

Едва през XXI век започват проучванията на отделянето на метан от клатрати. Още от 1960-те години е известно, че има някои находища на лед, съдържащ метан, разположени на дъното на океана, където високото налягане и ниската температура ги предпазват от топене. Клатрат или природен газов хидрат е общ термин за газови молекули, уловени от молекулите на водата. Тези съединения са в твърдо агрегатно състояние. Когато молекулите на метана са хванати в тънки решетки от водни молекули, съединението изглежда почти като лед или пресован сняг. Метан хидратите са възможен източник на гориво. Благодарение на структурата си единичният обем на газовия хидрат може да съдържа до 160-180 обема чист газ. Те лесно се разпадат на вода и газ при повишаване на температурата. Хидратите в утайките трябва да бъдат в равновесие с водата около тях - тя трябва да съдържа огромни количества газ, почти същите като общото количество в клатрата. Метановите хидрати (клатрати) се формират в континенталния шелф, а също във вечните ледове на земните полюси. Океанографи са установили замразени парчета метан хидрат в повече от 90 места по целия свят. Огромни находища са разкрити навътре от брега във всички световни океани и в нашето Черно море. Дори някои от езерата в Централна Азия са достатъчно студени, за да поддържат формирането на клатрати. Има около 10000 гигатона въглерод, съхраняван като метан хидрат под водата. Това е два пъти повече въглерод от оценките за конвенционалните изкопаеми горива.

Нови изследвания в Изочносибирския шелф показват увеличено отделяне на метан, поради плитката граница на метан клатрат (50 м) и затоплянето на океана. В Арктика равнищата на метан са обикновено 8-10 процента по-високи от световното ниво, а сега откриват нива на метан с още 5 до 10 процента по-високи от вече повишените нива на Арктика. В дълбоката вода метанът се окислява до въглероден диоксид преди да достигне повърхността. В плитчините на Източносибирския арктически шелф метанът просто не разполага с достатъчно време, за да се окислява и по-голямята част от него се изпуска в атмосферата. Това, в комбинация с количествата метан в региона, може да добави досега некалкулирана променлива в климатичните модели. Пускането в атмосферата на само един процент от метана, съхраняван в плитките хидратни находища, може да промени тежестта на действащия в атмосферата метан до 3-4 пъти.

Освободени големи количества метан в атмосферата в геоложкото минало са предизвиквали бързо изменение на климата. Мащабно отделяне на метан от клатратите, според широко приемано мнение, е причинило два глобални температурни върха, довели до масово измиране на видове преди 250 Ма и вероятно 55 Ма.

В по-малките ширини рискът от опасно освобождаване на метан от морското дъно в атмосферата е минимален, тъй като отделеният газ е по-вероятно да се поеме от бактерии или да се разтвори в морската вода преди да достигне въздуха. Самото загряване става на повърхността и трябва да достигне надолу до дъното. Възможно е да се случи при затопляне с около 4°C, но това е огромно повишение.

Определени рискове съществуват при евентуален промишлен добив. Така след взрива на платформата на компания "Бритиш петролиъм", в Мексиканският залив са се освободили близо 200 000 тона метан. Половината от тях са попаднали дълбоко във водите на залива. Бактериите са успели да погълнат почти всичкия метан, преди той да се издигне от морското дъно и да попадне в атмосферата.

Ако дълбоко замръзналата земя се размрази внезапно, това ще вкара огромно количество въглерод в атмосферата. Ще се чувства затопляне в целия свят. Но това не може да се случи толкова бързо. В зависимост от скоростта на разтопяване на дълбоко замръзналата земя, влиянието върху температурата по целия свят ще бъде различно.

Възможно е растителността, която ще порасне, когато земята се размрази, да поеме много от въглеродния диоксид. Ние все още знаем твърде малко за това. Със знанието, което имаме днес ние не можем да кажем със сигурност дали размразяването на тундрата ще задържа или произвежда повече парникови газове в бъдеще. Ефекти от този вид, така наречените ефекти обратна връзка, са от голямо значение за глобалното затопляне в бъдеще.