MEDIO AMBIENTE. El permafrost bajo el Ártico, una amenaza para el cambio climático

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Permafrost de forma poligonal (Wikipedia)

Algo acecha bajo el Océano Ártico. Si bien no es un monstruo, en gran parte sigue siendo un misterio. Según 25 investigadores internacionales que colaboraron en un estudio único en su tipo, la tierra congelada bajo el aumento del nivel del mar atrapa actualmente 60 mil millones de toneladas de metano y 560 mil millones de toneladas de carbono orgánico. 

Poco se sabe sobre el sedimento y el suelo congelados, llamado permafrost submarino, incluso cuando se derrite lentamente y libera metano y carbono que podrían tener impactos significativos en el clima.

Para poner en perspectiva la cantidad de gases de efecto invernadero en el permafrost submarino, los humanos han liberado alrededor de 500 mil millones de toneladas de carbono a la atmósfera desde la Revolución Industrial, según artículo publicado en la revista Environmental Research Letters .

Si bien los investigadores predicen que el permafrost submarino no es una bomba de tiempo y podría tardar cientos de años en emitir sus gases de efecto invernadero, la reserva de carbono del permafrost submarino representa una retroalimentación del ecosistema gigante potencial al cambio climático que aún no se incluye en las proyecciones y acuerdos climáticos.

Se espera que se libere durante un largo período de tiempo, pero aún es una cantidad significativa. Esta evaluación de expertos está sacando a la luz que no podemos simplemente ignorarla porque está bajo el agua y no podemos verla. Está al acecho allí, y es una fuente potencialmente grande de carbono y, particularmente, de metano.


Este diagrama artístico de los ecosistemas de permafrost costeros y submarinos enfatiza la producción y liberación de gases de efecto invernadero. La ingeniera de geociencias de Sandia National Laboratories, Jennifer Frederick, es una de las autoras de un estudio reciente sobre la liberación de dichos gases del permafrost submarino. Fuente: Obra de arte de Victor O. Leshyk, Centro de Ciencia y Sociedad de Ecosistemas, Universidad del Norte de Arizona


Los investigadores combinan análisis de expertos sobre datos conocidos

El equipo de investigadores dirigido por la estudiante graduada de la Universidad Brigham Young Sara Sayedi y el investigador principal Ben Abbott compilaron los artículos e informes disponibles sobre el tema para crear un análisis base del potencial del permafrost submarino para afectar el cambio climático. El estudio fue coordinado a través de Permafrost Carbon Network, que cuenta con más de 400 miembros de 130 instituciones de investigación en 21 países.

El estudio se llevó a cabo a través de una evaluación de expertos que buscó respuestas a varias preguntas centrales: ¿Cuál es la extensión actual del permafrost submarino? ¿Cuánto carbono hay encerrado en el permafrost submarino? ¿Cuánto ha sido y será liberado? ¿Cuál es la tasa de liberación a la atmósfera?

Los científicos han estado modelando el permafrost submarino durante casi 10 años.

Los investigadores miden y predicen la velocidad del deshielo en North Slope para ayudar a los líderes federales a tomar decisiones sobre el cambio climático y la seguridad nacional. Además, el Laboratorio Sandia crea modelos precisos tanto para el hielo marino como para el terrestre y desarrolla tecnologías para el monitoreo de gases de efecto invernadero. Con más de 20 años de datos, los investigadores pueden comenzar a descifrar tendencias.

La Figura A muestra la extensión y la dinámica del carbono del dominio del permafrost submarino frente al Último Máximo Glacial. Los dibujos B a D representan los cambios térmicos, físicos y biogeoquímicos iniciados en el dominio del permafrost submarino por la desglaciación y el aumento del nivel del mar. La ingeniera de geociencias de Sandia National Laboratories, Jennifer Frederick, es una de las autoras de un estudio reciente sobre el permafrost submarino. Fuente: Obra de arte de Anna Wright, Universidad Brigham Young

El equipo estima que el permafrost submarino se ha estado descongelando desde el final del último período glacial hace 14.000 años, y actualmente libera alrededor de 140 millones de toneladas de dióxido de carbono y 5,3 millones de toneladas de metano a la atmósfera cada año. Esto representa una pequeña fracción de las emisiones totales de gases de efecto invernadero causadas por el hombre al año, aproximadamente la misma huella anual que España.

