Climate warming and the carbon cycle in the permafrost zone of the former Soviet Union

The continuous permafrost zone of the former Soviet Union (FSU) occupies 5% of the land surface area of the earth and stores a significant amount of carbon. Climate warming could disrupt the balance between carbon (C) accumulation and decomposition processes within the permafrost zone. Increased temperatures may accelerate the rate of organic matter decomposition. At the same time, the productivity of vegetation may increase in response to warming. To assess the future carbon cycle within the permafrost zone under a climate-warming scenario, it is necessary to quantify present carbon pools and fluxes. The present carbon cycle was assessed on the basis of an ecosystem/ecoregion approach. Under the present climate, the phytomass carbon pool was estimated at 17.0 Gt (109 t). The mortmass (coarse woody debris) carbon pool was estimated at 16.1 Gt. The soil carbon pool, including peat-lands, was 139.4 Gt. The present rate of carbon turnover was 1.6 Gt/yr. Under a warming climate 0.46–0.72 Gt C/yr may be gradually released to the atmosphere, mainly due to the increase in mortmass and litter decomposition. The increased efflux may be concurrently balanced by carbon uptake by vegetation as a result of enhanced productivity and forest migration to the north. However, the possibility exists that a lag between increased carbon efflux and uptake by vegetation may occur. The equilibrium of the carbon cycle may be reestablished, but at a higher rate of carbon turnover. Climate warming may not influence the depth of the active layer in peatlands. The depth of the active layer in mineral soils was comparable with the depth of the organic layer. Consequently, degradation of permafrost may not have a substantial influence on future carbon emissions. La zone de pergelisol continu de l'ancienne URSS occupe 5% de la surface de la terre et correspond au stockage d'une masse significative de carbone. Le rechauffement du climat pourrait rompre l'equilibre entre les processus d'accumulation et de decomposition du carbone dans la zone ou existe le pergelisol. L'accroissement des temperatures peut en effet accelerer la vitesse de decomposition de la matiere organique. En měme temps, la productivite de la vegetation peut augmenter a la suite du rechauffement. Pour estimer le cycle futur du carbone dans la zone du pergelisol dans le cas d'un rechauffement, il est necessaire de quantifier les accumulations actuelles et les echanges de carbone qui se produisent de nos jours. Le cycle actuel du carbone est evalue sur la base d'une approche considerant les ecosystemes et les ecoregions. Sous le climat actuel, la phytomasse vivante du carbone est estimee s'elever a 17.0 Gt (109 t). La phytomasse morte (debris de bois grossiers) est estimee s'elever a 16.1 Gt. La masse de carbone du sol, y compris la tourbe, est de 139.4 Gt. La vitesse actuelle d'echange est de 1.6 Gt/an. Sous l'action d'un rechauffement climatique, 0,46 a 0, 72 Gt de carbone par an pourrait Ctre progressivement libkrke dans l'atmosphere, principalement 5 la suite de l'augmentation de la phytomasse morte et de la dCcomposition de l'humus. Ce dkgagement accrupourrait Cte compensk par la fixation du carbone par la vegetation a la suite de l'accroissement de productivitk de la vkgktation et du dkplacement de la limite de la forCt vers le nord. Toutefois, il existe une possibilitk qu'un decalage apparaisse entre le digagement accru du carbone et sa fixation plus importante par la vegetation. L'Cquilibre du cycle du carbone finira peut-Ctre par Ctre rttabli mais avec une plus grande vitesse des Cchanges. Le rkchauffement climatique ne peut pas influencer la profondeur de la couche active dans les tourbitres. La profondeur de la couche active dans les sols minkraux est comparable a la profondeur de la couche contenant des matikres organiques. En consequence, la degradation du pergclisol pourrait ne pas avoir d'influence significative sur les tmissions futures de carbone.