En Betel, Alaska, las paredes se están partiendo, las casas se derrumban, y la carretera principal parece una montaña rusa para niños. En la ciudad costera de Kongiganak, Los cementerios que se hunden impiden que los habitantes de Alaska entierren a sus muertos en el suelo. El pueblo de Shishmaref, ubicado en una isla a cinco millas del oeste de Alaska continental, Se ha erosionado tanto que se está contemplando la reubicación total. Estas comunidades están plagadas de permafrost que se está descongelando.

El permafrost es un suelo que permanece congelado durante dos o más años consecutivos. Está compuesto de roca, tierra, sedimentos, y cantidades variables de hielo que unen los elementos. Parte del permafrost se ha congelado durante decenas o cientos de miles de años.

Encontrado debajo de una capa de tierra, el permafrost puede ser de tres pies a 4, 900 pies de espesor. Almacena los restos de carbono de plantas y animales que se congelaron antes de que pudieran descomponerse. Los científicos estiman que el permafrost del mundo contiene 1, 500 mil millones de toneladas de carbono, casi el doble de la cantidad de carbono que hay actualmente en la atmósfera.

Desafortunadamente, cuando el permafrost se calienta y se descongela, libera dióxido de carbono y metano a la atmósfera. A medida que aumenta el termostato global, permafrost, en lugar de almacenar carbono, podría convertirse en una fuente importante de emisiones de calentamiento del planeta.

El permafrost ya se está descongelando en algunos lugares, y si el problema se extiende, Los científicos temen que pueda iniciar un proceso desbocado de calentamiento global.

El Ártico que se calienta

El permafrost cubre aproximadamente el 24 por ciento de la masa terrestre expuesta del hemisferio norte, aproximadamente 9 millones de millas cuadradas. Se encuentra en latitudes y altitudes elevadas, principalmente en Siberia, la meseta tibetana, Alaska, Norte de Canadá, Groenlandia, partes de Escandinavia y Rusia. Las plataformas continentales debajo del Océano Ártico, que fueron expuestos durante la última edad de hielo, también contienen permafrost.

Sin embargo, Las regiones polares y de gran altitud son algunos de los lugares más sensibles al clima del planeta. El Ártico se está calentando dos veces más rápido que el resto del planeta, a una tasa de cambio de temperatura que no se ha observado en al menos los últimos 2, 000 años, según la Administración Nacional Oceánica y Atmosférica (NOAA). En 2016, Las temperaturas superficiales medias anuales eran 3,5 grados Celsius más cálidas que a principios del siglo XX. Ese año, Las temperaturas del permafrost en el Ártico fueron las más cálidas jamás registradas.

En Alaska, Las temperaturas del permafrost se han calentado hasta 2 ° C en las últimas décadas. Un estudio reciente proyecta que con cada aumento de 1˚C en la temperatura, 1.5 millones de millas cuadradas de permafrost podrían perderse por el deshielo.

Cuando el permafrost se descongela

O. Roger Anderson, biólogo del Observatorio Terrestre Lamont-Doherty del Earth Institute, explicó por qué el permafrost libera carbono al descongelarse.

La 'capa activa' de suelo sobre el permafrost, que puede tener de dos a 13 pies de profundidad, se descongela cada verano y puede mantener la vida vegetal. Esta capa libera carbono de las raíces de las plantas que respiran CO2, y de microbios en el suelo. Algunos microbios descomponen la materia orgánica en CO2. Otros, llamado arqueas, producir metano en su lugar, cuando las condiciones son anaeróbicas:cuando el suelo está saturado de agua o no hay oxígeno disponible. El metano es de 20 a 30 veces más potente que el dióxido de carbono para exacerbar el calentamiento global. pero permanece en la atmósfera menos tiempo.

A medida que el permafrost se derrite, la capa activa se profundiza. Los microbios se activan y las raíces de las plantas pueden penetrar más abajo, resultando en la producción de más CO2. La cantidad de metano generado depende de qué tan saturado esté el suelo.

