Una de las muchas consecuencias graves de la crisis climática es que el precioso permafrost se está descongelando, y esto está liberando aún más carbono a la atmósfera y exacerbando aún más el cambio climático. Sin embargo, es complicado. Por ejemplo, a veces el permafrost se puede descongelar rápidamente y los científicos no están seguros de por qué y qué significan estos deshielos abruptos en términos de ciclos de retroalimentación. Esto hace que sea difícil predecir el impacto futuro sobre el clima. Gracias a una iniciativa de la ESA y la NASA, una nueva investigación profundiza en la comprensión de las complejidades del deshielo del permafrost y cómo se libera el carbono con el tiempo.
El permafrost es suelo, roca o sedimento congelado, a veces de cientos de metros de espesor. Para ser clasificado como permafrost, el suelo debe haber estado congelado durante al menos dos años, pero gran parte del subsuelo en las regiones polares ha permanecido congelado desde la edad de hielo. El permafrost contiene restos de vegetación y animales basados en carbono que se congelaron antes de que pudiera comenzar la descomposición.
La mayor parte del permafrost de la Tierra se encuentra en el hemisferio norte: el permafrost del Ártico almacena casi 1700 mil millones de toneladas de carbono.
La siguiente animación muestra cómo cambió la extensión del permafrost en el Ártico entre 1997 y 2019.
El permafrost juega un papel fundamental para evitar que nuestro planeta pierda su frescura, pero el aumento de las temperaturas globales, particularmente evidente en el Ártico, está causando que el subsuelo se descongele y libere carbono a la atmósfera.
La imagen a continuación muestra cómo el subsuelo se está calentando, arriesgándose al deshielo del permafrost.
Destacando la importancia del permafrost en el sistema climático, la revista ‘Nature Reviews Earth & Environment’ presentó recientemente una gran cantidad de artículos de investigación en una colección especial que examina los cambios físicos, biogeoquímicos y del ecosistema relacionados con el deshielo del permafrost y los impactos asociados.
Uno de los artículos de la colección se basa en una investigación realizada a través del Arctic Methane and Permafrost Challenge de la ESA y la NASA.
El documento describe cómo los científicos de Europa y los EE. UU. están trabajando juntos para rastrear mejor la dinámica del carbono del permafrost. Esto incluye obtener una mejor comprensión de los mecanismos que conducen a los deshielos abruptos mediante el uso de observaciones clave de la liberación de carbono y el desarrollo de modelos para predecir la retroalimentación del permafrost-carbono.
La siguiente imagen muestra la cantidad de carbono almacenado en los 2 m superiores del permafrost.
Crédito: ESA (fuente de datos: NCSCDv2, Hugelius et al., 2013).
El deshielo abrupto y el termokarst, que es un proceso rápido de degradación del permafrost, varía significativamente según las condiciones locales, puede emitir cantidades sustanciales de carbono a la atmósfera muy rápidamente, incluso en cuestión de días. Estos procesos corren el riesgo de movilizar el carbono heredado profundo secuestrado en el yedoma. El yedoma es un tipo de permafrost que se formó hace entre 1,8 millones y 10 000 años, y es particularmente rico en materia orgánica, por lo que es una fuente importante de metano atmosférico.
Los incendios forestales cada vez más frecuentes en el Ártico también darán lugar a un flujo de carbono notable e impredecible.
La autora principal del artículo, Kimberley Miner, del Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA, dijo: “La visión tradicional del deshielo del permafrost es que es un proceso gradual que expone las capas lentamente. El deshielo abrupto expone las capas viejas de permafrost mucho más rápidamente».
“La escala es un verdadero desafío, pero nuestra investigación se centra en comprender las emisiones de carbono en diferentes escalas de tiempo, desde la liberación mediada por microbios a nivel del suelo hasta la dinámica de incendios forestales en la tundra.»
“Del mismo modo, necesitamos usar métodos de observación en todas las escalas, desde trabajo de campo in situ hasta observaciones satelitales para reflejar escalas de tiempo de descongelación. Solo con datos que cubran días, años o décadas podemos reducir sustancialmente las incertidumbres en nuestra comprensión de lo que puede desencadenar deshielos rápidos, predecir las tasas de emisión y luego tener una mejor imagen de los ciclos de retroalimentación involucrados.”
El documento no solo destaca los peligros del deshielo rápido del permafrost, sino que también pide un seguimiento más detallado a través de observaciones in situ, aéreas y satelitales para proporcionar una comprensión más profunda del papel futuro del Ártico como fuente o sumidero de carbono, y el impacto posterior en el sistema de la Tierra.
Charles Miller, también del JPL, dijo: “Por supuesto, nuestra comprensión del permafrost avanza todo el tiempo. El permafrost no se puede observar directamente desde el espacio, tenemos que combinar diferentes medidas, como la temperatura de la superficie terrestre y la humedad del suelo, para darnos una idea del cambio. Y, gracias a los satélites, tenemos un registro de más de 20 años que detalla los cambios en los suelos de permafrost del hemisferio norte, y esto es clave para mejorar los modelos climáticos.»
“Sin embargo, esperamos futuras mediciones in situ y futuros sistemas satelitales para brindarnos más información”.
Diego Fernández, de la ESA, agregó: “Gracias a misiones como SMOS y Copernicus Sentinel-5P de la ESA, la investigación que se lleva a cabo como parte del Arctic Methane and Permafrost Challenge (AMPAC) de la ESA–NASA dentro del programa FutureEO de la ESA y la Iniciativa de Cambio Climático de la ESA está demostrando una vez más ser esencial para comprender mejor los efectos que el cambio climático está teniendo en el delicado entorno del Ártico y cómo estos cambios, a su vez, se suman a la crisis climática.
“Como parte del Arctic Methane and Permafrost Challenge, la ESA y la NASA tienen como objetivo apoyar una sólida colaboración científica de ambos lados del Atlántico para abordar conjuntamente los problemas científicos y sociales asociados con el deshielo del permafrost”.
En el futuro, las próximas misiones, como la alemana-francesa MERLIN, cuyo lanzamiento está previsto para 2027, utiliza tecnología láser y promete agregar valiosos datos de metano al sistema de observación del Ártico.
Además, la misión ‘Copernicus Carbon Monitoring‘, cuyo lanzamiento está programado para 2025, proporcionará datos de alta frecuencia para monitorear mejor las emisiones de carbono del deshielo del permafrost.
El trabajo preliminar también es esencial para comprender cómo se emiten los gases de efecto invernadero desde el Ártico. Por ejemplo, el año pasado, la ESA participó en una campaña de investigación internacional con sede en Suecia. La campaña ‘Monitoreo de la composición Atmosférica y Gases de efecto invernadero a través de Múltiples Instrumentos’, incluyó el lanzamiento de globos a la estratosfera, el vuelo de instrumentación en aeronaves y la toma de medidas en tierra para registrar las fuentes y sumideros de gases climáticos en Escandinavia.
Actividades similares continuarán en el Ártico de América del Norte en el verano de 2022 como parte del Experimento de Vulnerabilidad del Ártico Boreal y la misión de Dióxido de Carbono y Metano. Ambas campañas aerotransportadas están dirigidas por la NASA y el Centro Aeroespacial Alemán, respectivamente.
Fuente: European Space Agency (ESA) /Observing the Earth.
Artículo original: ‘Permafrost thaw: it’s complicated‘. January 27, 2022.
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