Congelato nel terreno del permafrost, le latitudini settentrionali immagazzinano quasi il doppio di carbonio rispetto a quello attualmente presente nell'atmosfera. Si prevede che il rapido riscaldamento dell'Artico esporrà il carbonio del suolo precedentemente congelato alla decomposizione microbica e aumenterà il rilascio di anidride carbonica. L'impatto sul bilancio di anidride carbonica è, però, poco chiaro.

Come mai? Perché le temperature più calde e i nutrienti rilasciati dallo scongelamento del permafrost aumentano la crescita delle piante e potrebbero compensare le perdite di anidride carbonica. Abbiamo esaminato l'effetto dell'aria più calda e l'effetto del disgelo del suolo più caldo e del permafrost sull'anidride carbonica dell'ecosistema della tundra. Sette anni di studi sperimentali mostrano che la crescita delle piante estive no, a lungo termine, assorbono tanto carbonio quanto è stato perso dal riscaldamento del suolo e dal permafrost.

I modelli e le osservazioni attualmente non sono d'accordo su come il riscaldamento dell'Artico influenzerà l'equilibrio di anidride carbonica degli ecosistemi della tundra. Pochi studi combinano l'aria più calda e il disgelo del permafrost per valutare l'equilibrio di anidride carbonica dell'ecosistema. Questo lavoro mostra che l'assorbimento e la perdita di anidride carbonica nella tundra hanno risposto molto più fortemente al disgelo del permafrost che alla sola aria più calda. Il rapido disgelo del permafrost ha inizialmente stimolato l'assorbimento di anidride carbonica durante l'estate. Però, l'assorbimento si è stabilizzato con un disgelo molto profondo. In tutti gli anni dell'esperimento, l'assorbimento estivo di anidride carbonica era insufficiente per compensare le perdite di anidride carbonica durante tutto l'anno.

Sette anni di esperimenti sul riscaldamento dell'aria e del suolo nella tundra mostrano che il riscaldamento del suolo e il disgelo del permafrost hanno avuto un effetto molto più forte sul bilancio del carbonio rispetto al riscaldamento dell'aria. Il disgelo del permafrost inizialmente ha stimolato un maggiore assorbimento estivo di anidride carbonica rispetto alla perdita di anidride carbonica; però, gli aumenti iniziali non sono stati sostenuti. Mentre il disgelo continuava a progredire, l'assorbimento estivo di anidride carbonica e la perdita di anidride carbonica si sono stabilizzati. Il livellamento dell'assorbimento e del rilascio di anidride carbonica potrebbe essere spiegato dal rallentamento della crescita delle piante e dalla maggiore saturazione del suolo poiché il disgelo ha causato il collasso della superficie del terreno. Le complesse interazioni tra il disgelo del permafrost, crescita delle piante, e l'umidità del suolo potrebbe essere catturata matematicamente da una relazione quadratica che mostra che l'effetto del disgelo sull'assorbimento e sulla perdita di anidride carbonica è cambiato nel tempo. I modelli e le misurazioni utilizzati per stimare le perdite di anidride carbonica durante l'inverno hanno rilevato che la tundra perdeva anidride carbonica su base annuale, anche durante le estati in cui il disgelo stimolava un'elevata crescita delle piante e l'assorbimento di anidride carbonica.