O sursă semnificativă de gaze cu efect de seră a început să se scurgă în atmosfera Pământului dintr-un loc puțin probabil. Deasupra Cercului Arctic, pământul înghețat timp de zeci de mii de ani a început să se dezghețe pentru prima dată. Estimările actuale indică faptul că solul înghețat perene, numit permafrost, conține mai mult de două ori mai mult decât cantitatea de carbon prezentă în atmosfera actuală. Pe măsură ce permafrostul se dezgheață, o cantitate uriașă din acest carbon stocat ar putea fi eliberată sub formă de dioxid de carbon sau gaz metan.
În mediile mai temperate, cea mai mare parte a carbonului din materialul vegetal mort se întoarce relativ repede în atmosferă datorită acțiunii microbilor care descompun materialele organice. Cu toate acestea, rămășițele plantelor moarte s-au acumulat timp de milenii în solurile și sedimentele de permafrost din regiuni precum versantul nordic al Alaskăi și al Siberiei.
„Odată ce materialul organic se încorporează în permafrost, acesta iese destul de mult din sistem. Este ca și cum ai ține mâncarea în congelator – rata de descompunere este drastic încetinită”, a declarat Julie Jastrow, ecolog la Laboratorul Național Argonne al Departamentului de Energie al SUA (DOE).
„Atâta timp cât solul sau sedimentul rămâne înghețat, există foarte puțină acțiune microbiană pentru a descompune materia organică”, a adăugat Jastrow. „Totuși, odată ce solul începe să se dezghețe, activitatea microbiană va crește și, pe măsură ce microbii se hrănesc cu materialele organice, o parte din carbon va fi eliberată în atmosferă. Îngrijorarea este că această sursă suplimentară de gaze cu efect de seră ar accelera apoi procesul de încălzire, ceea ce ar duce la o dezghețare și mai mare a mai mult permafrost.”
Ciclurile de îngheț-dezgheț asociate cu tundra arctică produc un fenomen cunoscut sub numele de crioturbare, în care straturile superioare ale solului se amestecă cu straturile inferioare. Potrivit lui Jastrow, cu mii de ani în urmă, acest proces a transportat plantele moarte în jos, prin sedimente, în permafrost, înainte ca acestea să poată fi descompuse.
„Problema este că există o mulțime de carbon relativ ușor de descompus care este îngropat acolo jos, dar este protejat prin faptul că se află într-o stare înghețată. Dacă se dezgheață și microbii acționează asupra lui, atunci – la fel ca și în cazul arderii combustibililor fosili – veți elibera carbon care a ieșit din ciclul global pentru o perioadă lungă de timp, iar acesta nu poate fi pus înapoi de unde a venit. Ceea ce nu știm încă este cât de mult din acest carbon străvechi va fi eliberat, cât de repede și sub ce formă – dioxid de carbon sau metan?”, a spus ea.
Pentru cercetătorii și factorii de decizie politică preocupați de schimbările climatice, un aspect deosebit de îngrijorător al dezghețului permafrostului constă în faptul că aceste soluri și sedimente conțin, de obicei, o cantitate mare de gheață. Dacă apa provenită din gheața care se dezgheață se scurge, emisiile de carbon vor fi în cea mai mare parte dioxid de carbon. Dar în zonele slab drenate, apa se acumulează și poate fi emisă o cantitate semnificativă de metan. Atunci când carbonul este eliberat sub formă de metan, acesta va genera, pe parcursul unui secol, un efect de încălzire de 25 de ori mai mare decât cel produs de eliberarea sa sub formă de dioxid de carbon.
Jastrow și colegii săi de la Argonne și de la Universitatea din Alaska-Fairbanks au prelevat mostre de soluri de permafrost de pe versantul nordic al Alaskăi, între Brooks Range și Prudhoe Bay. Prin examinarea atentă a formelor chimice ale carbonului și mineralelor din solurile de permafrost și prin observarea comportamentului microbilor care se hrănesc cu carbonul pe măsură ce aceste soluri sunt încălzite lent în diferite condiții de drenaj, cercetătorii intenționează să dezvolte indicatori de descompunere și modele predictive care pot fi folosite pentru a anticipa mai bine soarta carbonului în permafrostul care se dezgheață.
Cercetările de la Argonne se vor concentra pe terenuri din întreaga regiune nordică de permafrost, care include tufișuri, păduri boreale și turbării sub Cercul Arctic, pe lângă tundră. „Mandatul nostru este să analizăm atât cantitatea de carbon, cât și potențialul său de descompunere. Cercetătorii din domeniul permafrostului cred acum că în aceste regiuni există mult mai mult carbon decât credeau cei mai mulți oameni anterior, dar încă avem doar estimări foarte rudimentare”, a spus ea.
În cele din urmă, eforturile de la Argonne vor sprijini obiectivul DOE de a dezvolta modele climatice care să poată prezice mai bine impactul asupra diferitelor biomas. Înțelegerea comportamentelor pe termen lung ale ecosistemelor terestre necesită o imagine mai cuprinzătoare a diferiților factori care controlează modul în care ciclurile carbonului între pământ și atmosferă în diferite regiuni. „Ne confruntăm frecvent cu întrebarea dacă măsurătorile noastre sunt greșite sau modelele noastre sunt greșite și, de obicei, este vorba de o parte din amândouă”, a spus Jastrow.
Studiile de la Argonne vor furniza datele valoroase de „verificare la sol” necesare pentru a testa și îmbunătăți modelele ciclului carbonului care sunt dezvoltate pentru regiunile cu permafrost. Cercetările viitoare vor implica eșantionarea mai multor situri, în special în zonele de câmpie care sunt mai umede și mai puțin accesibile, pe măsură ce DOE își continuă efortul de a cupla modelele de carbon cu modelele climatice.
.