I den kanadensiska arktis har lager av permafrost som forskare förväntade sig att vara frusna i minst 70 år redan börjat tina. Den en gång frysta ytan sjunker nu och prickas med smältdammar och ovanifrån ser det ut som schweizisk ost, visar satellitbilder.
"Vi blev förvånade över att detta system svarade så snabbt på de högre lufttemperaturerna," sade Louise Farquharson, medförfattare till studien och postdoktor vid Permafrost Laboratory vid University of Alaska Fairbanks.
Permafrost är mark som förblir fryst i minst två år. Det ligger till grund för cirka 15% av den ofördelade norra halvklotet och tjänar en kritisk roll i överföringen av kol från levande saker till atmosfären, sade Farquharson.
Forskarna registrerade permafrost som tinar till djup som inte förväntades förrän lufttemperaturerna nådde nivåer som den regeringspanelen för klimatförändring har förutspått kommer att inträffa efter 2090, enligt en av dess "måttliga" klimatförändringsmodeller. IPCC, som är ett FN-organ, tillhandahåller vetenskaplig information för att hjälpa ländernas klimatpolitik.
Forskarna tror att högre sommartemperaturer, låga nivåer av isolerande vegetation och närvaron av markis nära ytan bidrog till den exceptionellt snabba och djupa tining.
Det mest slående beviset är synligt för det blotta ögat. När de övre lager av permafrost tiner och is smälter, landar det sig ojämnt och bildar så kallad termokarstopografi. Landskap i det kanadensiska arktis som har definierats av försiktigt böljande kullar är nu märkta med dike och små dammar. Marken på den nordligaste undersökningsplatsen sjönk med cirka 35 tum (90 centimeter) under studiens gång.
"Vi hade denna plana terräng när vi började övervaka," sa Farquharson till Live Science. "Om tio år såg vi landskapet förvandlas."
Deras data gjorde det möjligt för forskarna att tolka de topografiska förändringarna som inträffade framför deras ögon.
"Vi kunde binda samman lufttemperatur och marktemperatur med bildandet av denna termokarstterräng," sade Farquharson.
Globala konsekvenser
Tina har klimatpåverkan för världen och omedelbara ekologiska konsekvenser för regionen. Tina orsakad av högre lufttemperaturer hotar att förvärra den globala klimatförändringen.
"Permafrost är som en gigantisk frys som innehåller mycket riktigt läckert växtmaterial och organiska material som inte bryts ned av mikrober," sade Farquharson. "Tina öppnar frysdörren" och låter mikroberna börja konvertera det organiska materialet till CO2.
Vid förändring av den fysiska utformningen av landskapet påverkar termokarst också lokala ekosystem och vattenvägar genom att bjuda in ny växttillväxt, störa stabila näringscykler och möjliggöra sedimentering av bäckar och eventuellt kustsystem.
Det är svårt att bestämma omfattningen av den nya termokarstutvecklingen, men det råder ingen tvekan om att problemet är utbrett. Farquharson och hennes team gissar att cirka 231 000 kvadrat miles (600 000 kvadratkilometer) permafrost, eller cirka 5,5% av zonen som är permafrost året runt, är sårbara för snabb ytupptining.
