Do outro lado do Ártico, coisas estranhas estão acontecendo com a paisagem

Lagos enormes, com vários quilômetros quadrados de tamanho, desapareceram em poucos dias. Queda de encostas. O solo rico em gelo desmorona, deixando a paisagem ondulada onde antes era plana e, em alguns locais, criando vastos campos de grandes polígonos afundados. É uma evidência de que o permafrost, o solo há muito congelado abaixo da superfície, está descongelando. Isso é uma má notícia para as comunidades construídas acima dela – e para o clima global.

Como ecologista , estudo essas interações dinâmicas da paisagem e tenho documentado as várias maneiras pelas quais a mudança da paisagem impulsionada pelo permafrost acelerou ao longo do tempo. As mudanças ocultas em andamento ali são um alerta para o futuro.

O permafrost é um solo permanentemente congelado que cobre cerca de um quarto da terra no Hemisfério Norte, particularmente no Canadá, Rússia e Alasca. Grande parte dela é rica em matéria orgânica de plantas mortas há muito tempo e animais congelados no tempo.

Esses solos congelados mantêm a integridade estrutural de muitas paisagens do norte, proporcionando estabilidade a superfícies com e sem vegetação, semelhante a vigas de suporte de carga em edifícios.

À medida que as temperaturas aumentam e os padrões de precipitação mudam, o permafrost e outras formas de gelo tornam-se vulneráveis ao degelo e ao colapso. À medida que esses solos congelados esquentam, o solo se desestabiliza, desfazendo o tecido entrelaçado que moldou delicadamente esses ecossistemas dinâmicos ao longo de milênios. Os incêndios florestais, que vêm aumentando em todo o Ártico, aumentam o risco .

Sob a superfície, algo mais está ativo – e está amplificando o aquecimento global . Quando o solo descongela, os micróbios começam a se alimentar de matéria orgânica em solos congelados há milênios. Esses micróbios liberam dióxido de carbono e metano, potentes gases de efeito estufa. À medida que esses gases escapam para a atmosfera, eles aquecem ainda mais o clima, criando um ciclo de feedback : temperaturas mais altas descongelam mais solo, liberando mais material orgânico para os micróbios se banquetearem e produzirem mais gases de efeito estufa.

A evidência: lagos desaparecendo

Evidências de mudanças climáticas causadas pelo homem estão aumentando em toda a extensão do permafrost. O desaparecimento de grandes lagos , com vários quilômetros quadrados de tamanho, é um dos exemplos mais marcantes de padrões recentes de transições da paisagem do norte. Os lagos estão drenando lateralmente à medida que canais de drenagem mais largos e profundos se desenvolvem, ou verticalmente através de taliks, onde o solo não congelado sob o lago se aprofunda gradualmente até que o permafrost seja penetrado e a água escoe.

Agora há evidências contundentes indicando que a água de superfície nas regiões de permafrost está diminuindo. Observações e análises de satélite indicam que a drenagem do lago pode estar ligada à degradação do permafrost . Colegas e eu descobrimos que aumenta com as estações de verão mais quentes e longas.

Colinas em declínio e campos poligonais

Essa percepção veio depois que algumas das taxas mais altas de drenagem catastrófica do lago – drenagem que ocorre em alguns dias devido à degradação do permafrost – registradas foram observadas nos últimos cinco anos no noroeste do Alasca.

É provável que o desaparecimento de lagos na extensão do permafrost afete os meios de subsistência das comunidades indígenas, uma vez que a qualidade e a disponibilidade de água são importantes para as aves aquáticas, peixes e outros animais selvagens.

O degelo e o colapso do gelo glacial enterrado também estão causando a queda das encostas em taxas crescentes no Ártico russo e norte-americano, enviando solo, plantas e detritos para baixo. Um novo estudo no norte da Sibéria descobriu que as superfícies de terra perturbadas aumentaram mais de 300% nas últimas duas décadas. Estudos semelhantes no norte e noroeste do Canadá descobriram que a queda também se acelerou com os verões mais quentes e úmidos.

Em terreno plano, as cunhas de gelo podem se desenvolver, criando padrões geométricos incomuns e mudanças em toda a terra. Ao longo de décadas a séculos, a neve derretida se infiltra em rachaduras no solo, formando cunhas de gelo. Essas cunhas causam depressões no solo acima delas, criando as bordas dos polígonos. As feições poligonais se formam naturalmente como resultado do processo de congelamento e descongelamento, de maneira semelhante à observada no fundo das planícies de lama secas.

À medida que as cunhas de gelo derretem, o solo acima desmorona. Mesmo em ambientes árticos extremamente frios, os impactos de apenas alguns verões excepcionalmente quentes podem mudar drasticamente a superfície da paisagem , transformando o terreno anteriormente plano em ondulado à medida que a superfície começa a afundar em depressões com o derretimento do gelo no solo abaixo. As taxas gerais de degelo das cunhas de gelo aumentaram em resposta ao aquecimento climático.

