De ce este înghețată permafrostul

De ce este înghețată permafrostul

În Bethel, Alaska, pereții se despart, casele se prăbușesc, iar drumul principal arată ca un rus montan. În orașul de coastă Kongiganak, cimitirele care se scufundă împiedică Alaska să-și îngropeze morții în pământ. Satul Shishmaref, situat pe o insulă la cinci mile de vestul Alaska continentală, a erodat atât de mult încât se gândește la mutarea totală. Aceste comunități sunt afectate de permafrost care se dezgheță.

Permafrostul este pământ care rămâne înghețat timp de doi sau mai mulți ani consecutivi. Este compus din roci, sol, sedimente și cantități variate de gheață care leagă elementele împreună. Unele permafrost au fost înghețate de zeci sau sute de mii de ani.

Găsit sub un strat de sol, permafrostul poate avea o grosime de la trei picioare la 4.900 picioare. Stochează rămășițele pe bază de carbon ale plantelor și animalelor care au înghețat înainte de a se putea descompune. Oamenii de știință estimează că permafrostul mondial deține 1.500 miliarde de tone de carbon, aproape dublu față de cantitatea de carbon care este în prezent în atmosferă.

Din păcate, când permafrostul se încălzește și se dezgheță, eliberează dioxid de carbon și metan în atmosferă. . Pe măsură ce termostatul global crește, permafrostul, mai degrabă decât stocarea carbonului, ar putea deveni o sursă semnificativă de emisii de încălzire a planetei.

Permafrostul se dezgheță deja în unele locuri și, dacă problema se răspândește, oamenii de știință își fac griji că ar putea iniția un proces de încălzire globală.

Arma încălzitoare

Permafrost acoperă aproximativ 24% din suprafața expusă a emisferei nordice – aproximativ 9 milioane de mile pătrate. Se găsește la latitudini mari și la altitudini mari, în principal în Siberia, Platoul Tibetan, Alaska, nordul Canadei, Groenlanda, părți din Scandinavia și Rusia. Rafturile continentale de sub Oceanul Arctic, care au fost expuse în timpul ultimei ere glaciare, conțin și permafrost.

Cu toate acestea, regiunile polare și de mare altitudine sunt unele dintre cele mai sensibile la climă de pe planetă. Arctica se încălzește de două ori mai repede decât restul planetei, cu o rată de schimbare a temperaturii care nu a fost observată în cel puțin ultimii 2.000 de ani, potrivit Administrației Naționale Oceanice și Atmosferice (NOAA). În 2016, temperaturile medii anuale la suprafață au fost cu 3,5 grade Celsius mai calde decât la începutul secolului al XX-lea. În acel an, temperaturile permafrostului din Arctica au fost cele mai calde înregistrate vreodată.

În Alaska, temperaturile permafrostului s-au încălzit până la 2˚C în ultimele decenii. Un studiu recent proiectează că, la fiecare creștere a temperaturii de 1˚C, 1,5 milioane de mile pătrate de permafrost ar putea fi pierdute prin decongelare.

Când Permafrost Dezgheț

O. Roger Anderson, biolog la Observatorul Pământ Lamont-Doherty al Institutului Pământului, a explicat de ce permafrostul eliberează carbon pe măsură ce se dezgheță.

„Stratul activ” de sol de deasupra permafrostului, care poate avea o adâncime de 2 până la 13 picioare, se dezgheță în fiecare vară și poate susține viața plantelor. Acest strat eliberează carbon din rădăcinile plantelor care respira CO2 și din microbii din sol. Unii microbi descompun materia organică în CO2. Alții, numiți archaea, produc metan în schimb, atunci când condițiile sunt anaerobe – când solul este saturat cu apă sau nu este disponibil oxigen. Metanul este de 20 până la 30 de ori mai puternic decât dioxidul de carbon pentru a exacerba încălzirea globală, dar rămâne în atmosferă mai puțin timp.

Pe măsură ce permafrostul se dezgheță, stratul activ se adâncește. Microbii devin activi și rădăcinile plantelor pot pătrunde mai jos, ducând la producerea mai multor CO2. Cantitatea de metan generată depinde de cât de saturat este solul.

