Um novo estudo fornece uma das imagens mais claras do que acontece com o derretimento do permafrost do Ártico. O estudo, liderado pelo geocientista Michael Rawlings, da Universidade de Massachusetts Amherst, detalha como o aumento das temperaturas está a remodelar os sistemas de água e a libertar carbono há muito congelado.
A equipe examinou uma área na encosta norte do Alasca, aproximadamente do tamanho de Wisconsin, onde centenas de rios e riachos deságuam no Mar de Beaufort. Utilizando 44 anos de dados de modelo com uma resolução de 1 quilómetro, encontraram um aumento dramático no escoamento, uma quantidade crescente de carbono transportado pelos rios e uma extensão da estação de degelo no final do ano, agora no final do verão e no outono. Os resultados da pesquisa foram publicados em Ciclos biogeoquímicos globais.
Os rios do Ártico desempenham um papel enorme no sistema global
Os rios do Ártico têm um impacto surpreendentemente grande no planeta. Eles transportam cerca de 11% da água dos rios do mundo para os oceanos, que representam apenas 1% do volume global dos oceanos. Isto torna o Oceano Ártico particularmente sensível às mudanças nos rios e riachos da região.
Embora o degelo forneça a maior parte da água, o derretimento do permafrost está se tornando cada vez mais importante. O solo contém uma camada chamada “camada ativa” que congela e descongela todos os anos. À medida que o clima aquece, esta camada torna-se cada vez mais profunda, permitindo que mais águas subterrâneas fluam para os rios do Árctico.
O descongelamento do solo está liberando carbono antigo
A camada ativa contém grandes quantidades de material orgânico que está congelado há milhares de anos. À medida que a profundidade aumenta, mais deste material é lançado nos rios na forma de carbono orgânico dissolvido (DOC), que eventualmente chega ao oceano.
O Oceano Ártico já absorve uma parcela desproporcional de carbono em comparação com o resto do mundo. Todos os anos, mais de 275 milhões de toneladas de dióxido de carbono são convertidas em dióxido de carbono, contribuindo para o aquecimento global e criando um ciclo de feedback que agrava as alterações climáticas.
Observações limitadas tornam a modelagem crítica
Compreender como os rios individuais respondem ao aquecimento é um desafio porque as medições diretas são limitadas no norte do Alasca.
“A razão pela qual esta questão é tão difícil de responder é que as observações diretas são tão escassas no norte do Alasca”, disse Rollins, professor associado de extensão de ciências da terra, geografia e clima na UMass Amherst. “Não há medições suficientes de amostras de rios para quantificar os insumos para os estuários na encosta norte do Alasca.”
Para colmatar esta lacuna, Rollins desenvolveu modelos de balanço hídrico do permafrost ao longo dos últimos 25 anos. O modelo estima processos-chave, como acúmulo de neve, derretimento e mudanças na camada ativa, para representar melhor as condições reais. Em 2021, expandiu-se para modelar o carbono orgânico dissolvido e, em 2024, será aplicado em 22,45 milhões de milhas quadradas de terras do Ártico.
O modelo sugere que, nos próximos 80 anos, o escoamento do Árctico poderá aumentar em 25%, o fluxo subterrâneo em 30% e os níveis de seca no sul poderão intensificar-se.
Modelagem de alta resolução revela novos padrões
As primeiras versões do modelo usavam células de grade de 25 km de largura. Este estudo melhora isso capturando as alterações de forma mais granular.
“Normalmente executamos o modelo em células de grade de 25 quilômetros”, disse Rollins. “Este novo estudo é a primeira vez que alguém capturou uma área tão grande do Ártico – aproximadamente o tamanho de Wisconsin – durante um período de tempo tão longo, até a escala do quilômetro: nosso modelo simulou fluxos diários de rios e saídas costeiras ao longo de 44 anos, de 1980 a 2023.”
A execução deste modelo requer muito poder de computação. Cada simulação foi executada durante 10 dias consecutivos em um supercomputador do Massachusetts Green Center for High-Performance Computing.
“Nossas contribuições de água doce e DOC para estuários costeiros serão úteis para uma ampla gama de partes interessadas interessadas nos ecossistemas únicos da costa norte do Alasca, incluindo o Projeto de Ecossistema da Lagoa Beaufort, que está ajudando a quantificar com precisão as condições nesses estuários costeiros”, disse Rollins.
Noroeste do Alasca vê maior aumento nas emissões de carbono
Os investigadores descobriram que, embora tanto o escoamento como o degelo estivessem a aumentar na região, o maior aumento na exportação de carbono ocorreu no noroeste do Alasca.
“É mais plano lá fora”, disse Rollins, “o que significa que há mais carbono acumulado na matéria em decomposição no permafrost que se acumulou ao longo de dezenas de milhares de anos.
Uma estação de degelo mais longa está provocando mudanças
Uma das descobertas mais notáveis é o quanto a mudança está diretamente relacionada ao degelo do permafrost. A estação de degelo dura agora mais do que no passado, estendendo-se até setembro e até outubro.
Essas mudanças podem afetar a salinidade, a ciclagem de nutrientes e a cadeia alimentar do Mar de Beaufort. Os investigadores estão actualmente a estudar como os polígonos de gelo, uma característica topográfica comum no Árctico, influenciam o movimento da água e do carbono em direcção às zonas costeiras.
Principais lacunas na compreensão do ciclo do carbono
“A quantidade de DOC que entra no oceano através de rios e córregos é uma parte do ciclo do carbono que não entendemos muito bem”, disse Rollins. “Precisamos urgentemente de mais investigação sobre as ligações terra-oceano se quisermos abordar plenamente o aquecimento global e o seu impacto nos ecossistemas costeiros”.
A pesquisa foi apoiada pela National Science Foundation e pela NASA.
