David Cook, un meteorólogo de Argonne recientemente retirado, realiza el mantenimiento de una torre de medición de flujo de correlación de remolinos, operado por el programa de Medición de Radiación Atmosférica (ARM) financiado por el DOE, en Utqiavik, Alaska. La torre ejemplifica uno de los varios tipos de instrumentación utilizados para generar los datos en este estudio. Crédito:Laboratorio Nacional Argonne / Ryan Sullivan
Permafrost, el subsuelo perennemente congelado en las regiones más septentrionales de la Tierra, ha estado recolectando y almacenando materia vegetal y animal desde mucho antes de la última Edad de Hielo. La descomposición de parte de esta materia orgánica libera naturalmente dióxido de carbono (CO 2 ) a la atmósfera durante todo el año, donde es absorbido por el crecimiento de las plantas durante los meses más cálidos.
Esta región, llamada la región del permafrost del norte, es difícil de estudiar, y los experimentos son pocos y distantes en comparación con aquellos en lugares más cálidos y menos remotos. Sin embargo, una nueva síntesis que incorpora conjuntos de datos recopilados de más de 100 sitios de estudio del Ártico por decenas de instituciones, incluido el Laboratorio Nacional Argonne del Departamento de Energía de EE. UU. (DOE), sugiere que a medida que aumentan las temperaturas globales, La descomposición de la materia orgánica en el suelo de permafrost durante los meses de invierno puede ser sustancialmente mayor de lo que se pensaba. Los nuevos números indican una liberación de CO 2 que supera con creces la correspondiente captación de verano.
Aún más importante, al modelar el balance de carbono utilizando la gran colección de datos, los científicos encontraron que el CO 2 liberado por el suelo de permafrost en el invierno podría aumentar un 41 por ciento para el 2100 si las emisiones de gases de efecto invernadero causadas por el hombre continúan al ritmo actual.
El estudio, publicado en Naturaleza Cambio Climático este pasado octubre, es el estudio más completo sobre este fenómeno hasta la fecha. Destaca la necesidad de más investigación sobre el CO neto de la región del permafrost. 2 emisiones, y demuestra el impacto significativo que estas emisiones podrían tener sobre el efecto invernadero y el calentamiento global.
El estudio reúne una combinación de mediciones en el campo y estudios de laboratorio, o incubaciones de suelos, como los realizados en Argonne. Para comprender mejor cómo el calentamiento futuro podría afectar al CO 2 emisiones en las regiones de permafrost, Los científicos de Argonne tomaron muestras de una variedad de suelos de permafrost y monitorearon el CO 2 liberación a una gama de temperaturas controladas en laboratorio por encima y por debajo del punto de congelación que imitan las condiciones típicas del Ártico. Los investigadores querían identificar cómo las diferentes propiedades del suelo u otros factores influyen en la tasa de descomposición y el CO 2 Liberación de suelos congelados y descongelados:información que podría ayudar a mejorar los modelos del clima y del sistema terrestre.
"Los modelos del sistema climático y terrestre a menudo tratan estos CO del permafrost invernal 2 emisiones como insignificantes o incluso inexistentes, "dijo Roser Matamala, científico de la división de Ciencias Ambientales de Argonne y colaborador del estudio. "Pero este estudio, con su gran volumen de datos que se extiende a lo largo de varias temporadas, muestra que la respiración invernal es sustancial y significativa. El estudio debería convencer a los modelistas de que este flujo de carbono invernal a la atmósfera ya no puede pasarse por alto. No es pequeño y hay que tenerlo en cuenta ".
La región del permafrost del norte cubre aproximadamente el 15 por ciento de la superficie terrestre de la Tierra, que se extiende desde la costa del Océano Ártico a través de gran parte de Alaska, norte de Canadá y norte de Eurasia. El suelo siempre congelado en estas regiones contiene más carbono del que los humanos han liberado jamás. y aproximadamente un tercio del carbono almacenado en todo el suelo de la Tierra existe en esta región.
Durante el verano, las plantas cuyas raíces crecen en suelo descongelado por encima del subsuelo perennemente congelado absorben CO 2 mientras realizan la fotosíntesis. Al mismo tiempo, los microbios liberan CO 2 a la atmósfera ya que descomponen activamente la materia orgánica del suelo. En el invierno, cuando el suelo superficial y el permafrost subyacente están congelados, la tasa de descomposición y la cantidad de CO 2 regresó a la atmósfera cae significativamente. Todavía, una pequeña cantidad de actividad microbiana continúa descomponiendo parte de la materia orgánica contenida en películas de agua no congeladas que rodean las partículas del suelo, liberando cantidades más pequeñas de CO 2 . Durante años, este equilibrio se inclinó hacia una mayor absorción en lugar de liberación de CO 2 , pero este estudio indica que la pérdida de CO 2 de los suelos de permafrost a la atmósfera durante todo el año es ahora mayor que su absorción durante el verano.
"Los suelos árticos han retenido cantidades desproporcionadamente grandes de materia orgánica porque las condiciones de congelación ralentizan enormemente la descomposición microbiana de las raíces y hojas de las plantas muertas, Julie Jastrow, científica del suelo de Argonne y colaboradora del estudio. la temperatura de los suelos congelados estacionalmente y del permafrost afecta la cantidad de actividad microbiana y la descomposición ".
Según los científicos de Argonne, La actividad microbiana puede aumentar exponencialmente a medida que el aumento de las temperaturas globales calienta el permafrost a niveles justo por debajo del punto de congelación. Incluso antes de que el permafrost se descongele, la aceleración de la actividad microbiana en el suelo de permafrost provoca la aceleración de su CO 2 emisiones.
Sobre la base de estos resultados y la ampliación en todo el Ártico, los autores estiman que alrededor de 1.7 mil millones de toneladas métricas de CO 2 se lanzan durante las temporadas de invierno actuales, pero que solo mil millones de toneladas métricas serían absorbidas por los fotosintetizadores en los meses de verano.
Los modelos informáticos también mostraron que si los humanos mitigaran sus propias emisiones aunque fuera mínimamente, invierno CO 2 las emisiones en la región del permafrost aún aumentarían un 17 por ciento para 2100.
