Er bevindt zich nu nog zo'n 1.000 miljard ton koolstof in de bevroren bodems van de Arctische toendra. Volgens gangbare schattingen kan hiervan aan het einde van deze eeuw 5 tot 15 procent omzetten tot CO2, afhankelijk van de hoogte van de opwarming. Dit gebeurt door uitdroging en oxidatie, en door toename van de activiteit van bacteriën in een warmere bodem.

Maar onderzoekers van de Universiteit van Michigan zeggen dat er nog een derde manier is waarop het Arctische koolstof kan omzetten in CO2: via direct contact met zonlicht - volgens een proces dat ze in hun publicatie in vakblad Geophysical Research Letters fotomineralisatie noemen.

Ook die omzetting naar CO2 kan flink toenemen als de permanente ijslaag in de toendrabodems ontdooit. Deze worden vervolgens namelijk veel gevoeliger voor erosie door de talloze rivieren die in de zomermaanden vrij door het hoge noorden van Rusland en Canada meanderen. De rivieren nemen kleine koolstofdeeltjes mee en zetten ze vervolgens af in meren, waar 's zomers de zonnestralen op de donkere koolstofdeeltjes schijnen.

Dit proces zou volgens de Amerikanen de totale CO2-uitstoot als gevolg van het ontdooien van de permafrost met 14 procent verhogen. In het scenario met de snelste opwarming van het noordpoolgebied zou dit resulteren in een verdere uitvergroting van de wereldwijde opwarming van circa 0,45 graden.

"Klimaatmodellen wegen nog maar sinds kort de broeikasgassen van ontdooiende permafrostbodems mee", zegt geochemicus Rose Cory, de hoofdauteur van de studie. "Maar geen enkele neemt ook deze terugkoppeling mee."

De onderzoekers komen tot hun berekeningen door bodemmonsters uit verschillende toendragebieden onder water te beschijnen met licht op verschillende golflengten, om de Arctische omstandigheden zo goed mogelijk na te bootsen. Ze ontdekten dat de directe omzetting in CO2 onder andere afhankelijk is van de hoogte van de zon, en van de hoeveelheid ijzer in de bodem, dat de omzetting versnelt.

Via koolstofdatering konden ze er bovendien achter komen dat er momenteel koolstof dat duizenden jaren bevroren is geweest in het rivier- en meerwater terecht komt - en dat dit dus niet alleen een proces aan het oppervlak is, waar het dooien een natuurlijk seizoensfenomeen is.