Los científicos no conocen las proporciones relativas de emisiones de dióxido de carbono y metano que podrían resultar del deshielo a gran escala del permafrost. dijo Anderson, porque esto nunca ha sucedido en la historia de la humanidad. Sin embargo, La investigación sobre la capa superior de la tundra (llanuras sin árboles que cubren el permafrost) sugiere que las emisiones promedio de dióxido de carbono son aproximadamente 50 veces más altas que las de metano.

"Y sabemos que por cada 10 grados centígrados que se calienta el suelo, la emisión de CO2 se duplicará, "dijo Anderson.

Un estudio de 2017 estimó que si las temperaturas globales suben 1,5 ° C por encima de los niveles de 1861, descongelar el permafrost podría liberar de 68 a 508 gigatoneladas de carbono. Sin tener en cuenta la actividad humana, este carbono por sí solo aumentaría las temperaturas globales de 0,13 a 1,69 ° C para 2300. Dado que es posible que ya nos hayamos fijado en 1,5 ° C de calentamiento por encima de los niveles preindustriales, esta cantidad de calentamiento adicional podría resultar en impactos catastróficos del cambio climático.

Aunque un Ártico más cálido podría albergar más plantas, y las plantas absorben dióxido de carbono a través de la fotosíntesis, Se proyecta que el nuevo crecimiento compensará solo alrededor del 20 por ciento de la liberación de carbono del permafrost.

Qué protege el permafrost

Una cosa que protege al permafrost de los impactos del cambio climático es la turba, la vegetación parcialmente descompuesta que se acumula en ambientes saturados de agua sin oxígeno. Encontrado en gran parte del Ártico bajo, la turba puede cubrir o abarcar toda la capa activa o congelarse como permafrost.

Ben Gaglioti, un científico investigador postdoctoral en el Observatorio de la Tierra Lamont-Doherty, estudiaron los registros de sedimentos de lagos en el norte de Alaska para determinar cuánto carbono liberó el permafrost en respuesta a los períodos de calentamiento al final de la última edad de hielo. Resulta que el permafrost fue mucho más sensible, lo que significa que liberó más carbono, durante los eventos de calentamiento pasados, con una respuesta gradualmente menor a lo largo del tiempo. En los últimos 150 años de calentamiento, ha habido relativamente poca respuesta.

"Nuestra hipótesis es que la acumulación de materia orgánica o turba en la cuenca se ha producido debido a un clima relativamente cálido y estable desde la edad de hielo, "dijo Gaglioti." Esa turba, que empezó a acumular alrededor de 13, 000 años atrás, hace un gran trabajo al aislar el suelo subyacente del deshielo, por lo que creemos que está amortiguando el permafrost ".

Los modelos de Gaglioti muestran que la sensibilidad del permafrost subyacente depende en gran medida del grosor de la turba. "El destino del permafrost subyacente depende de alguna manera de la estabilidad de la capa de turba, " él dijo.

¿Un ciclo irreversible?

Los incendios forestales pueden pelar la turba y hacer que el permafrost sea más sensible al cambio climático, y se espera que aumenten en las regiones de tundra. Dijo Gaglioti. Los veranos más cálidos y secos hacen que la vegetación sea más combustible. Las temperaturas más cálidas también provocan más tormentas eléctricas y rayos que pueden provocar incendios forestales.

Los incendios no solo liberan CO2 a medida que arden; después, el suelo ennegrecido absorbe más radiación solar y se calienta aún más. Y una vez que el fuego remueve la turba y la vegetación que da sombra al suelo, el paisaje puede volverse demasiado bien drenado para regenerar la turba.

A muchos científicos les preocupa que el deshielo del permafrost pueda ser un punto de inflexión que desencadene un ciclo irreversible:cuando el permafrost libera su carbono como CO2 o metano, acelerará el calentamiento, que luego precipitará más deshielo de permafrost, etcétera. No habrá nada que los humanos puedan hacer para detenerlo.

Las regiones donde el permafrost está congelado durante todo el año ya se están desplazando hacia el norte; y en algunas áreas, la tundra ahora se congela más tarde en el otoño, permitiendo más tiempo para que los microbios descompongan la materia orgánica y para que las plantas respiren.

