Hydrology controls thermokarst and alters carbon cycling and methane emissions in peatlands near the southern limit of permafrost
Notice bibliographique
Résumé
Abstract Permafrost peatlands store vast amounts of frozen carbon across northern landscapes. When ground ice melts, surface subsidence produces thermokarst landforms that expand wetlands at the edges of permafrost plateaus. Thermokarst represents an accelerating climate feedback, but uncertainties remain about how ground ice, hydrology, and vegetation interact to shape landscape change and carbon fluxes. We extended the process-based model ecosys to simulate thermokarst dynamics in laterally coupled 2D transects at a well-characterized boreal peatland site in Canada’s Northwest Territories. After benchmarking against site observations, we varied ground ice content and hydrologic boundary conditions across ranges typical near the southern permafrost limit. Simulations revealed distinct degradation regimes governed by the elevation difference between the frost table and the external water table. Rates of lateral retreat, the thaw-driven encroachment of wetlands into adjacent plateaus, ranged from 0 to >2 m yr−1 under identical weather forcing, consistent with observations and highlighting the strong role of WT and ground ice. Simulated vegetation dynamics indicate that black spruce mortality cannot be explained by anoxia alone, pointing to additional stressors such as root damage, pathogens, or physical destabilization. Despite large hydrologic shifts, net ecosystem CO2 exchange remained a slight sink after collapse, while methane (CH4) emissions rose by one to two orders of magnitude. As a result, lateral retreat substantially increases the greenhouse warming potential of permafrost peatlands (1.7 million km2 in area), with simulated emissions of 0.1–10 Mt CO2-eq decade−1 depending on hydrology and retreat rates. These results underscore the need to account for both ground ice and hydrologic dynamics when assessing thermokarst-driven climate feedbacks.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,001 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».