El deshielo del permafrost en el Ártico podría estar emitiendo gases de efecto invernadero a partir de reservas de carbono previamente no contabilizadas, alimentando el calentamiento global.

Sin embargo, las emisiones modernas de gases de efecto invernadero son predominantemente el resultado de la respuesta natural a la desglaciación, según el estudio. Las estimaciones de expertos de este estudio sugieren que el calentamiento global causado por los humanos puede acelerar la liberación de gases de efecto invernadero, pero debido a la falta de investigación y las incertidumbres en esta área, se desconocerán las causas y las tasas de liberación hasta que se disponga de mejores estimaciones empíricas y de modelos.

Casi todos los expertos involucrados en el estudio mencionaron la brecha de conocimiento del permafrost, que dificulta a los científicos anticipar cambios y reduce la confiabilidad de las estimaciones de los depósitos y flujos de carbono, así como las condiciones térmicas e hidrológicas del permafrost. Si bien hay una gran cantidad de investigaciones en curso sobre el permafrost terrestre, el permafrost submarino no se ha abordado de esta manera antes y no ha sido objeto de tanta colaboración internacional.

La cantidad de carbono secuestrado o asociado con el permafrost submarino es relevante en comparación con la cantidad de carbono en el permafrost terrestre y lo que hay en la atmósfera.

Este es un ejemplo de una fuente muy grande de carbono que no se ha considerado en las predicciones o acuerdos climáticos. Si bien no es una bomba de tiempo, lo que es seguro es que las reservas de carbono del permafrost submarino no pueden seguir siendo ignoradas, y necesitamos saber más sobre cómo afectarán el futuro de la Tierra.

El cambio climático global está provocando un fuerte aumento de las temperaturas, especialmente en el Ártico. Entre otras cosas, las temperaturas más altas están provocando que más y más suelos de permafrost, que han estado congelados durante miles de años, se descongelen. Particularmente afectado está el llamado permafrost 'yedoma', que está muy extendido en áreas que no estaban cubiertas por capas de hielo durante la última edad de hielo. Yedoma contiene hasta un 80 por ciento de hielo y, por lo tanto, también se le llama complejo de hielo. 

Afloramiento de sedimentos de Yedoma con las gruesas masas de hielo sustentadas por sedimentos de río expuestos en un brazo del río Lena en el delta del río. Fuente: Janet Rethemeyer

El hielo molido puede descongelarse muy abruptamente, lo que hace que el lecho rocoso se derrumbe y se erosione. Dichos procesos, conocidos como termokarst, hacen que el carbono previamente almacenado en el suelo congelado sea accesible a los microorganismos, que lo descomponen y lo liberan en forma de dióxido de carbono y metano. La liberación de gases de efecto invernadero amplifica el calentamiento global , lo que se conoce como retroalimentación de permafrost-carbono.

Una gran proporción del carbono, hasta el 80 por ciento, proviene de materia orgánica antigua que se congeló en los sedimentos hace más de 30.000 años. Esto significa que los restos de vegetación que murieron hace miles de años se han "conservado" muy bien en el sedimento congelado, lo que los convierte en una fuente de alimento atractiva para los microorganismos en el permafrost en descongelación .

Fuente: “Subsea permafrost carbon stocks and climate change sensitivity estimated by expert assessment” by Sayedeh Sara Sayedi, Benjamin W Abbott, Brett F Thornton, Jennifer M Frederick, Jorien E Vonk, Paul Overduin, Christina Schädel, Edward A G Schuur, Annie Bourbonnais, Nikita Demidov, Anatoly Gavrilov, Shengping He, Gustaf Hugelius, Martin Jakobsson, Miriam C Jones, DongJoo Joung, Gleb Kraev,, Robie W Macdonald, A David McGuire, Cuicui Mu, Matt O’Regan, Kathryn M Schreiner, Christian Stranne, Elena Pizhankova, Alexander Vasiliev, Sebastian Westermann, Jay P Zarnetske, Tingjun Zhang, Mehran Ghandehari, Sarah Baeumler, Brian C Brown and Rebecca J Frei, 22 December 2021, Environmental Research LettersDOI: 10.1088/1748-9326/abcc29

Janet Rethemeyer et al, Sources of CO2 Produced in Freshly Thawed Pleistocene-Age Yedoma Permafrost, Frontiers in Earth Science (2022). DOI: 10.3389/feart.2021.737237/full

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