Una delle tante gravi conseguenze della crisi climatica è che il prezioso permafrost si sta sciogliendo, e questo sta liberando ancora più carbonio nell’atmosfera e aggravando ulteriormente il cambiamento climatico.
Tuttavia, è complicato. Ad esempio, a volte il permafrost può scongelarsi rapidamente e gli scienziati non sono sicuri del perché e di cosa significhino questi bruschi scongelamenti in termini di circuiti di feedback. Ciò rende difficile prevedere l’impatto futuro sul clima. Grazie a un’iniziativa ESA-NASA, una nuova ricerca approfondisce la comprensione delle complessità del disgelo del permafrost e di come il carbonio viene rilasciato nel tempo.
Il permafrost è costituito da terreno ghiacciato, roccia o sedimenti, a volte spessi centinaia di metri. Per essere classificato come permafrost, il terreno deve essere ghiacciato da almeno due anni, ma gran parte del sottosuolo nelle regioni polari è rimasto ghiacciato dall’era glaciale. Il permafrost contiene resti di vegetazione e animali a base di carbonio che si sono congelati prima che la decomposizione potesse instaurarsi.
La maggior parte del permafrost terrestre si trova nell’emisfero settentrionale: il permafrost artico immagazzina quasi 1700 miliardi di tonnellate di carbonio.
Il permafrost svolge un ruolo fondamentale nell’impedire al nostro pianeta di perdere la sua temperatura, ma l’aumento delle temperature globali, particolarmente evidente nell’Artico, sta provocando il disgelo del suolo sotterraneo e il rilascio di carbonio di lunga data nell’atmosfera.
L’immagine sotto mostra come si sta riscaldando il sottosuolo, rischiando il disgelo del permafrost.
Sottolineando l’importanza del permafrost nel sistema climatico, la rivista Nature Reviews Earth & Environment ha recentemente presentato una vasta gamma di articoli di ricerca in una raccolta speciale che esamina i cambiamenti fisici, biogeochimici ed ecosistemici legati al disgelo del permafrost e gli impatti associati.
Uno dei documenti della raccolta si basa su una ricerca condotta attraverso l’ESA-NASA Arctic Methane and Permafrost Challenge.
Il documento descrive come scienziati europei e statunitensi stanno lavorando insieme per monitorare meglio la dinamica del carbonio del permafrost. Ciò include una migliore comprensione dei meccanismi che portano al disgelo brusco attraverso l’uso di osservazioni chiave sul rilascio di carbonio e lo sviluppo di modelli per prevedere il feedback del permafrost-carbonio.
L’immagine sotto mostra la quantità di carbonio immagazzinata nei 2 m superiori di permafrost.
Lo scongelamento improvviso e il termocarso, che è un rapido processo di degradazione del permafrost ma varia in modo significativo a seconda delle condizioni locali, possono emettere quantità sostanziali di carbonio nell’atmosfera molto rapidamente, anche nel giro di pochi giorni. Questi processi rischiano di mobilitare il carbonio profondo e eredità sequestrato nello yedoma. Lo Yedoma è un tipo di permafrost formatosi tra 1,8 milioni e 10.000 anni fa, ed è particolarmente ricco di materiale organico, quindi una fonte significativa di metano atmosferico.
Gli incendi sempre più frequenti nell’Artico porteranno anche a un flusso di carbonio notevole e imprevedibile.
L’autore principale del documento, Kimberley Miner, del Jet Propulsion Laboratory della NASA, ha affermato: “La visione tradizionale del disgelo del permafrost è che si tratta di un processo graduale che espone lentamente gli strati. Il disgelo improvviso espone i vecchi strati di permafrost molto più rapidamente.
“Il ridimensionamento è una vera sfida, ma la nostra ricerca si concentra sulla comprensione delle emissioni di carbonio su diverse scale temporali, dal rilascio microbico mediato a livello del suolo, alla dinamica degli incendi nella tundra.
“Allo stesso modo, dobbiamo utilizzare metodi di osservazione su più scale, dal lavoro sul campo in situ alle osservazioni satellitari per rispecchiare le scale temporali del disgelo. Solo con dati che coprono da giorni a anni o decenni possiamo ridurre sostanzialmente le incertezze nella nostra comprensione di ciò che potrebbe innescare rapidi disgeli, prevedere i tassi di emissione e quindi avere un quadro migliore dei cicli di feedback coinvolti”.
Il documento non solo mette in evidenza i pericoli del rapido disgelo del permafrost, ma chiede anche un monitoraggio più dettagliato attraverso osservazioni in situ, aeree e satellitari per fornire una comprensione più profonda del ruolo futuro dell’Artico come fonte o pozzo di carbonio e il conseguente impatto sul Sistema terrestre.
Charles Miller, anche lui del JPL, ha affermato: “La nostra comprensione del permafrost è ovviamente in continua evoluzione. Il permafrost non può essere osservato direttamente dallo spazio, dobbiamo combinare diverse misurazioni come la temperatura della superficie terrestre e l’umidità del suolo per darci un’immagine del cambiamento. E, grazie ai satelliti, abbiamo un record che risale a oltre 20 anni fa che dettaglia i cambiamenti nei suoli permafrost dell’emisfero settentrionale – e questa è la chiave per migliorare i modelli climatici.
“Tuttavia, non vediamo l’ora che future misurazioni in situ e futuri sistemi satellitari ci forniscano maggiori informazioni”.
Diego Fernandez dell’ESA ha aggiunto: “Grazie a missioni come SMOS e Copernicus Sentinel-5P dell’ESA, la ricerca condotta nell’ambito dell’ESA-NASA Arctic Methane and Permafrost Challenge nell’ambito del programma FutureEO dell’ESA e della Climate Change Initiative dell’ESA si sta rivelando ancora una volta essenziale per comprendere meglio gli effetti che il cambiamento climatico sta avendo sul delicato ambiente artico e come questi cambiamenti, a loro volta, si aggiungono alla crisi climatica.
“Nell’ambito dell’Arctic Methane and Permafrost Challenge, l’ESA e la NASA mirano a sostenere una forte collaborazione scientifica da entrambe le sponde dell’Atlantico per affrontare congiuntamente le questioni scientifiche e sociali associate al disgelo del permafrost”.
In futuro, le prossime missioni come la tedesco-francese MERLIN, il cui lancio è previsto nel 2027, utilizzano la tecnologia laser e mostrano che promettono di aggiungere preziosi dati sul metano al sistema di osservazione dell’Artico.
Inoltre, la missione Copernicus Carbon Monitoring, il cui lancio è previsto nel 2025, fornirà dati ad alta frequenza per monitorare meglio le emissioni di carbonio dovute allo scongelamento del permafrost.
Il lavoro di base è anche essenziale per capire come vengono emessi i gas serra dall’Artico. Ad esempio, l’anno scorso, l’ESA è stata coinvolta in una campagna di ricerca internazionale con sede in Svezia. La campagna Monitoraggio della composizione atmosferica e dei gas serra tramite multistrumento includeva il lancio di palloncini nella stratosfera, il volo di strumentazione sugli aerei e l’esecuzione di misurazioni a terra per registrare le fonti di gas climatico e i pozzi in Scandinavia.
Attività simili saranno proseguite nell’Artico nordamericano nell’estate del 2022 nell’ambito dell’esperimento di vulnerabilità boreale artica e della missione anidride carbonica e metano. Entrambe queste campagne aeree sono guidate rispettivamente dalla NASA e dal Centro aerospaziale tedesco.