Oamenii de știință nu cunosc proporțiile relative ale emisiilor de dioxid de carbon și metan care ar putea rezulta din dezghețarea pe scară largă a permafrostului, a spus Anderson, deoarece acest lucru nu s-a întâmplat niciodată în istoria omenirii. Cu toate acestea, cercetările privind stratul superior al tundrei (câmpiile fără copaci care acoperă permafrostul) sugerează că emisiile medii de dioxid de carbon sunt de aproximativ 50 de ori mai mari decât cele ale metanului.

„Știm că pentru fiecare 10 grade Celsius că solul se încălzește, emisia de CO2 se va dubla „, a spus Anderson.

Un studiu din 2017 a estimat că, dacă temperaturile globale cresc cu 1,5 ° C peste nivelurile din 1861, dezghețarea permafrostului ar putea elibera 68 până la 508 gigatoni de carbon.Fără a lua în considerare activitatea umană, acest carbon singur ar crește temperaturile globale de la 0,13 la 1,69˚C până în 2300. Deoarece este posibil să fi blocat deja 1,5 ° C de încălzire peste nivelurile preindustriale, această cantitate de încălzire suplimentară ar putea duce la impacturi catastrofale schimbărilor climatice.

Deși o Arctică mai caldă ar putea sprijini mai multe plante, iar plantele absorb dioxidul de carbon prin fotosinteză, se estimează că noua creștere va compensa doar aproximativ 20% din eliberarea de carbon a permafrostului.

Ce protejează Permafrost

Un lucru care protejează permafrostul de impactul schimbărilor climatice este turba, vegetația parțial degradată care se acumulează în medii saturate cu apă, fără oxigen. Găsită în mare parte a regiunii Arctice scăzute, turbă poate acoperi sau cuprinde întregul strat activ sau poate fi înghețată ca permafrost.

Ben Gaglioti, cercetător postdoctoral la Lamont-Doherty Earth Observatory, a studiat înregistrările sedimentelor lacurilor din nordul Alaska pentru a determina cât de mult carbon a eliberat permafrostul ca răspuns la perioadele de încălzire la sfârșitul ultimei ere glaciare. Se pare că permafrostul a fost mult mai sensibil – adică a eliberat mai mult carbon – în timpul evenimentelor de încălzire din trecut, cu un răspuns treptat mai mic în timp. În ultimii 150 de ani de încălzire, a existat un răspuns relativ redus.

„Ipoteza noastră este că acumularea de materie organică sau turbă în bazinul hidrografic a avut loc din cauza unui climat relativ cald și stabil încă din era glaciară”, a spus Gaglioti. ” Turba respectivă, care a început să se acumuleze în urmă cu aproximativ 13.000 de ani, face o treabă excelentă la izolarea solului subiacent de dezgheț, așa că credem că tamponează permafrostul. ”

Modelele lui Gaglioti arată că sensibilitatea permafrostului subiacent este foarte dependent de grosimea turbării. „Soarta permafrostului de bază se bazează în anumite privințe asupra stabilității stratului de turbă”, a spus el.

Un ciclu ireversibil?

Incendiile sălbatice pot dezlipi turbă și pot produce permafrost. mai sensibile la schimbările climatice – și se așteaptă să crească în regiunile tundrei, a spus Gaglioti. Verile mai calde și mai uscate fac vegetația mai combustibilă. Temperaturile mai calde provoacă, de asemenea, mai multe furtuni și fulgere care pot provoca incendii.

Incendiile nu numai că se eliberează CO2 pe măsură ce ard; după aceea, solul înnegrit absoarbe mai multă radiație solară și se încălzește în continuare. Și odată ce focul îndepărtează turbă și vegetația care umbresc solul, peisajul poate deveni prea bine drenat pentru a regenera turbă.

Mulți oameni de știință sunt îngrijorați de faptul că dezghețarea permafrostului ar putea fi un punct de basculare care să declanșeze un ciclu ireversibil: Când permafrostul își eliberează carbonul ca CO2 o r metan, va accelera încălzirea, care va precipita mai mult dezgheț de permafrost și așa mai departe. Nu vor fi nimic pe care oamenii să le poată face pentru a-l opri.

Regiunile în care permafrostul este înghețat pe tot parcursul anului se deplasează deja spre nord; iar în unele zone, tundra îngheață acum mai târziu în toamnă, permițând mai mult timp microbilor să descompună materia organică și plantelor să respire.