Em muitas regiões do Ártico, esse degelo também foi acelerado por incêndios florestais . Em um estudo recente, colegas e eu descobrimos que os incêndios florestais nas regiões de permafrost do Ártico aumentaram a taxa de degelo e o colapso vertical do terreno congelado por até oito décadas após o incêndio. Como se projeta que o aquecimento climático e a perturbação dos incêndios florestais aumentarão no futuro, eles podem aumentar a taxa de mudança nas paisagens do norte.

O impacto das mudanças climáticas e ambientais recentes também foram sentidos em latitudes mais baixas na floresta boreal de planície. Lá, planaltos de permafrost ricos em gelo – ilhas elevadas de permafrost erguidas acima de pântanos adjacentes – degradaram-se rapidamente no Alasca , Canadá e Escandinávia . Eles podem parecer navios de carga cheios de juncos, arbustos e árvores afundando em pântanos.

Por que isso Importa?

Temperaturas frias e estações de crescimento curtas há muito limitam a decomposição de plantas mortas e matéria orgânica nos ecossistemas do norte. Por causa disso, quase 50% do carbono orgânico do solo global é armazenado nesses solos congelados.

As transições abruptas que estamos vendo hoje – lagos se tornando bacias drenadas, tundras arbustivas se transformando em lagoas, florestas boreais de planície se tornando zonas úmidas – não apenas acelerarão a decomposição do carbono enterrado no permafrost, mas também a decomposição da vegetação acima do solo conforme ela desmorona em ambientes saturados de água.

Os modelos climáticos sugerem que os impactos dessas transições podem ser terríveis.

Por exemplo, um estudo de modelagem recente publicado na Nature Communications sugeriu que a degradação do permafrost e o colapso da paisagem associado podem resultar em um aumento de 12 vezes nas perdas de carbono em um cenário de forte aquecimento até o final do século.

As áreas vermelhas são talik, ou solo não congelado acima do permafrost, previsto para a década de 2050 em cinco parques do norte do Alasca. A espessura do permafrost varia com as condições climáticas e a história da paisagem. Por exemplo, a camada ativa que derrete no verão pode ter menos de trinta centímetros de espessura perto de Prudhoe Bay, no Alasca, ou alguns metros de espessura perto de Fairbanks, enquanto a espessura média do permafrost abaixo desses locais foi estimada em cerca de 2.100 a 300 pés. respectivamente (cerca de 660 a 90 metros), mas varia muito.

Isso é particularmente importante porque estima-se que o permafrost contenha duas vezes mais carbono do que a atmosfera atual. As profundidades do permafrost variam amplamente, excedendo 3.000 pés em partes da Sibéria e 2.000 pés no norte do Alasca, e diminuem rapidamente ao se mover para o sul. Fairbanks, no Alasca, tem uma média de cerca de 300 pés (90 metros). Estudos sugeriram que grande parte do permafrost raso, com 3 metros de profundidade ou menos, provavelmente derreteria se o mundo continuasse em sua atual trajetória de aquecimento.

Para adicionar insulto à injúria, em ambientes alagados sem oxigênio, os micróbios produzem metano, um potente gás de efeito estufa 30 vezes mais eficaz no aquecimento do planeta do que o dióxido de carbono , embora não permaneça na atmosfera por tanto tempo.

O tamanho do problema que o degelo do permafrost provavelmente se tornará para o clima é uma questão em aberto. Sabemos que está liberando gases de efeito estufa agora. Mas as causas e consequências do degelo do permafrost e as transições de paisagem associadas são fronteiras de pesquisa ativas .

Uma coisa é certa: o degelo de paisagens anteriormente congeladas continuará a mudar a face dos ecossistemas de alta latitude nos próximos anos.

Para as pessoas que vivem nessas áreas, terrenos degradados e solos desestabilizados significarão conviver com os riscos e custos, incluindo estradas empenadas e prédios afundando.

As áreas brancas de luz mostram áreas urbanizadas onde a população é tipicamente grande. Ao olhar para a imagem, você pode ver o padrão dessa distribuição. As cidades estão ao longo das costas e das redes de transporte. A imagem foi criada com dados do Sistema Operacional Linescan (OLS) do Programa de Satélites Meteorológicos de Defesa (DMSP). O sensor OLS orbita a Terra, adquirindo uma faixa ou área de dados por vez. As faixas são processadas para encontrar elementos de imagem não turvos, ou pixels. Ao longo de um ano, todos os pixels não nublados de um determinado local na Terra são calculados para produzir uma imagem global em escala de cinza. A imagem colorida que você vê nesta imagem é criada combinando a imagem DMSP em tons de cinza com uma versão da imagem Blue Marble: Next Generation (BMNG) modificada para parecer mais “noturna”.