Una fonte significativa di gas serra ha iniziato a fuoriuscire nell’atmosfera terrestre da un luogo improbabile. Sopra il Circolo Polare Artico, la terra congelata per decine di migliaia di anni ha cominciato a scongelarsi per la prima volta. Le stime attuali indicano che il terreno perennemente congelato, chiamato permafrost, contiene più del doppio della quantità di carbonio presente nell’atmosfera di oggi. Quando il permafrost si scongela, un’enorme quantità di questo carbonio immagazzinato potrebbe essere rilasciata come anidride carbonica o gas metano.
In ambienti più temperati, la maggior parte del carbonio presente nel materiale vegetale morto ritorna relativamente rapidamente nell’atmosfera grazie all’azione dei microbi che scompongono i materiali organici. Tuttavia, i resti delle piante morte si sono accumulati per millenni nei suoli e nei sedimenti del permafrost in regioni come il North Slope dell’Alaska e della Siberia. È come tenere il cibo nel congelatore – il tasso di decomposizione è drammaticamente rallentato”, ha detto Julie Jastrow, un’ecologista dell’Argonne National Laboratory del Dipartimento dell’Energia degli Stati Uniti (DOE).
“Finché il suolo o il sedimento rimane congelato, c’è pochissima azione microbica per decomporre la materia organica”, ha aggiunto Jastrow. “Una volta che il suolo inizia a scongelarsi, però, l’attività microbica aumenterà, e mentre i microbi si nutrono dei materiali organici, parte del carbonio verrà rilasciato nell’atmosfera. La preoccupazione è che questa fonte aggiunta di gas serra acceleri il processo di riscaldamento, portando a uno scongelamento ancora maggiore del permafrost.”
I cicli di gelo-disgelo associati alla tundra artica producono un fenomeno noto come crioturbazione, in cui gli strati superiori del suolo si mescolano con quelli inferiori. Secondo Jastrow, migliaia di anni fa questo processo trasportava le piante morte verso il basso attraverso il sedimento nel permafrost prima che potessero essere decomposte.
“Il problema è che c’è un sacco di carbonio relativamente facile da decomporre che è sepolto là sotto, ma è protetto dall’essere in uno stato congelato. Se si scongela e i microbi agiscono su di esso, allora – proprio come la combustione dei combustibili fossili – si libererà del carbonio che è stato fuori dal ciclo globale per molto tempo, e non può davvero essere rimesso da dove è venuto. Quello che non sappiamo ancora è quanto di questo antico carbonio sarà rilasciato, quanto velocemente, e in quale forma – anidride carbonica o metano?” ha detto.
Per i ricercatori e i responsabili politici preoccupati per il cambiamento climatico, un aspetto particolarmente preoccupante del disgelo del permafrost sta nel fatto che questi terreni e sedimenti contengono tipicamente una grande quantità di ghiaccio. Se l’acqua del ghiaccio scongelato viene drenata, le emissioni di carbonio saranno principalmente anidride carbonica. Ma in aree scarsamente drenate, l’acqua si accumula e può essere emessa una quantità significativa di metano. Quando il carbonio viene rilasciato come metano, genererà 25 volte l’effetto di riscaldamento in un secolo che sarebbe prodotto dal suo rilascio come anidride carbonica.
Jastrow e i suoi colleghi di Argonne e dell’Università di Alaska-Fairbanks hanno preso campioni di terreni permafrost dal North Slope dell’Alaska tra la Brooks Range e Prudhoe Bay. Esaminando da vicino le forme chimiche del carbonio e dei minerali nei suoli permafrost e osservando il comportamento dei microbi che si nutrono del carbonio mentre questi suoli vengono lentamente riscaldati in diverse condizioni di drenaggio, i ricercatori hanno intenzione di sviluppare indicatori di decomposizione e modelli predittivi che possono essere utilizzati per anticipare meglio il destino del carbonio nel permafrost che si scongela.
La ricerca di Argonne si concentrerà sul terreno in tutta la regione settentrionale del permafrost, che comprende arbusti, foresta boreale e torbiere sotto il Circolo Polare Artico, oltre alla tundra. “Il nostro mandato è quello di esaminare sia la quantità di carbonio che la sua potenziale decomposizione. I ricercatori del permafrost ora credono che ci sia molto più carbonio in queste regioni di quanto la maggior parte delle persone pensasse in precedenza, ma abbiamo ancora solo stime molto grezze”, ha detto.
In definitiva, gli sforzi di Argonne sosterranno l’obiettivo del DOE di sviluppare modelli climatici che possano prevedere meglio gli impatti sui diversi biomi. Comprendere i comportamenti a lungo termine degli ecosistemi terrestri richiede un quadro più completo dei diversi fattori che controllano i cicli del carbonio tra la terra e l’atmosfera nelle diverse regioni. “Siamo spesso di fronte alla questione se le nostre misure sono sbagliate o i nostri modelli sono sbagliati, e tipicamente è un po’ di entrambi”, ha detto Jastrow.
Gli studi di Argonne forniranno i preziosi dati di “verifica a terra” necessari per testare e migliorare i modelli del ciclo del carbonio sviluppati per le regioni del permafrost. La ricerca futura coinvolgerà il campionamento di più siti, in particolare nelle zone di pianura che sono più umide e meno accessibili, mentre il DOE continua il suo sforzo per accoppiare i modelli di carbonio con i modelli climatici.