Impactos del descongelamiento del permafrost

Cuando el hielo del permafrost se derrita, el suelo se vuelve inestable y puede hundirse, provocando desprendimientos de rocas y tierra, inundaciones y erosión costera.

El suelo se ha derrumbado a 280 pies de profundidad en algunas partes de Siberia. La tierra deformada puede dañar los edificios, carreteras, líneas eléctricas y otra infraestructura.

También puede dañar los ecosistemas naturales. Los lagos termokarst —depresiones que se forman cuando el permafrost se derrumbó y se llenaron de agua de deshielo— son importantes para la vida silvestre y proporcionan agua a las comunidades locales. Pero si el permafrost subyacente continúa derritiéndose, los lagos y humedales pueden drenar completamente, destruyendo estos recursos biológicamente importantes.

A medida que los sedimentos de los deslizamientos de tierra, arroyos y lagos fangosos, afectan la vida vegetal en la base de la cadena alimentaria y potencialmente todas las criaturas que dependen de ella. Los cambios en el paisaje pueden alterar los patrones de reproducción y migración del caribú. Y a medida que el Ártico se calienta, los castores se mueven hacia el norte. Sus presas inundan nuevas áreas, creando tramos pantanosos que permiten que más agua caliente descongele aún más el permafrost.

El deshielo del permafrost puede liberar más que emisiones de carbono. En 2016, un niño murió y decenas fueron hospitalizadas después de contraer ántrax en la península de Yamal en Siberia. Un cadáver de reno infectado con ántrax que se congeló 75 años antes quedó expuesto cuando el permafrost se descongeló. Las esporas de ántrax ingresaron al suelo y al agua, y eventualmente el suministro de alimentos, infectando a los humanos.

Las personas y los animales y sus enfermedades han estado congelados en el permafrost durante cientos de años, pero las bacterias y los virus pueden sobrevivir en el permafrost durante cientos de miles de años; los científicos recientemente revivieron un 30, Virus de 000 años que infecta amebas. Enfermedades como la gripe española, la viruela o la plaga que han sido aniquiladas podrían estar congeladas en el permafrost. A medida que el Ártico se calienta, más actividad, como la minería de tierras raras o metales preciosos, potencialmente podría ponernos en contacto con ellos nuevamente.

Construir sobre permafrost es problemático, no solo porque el suelo es inestable, sino porque el calor de los edificios y las propias tuberías puede calentar el permafrost. Las estructuras deben construirse sobre pilotes de madera o sobre bases de grava gruesa. Las tuberías de agua y alcantarillado deben colocarse por encima del suelo. Algunas carreteras de Betel y pistas de aeropuertos están equipadas con tuberías llenas de líquido que transfieren el calor del permafrost, y el hospital ha instalado máquinas que mantienen el suelo constantemente refrigerado.

En Inuvik, una ciudad en el noroeste de Canadá, Los investigadores están experimentando con nuevas variedades de pilotes para estabilizar edificios, pero aún no han encontrado una solución perfecta. Dicen que es difícil saber qué funcionará mejor porque nadie en el Ártico ha experimentado la tasa de cambio del permafrost que está ocurriendo hoy.

Quedan muchas preguntas

Si bien el informe más reciente del Panel Intergubernamental sobre Cambio Climático reconoció que el permafrost se está calentando, sus modelos climáticos no tuvieron en cuenta estas emisiones al realizar proyecciones climáticas.

Eso es porque, en última instancia, cuánto se calienta el planeta por el deshielo del permafrost dependerá de la cantidad de carbono que se libere, cuan rápido, y si está en forma de CO2 o metano. Pero para comprender mejor este fenómeno y poder hacer proyecciones climáticas más precisas, los científicos deben poder evaluar mejor la vulnerabilidad del permafrost al deshielo y sus múltiples consecuencias para el Ártico y el planeta.

"La investigación científica es tan importante para comprender, ", dijo Anderson." Simplemente no podemos predecir a partir de lo que ya se sabe porque nunca antes habíamos tenido permafrost descongelando hasta este punto. Es solo a través de una investigación científica más cuidadosa que podemos responder estas preguntas ".

Esta historia se vuelve a publicar por cortesía de Earth Institute, Universidad de Columbia http://blogs.ei.columbia.edu.