David Cook, um meteorologista Argonne recentemente aposentado, realiza manutenção em uma torre de medição de fluxo de correlação parasita, operado pelo programa de Medição de Radiação Atmosférica (ARM) financiado pelo DOE, em Utqiavik, Alasca. A torre exemplifica um dos vários tipos de instrumentação usados para gerar os dados neste estudo. Crédito:Laboratório Nacional Argonne / Ryan Sullivan
Permafrost, o subsolo perenemente congelado nas regiões mais setentrionais da Terra, vem coletando e armazenando matéria vegetal e animal desde muito antes da última Idade do Gelo. A decomposição de parte dessa matéria orgânica libera naturalmente dióxido de carbono (CO 2 ) na atmosfera o ano todo, onde é absorvido pelo crescimento da planta durante os meses mais quentes.
Esta região, chamada região norte do permafrost, é difícil de estudar, e os experimentos são poucos e distantes entre si, em comparação com aqueles em locais mais quentes e menos remotos. Contudo, uma nova síntese que incorpora conjuntos de dados coletados em mais de 100 locais de estudo do Ártico por dezenas de instituições, incluindo o Laboratório Nacional de Argonne do Departamento de Energia dos EUA (DOE), sugere que à medida que as temperaturas globais aumentam, a decomposição da matéria orgânica no solo permafrost durante os meses de inverno pode ser substancialmente maior do que se pensava anteriormente. Os novos números indicam uma liberação de CO 2 que excede em muito a captação de verão correspondente.
Ainda mais importante, ao modelar o balanço de carbono usando a grande coleção de dados, os cientistas descobriram que o CO 2 liberado pelo solo permafrost no inverno pode aumentar 41 por cento até 2100 se as emissões de gases de efeito estufa causadas pelo homem continuarem no seu ritmo atual.
O estudo, publicado em Nature Mudança Climática em outubro passado, é o estudo mais abrangente sobre esse fenômeno até o momento. Ele destaca a necessidade de mais pesquisas sobre o CO líquido da região permafrost 2 emissões, e demonstra o impacto significativo que essas emissões podem ter sobre o efeito estufa e o aquecimento global.
O estudo reúne uma combinação de medições em campo e estudos baseados em laboratório - ou incubações de solo - como aqueles realizados em Argonne. Para entender melhor como o aquecimento futuro pode afetar o CO 2 emissões em regiões de permafrost, os cientistas de Argonne amostraram uma variedade de solos permafrost e monitoraram o CO 2 liberado em uma faixa de temperaturas controladas por laboratório acima e abaixo de zero que imitam as condições típicas do Ártico. Os pesquisadores queriam identificar como as diferentes propriedades do solo ou outros fatores influenciam a taxa de decomposição e CO 2 liberação de solos congelados e descongelando - informações que podem ajudar a melhorar o clima e os modelos do sistema terrestre.
"Os modelos de clima e sistema terrestre costumam tratar esses permafrost de inverno CO 2 emissões como insignificantes ou mesmo inexistentes, "disse Roser Matamala, um cientista na divisão de Ciências Ambientais de Argonne e um colaborador do estudo. "Mas este estudo, com seu grande volume de dados estendendo-se por várias temporadas, mostra que a respiração de inverno é substancial e significativa. O estudo deve convencer os modeladores de que esse fluxo de carbono do inverno para a atmosfera não pode mais ser esquecido. Não é pequeno, e isso precisa ser levado em consideração. "
A região norte do permafrost cobre aproximadamente 15 por cento da área terrestre da Terra, estendendo-se da costa do Oceano Ártico até grande parte do Alasca, norte do Canadá e norte da Eurásia. O solo sempre congelado dessas regiões contém mais carbono do que os humanos já liberaram, e cerca de um terço do carbono armazenado em todo o solo da Terra existe nesta região.
Durante o verão, plantas cujas raízes crescem em solo descongelado acima do subsolo perenemente congelado absorvem CO 2 à medida que eles fotossintetizam. Ao mesmo tempo, micróbios liberam CO 2 para a atmosfera à medida que decompõem ativamente a matéria orgânica do solo. No inverno, quando o solo da superfície e o permafrost subjacente estão congelados, a taxa de decadência e a quantidade de CO 2 voltou para a atmosfera cai significativamente. Ainda, uma pequena quantidade de atividade microbiana continua a decompor parte da matéria orgânica contida no fino, filmes de água descongelada em torno das partículas de solo, liberando menores quantidades de CO 2 . Por anos, este equilíbrio foi inclinado para uma maior absorção ao invés de liberação de CO 2 , mas este estudo indica que a perda de CO 2 de solos permafrost para a atmosfera durante todo o ano é agora maior do que sua absorção durante o verão.
"Os solos árticos retiveram quantidades desproporcionalmente grandes de matéria orgânica porque as condições de congelamento retardam muito a decomposição microbiana de raízes e folhas de plantas mortas, "disse o cientista de solo de Argonne e colaborador do estudo Julie Jastrow." Mas, assim como os alimentos no compartimento do freezer de uma geladeira estragam mais rápido do que em um freezer, a temperatura de solos congelados sazonalmente e permafrost afeta a quantidade de atividade microbiana e decomposição. "
De acordo com os cientistas de Argonne, a atividade microbiana pode aumentar exponencialmente à medida que o aumento das temperaturas globais aquece o permafrost a níveis logo abaixo de zero. Mesmo antes do degelo do permafrost, a aceleração da atividade microbiana no solo permafrost causa aceleração de seu CO 2 emissões.
Com base nesses resultados e na ampliação do Ártico, os autores estimam que cerca de 1,7 bilhões de toneladas métricas de CO 2 são lançados durante as atuais temporadas de inverno, mas que apenas 1 bilhão de toneladas métricas seriam consumidas pelos fotossintetizadores nos meses de verão.
Modelos de computador também mostraram que se os humanos mitigassem suas próprias emissões, mesmo que minimamente, inverno CO 2 as emissões na região do permafrost ainda aumentariam 17 por cento até 2100.