Impactul dezghețării Permafrost

Când gheața în topirea permafrostului, solul devine instabil și se poate prăbuși, provocând alunecări de piatră, inundații și eroziune de coastă.

Pământul s-a prăbușit la o adâncime de 280 de metri în unele părți din Siberia. Pământul care flambează poate deteriora clădirile, drumurile, liniile electrice și alte infrastructuri.

De asemenea, poate dăuna ecosistemelor naturale. Lacurile termokarstice – depresiunile formate la dezghețarea permafrostului prăbușite și umplute cu apă topită – sunt importante pentru viața sălbatică și furnizează apă comunităților locale. Dar dacă permafrostul de bază continuă să se dezghețe, lacurile și zonele umede se pot scurge complet, distrugând aceste resurse importante din punct de vedere biologic.

Pe măsură ce sedimentele de pe alunecările de teren de la cursurile și lacurile noroioase, acestea afectează viața plantelor la baza lanțului trofic. și potențial toate creaturile care depind de ea. Schimbările în peisaj pot modifica modelele de reproducere și migrație a caribului. Și pe măsură ce Arctica se încălzește, castorii se îndreaptă spre nord. Barajele lor inundă zone noi, creând întinderi mlaștinoase care permit mai multă apă caldă să dezghețe permafrostul în continuare.

Dezghețarea permafrostului poate elibera mai mult decât emisiile de carbon. În 2016, un tânăr a murit și zeci au fost spitalizați după ce au contractat antrax în Peninsula Yamal din Siberia. O carcasă de ren infectată cu antrax care a înghețat cu 75 de ani mai devreme a fost expusă atunci când permafrostul s-a dezghețat.Sporii antraxului au pătruns în sol și în apă și, în cele din urmă, în alimentarea cu alimente, infectând oamenii.

Oamenii și animalele și bolile lor au fost înghețate în permafrost de sute de ani, dar bacteriile și virușii pot supraviețui în permafrost timp de sute de mii de ani – oamenii de știință au reînviat recent un virus vechi de 30.000 de ani care infectează amibele. Boli precum gripa spaniolă, variola sau ciuma care au fost șterse pot fi înghețate în permafrost. Pe măsură ce Arctica se încălzește, mai multă activitate, cum ar fi exploatarea pământului rar sau a metalelor prețioase, ne-ar putea pune din nou în contact cu ele.

Construirea pe permafrost este problematică, nu numai pentru că solul este instabil, ci pentru căldura clădirilor și a conductelor în sine poate încălzi permafrost. Structurile trebuie construite pe grămezi de lemn sau pe bază de plăci groase de pietriș. Conductele de apă și canalizare trebuie așezate deasupra solului. Unele drumuri Bethel și pistele aeroportului sunt echipate cu țevi umplute cu lichid care transferă căldura departe de permafrost, iar spitalul a instalat mașini care mențin pământul în mod constant refrigerat. cercetătorii experimentează noi varietăți de piloți pentru stabilizarea clădirilor, dar nu au găsit încă o soluție perfectă. Ei spun că este greu de știut ce va funcționa cel mai bine, deoarece nimeni din Arctica nu a experimentat vreodată rata schimbării permafrostului care are loc astăzi.

Multe întrebări rămân

În timp ce cea mai recentă Raportul Grupului interguvernamental privind schimbările climatice a recunoscut că permafrostul se încălzește, modelele sale climatice nu au luat în considerare aceste emisii atunci când fac proiecții climatice.

Asta pentru că, în cele din urmă, cât de mult se încălzește planeta de la dezghețarea permafrostului va depinde de cât de mult carbonul este eliberat, cât de repede și dacă este sub formă de CO2 sau metan. Dar, pentru a înțelege mai bine acest fenomen și pentru a putea face proiecții climatice mai precise, oamenii de știință trebuie să fie capabili să evalueze mai bine vulnerabilitatea permafrostului la dezgheț și numeroasele sale consecințe pentru Arctica și planetă.

Cercetarea științifică este atât de importantă în înțelegere”, a spus Anderson. „Pur și simplu nu putem prezice din ceea ce se știe deja, deoarece nu am avut niciodată dezghețarea permafrostului în această măsură. Numai printr-o cercetare științifică mai atentă putem răspunde la aceste întrebări. ”