En vastas franjas de las zonas altas del hemisferio norte, el suelo congelado contiene miles de millones de toneladas de carbono.

A medida que aumenta la temperatura global, esta tierra «permafrost» corre un riesgo cada vez mayor de descongelarse, liberando potencialmente a la atmósfera el carbono que ha mantenido durante tanto tiempo.

El descongelamiento del permafrost es uno de los «puntos de inflexión» más discutidos que podrían cruzarse en un mundo que se calienta. Sin embargo, las investigaciones sugieren que, aunque este deshielo ya está en marcha, puede frenarse con la mitigación del cambio climático.

Sin embargo, lo que es irreversible es el escape del carbono que se ha emitido -y se está emitiendo-. El carbono liberado del permafrost va a la atmósfera y se queda allí, agravando el calentamiento global.

En resumen, lo que ocurre en el Ártico no se queda en el Ártico.

El permafrost y el clima global

El permafrost es el suelo que ha estado congelado durante al menos dos años consecutivos. Su espesor oscila entre menos de un metro y más de un kilómetro. Normalmente, se encuentra debajo de una «capa activa» que se descongela y vuelve a congelar cada año.

El calentamiento del clima pone en peligro este suelo perennemente congelado. Cuando las temperaturas suben, el permafrost se descongela, no se funde.

Hay una analogía sencilla: comparar lo que le ocurre a un cubito de hielo y a un pollo congelado cuando se sacan del congelador. A temperatura ambiente, el primero se habrá derretido, dejando un pequeño charco de agua, pero el pollo se habrá descongelado, dejando un pollo crudo. Con el tiempo, ese pollo empezará a descomponerse.

Esto es exactamente lo que le ocurre al permafrost cuando aumentan las temperaturas. Una cuarta parte de la masa terrestre del hemisferio norte está cubierta por el permafrost, que actúa como el gigantesco congelador de la Tierra y mantiene congeladas enormes cantidades de materia orgánica.

Mapa mundial del permafrost, Asociación Internacional del Permafrost. Crédito: Brown, J., O.J. Ferrians, Jr., J.A. Heginbottom, y E.S. Melnikov, eds. 1997. Circum-Arctic map of permafrost and ground-ice conditions. Washington, DC: U.S. Geological Survey in Cooperation with the Circum-Pacific Council for Energy and Mineral Resources. Circum-Pacific Map Series CP-45, scale 1:10,000,000, 1 sheet.

Este material orgánico incluye los restos de plantas, animales y microbios muertos que se acumularon en el suelo y se congelaron en el permafrost hace miles de años.

Permafrost incluyendo huesos antiguos (imagen de la izquierda) y material orgánico (imagen de la derecha) en el túnel de permafrost cerca de Fox, Alaska. Crédito: C. Schädel

Las temperaturas del Ártico han aumentado más del doble que la media mundial. Esto ha provocado el deshielo del permafrost en muchos lugares y ha desencadenado que los microbios recién despertados descompongan la materia orgánica liberando así CO2 o metano a la atmósfera.

Ambos gases son de efecto invernadero, pero el metano es 28-36 veces más potente que el CO2 durante un siglo. Sin embargo, hay más CO2 que metano en la atmósfera y el metano se oxida a CO2 en escalas de tiempo de aproximadamente una década. Por lo tanto, lo que realmente importa para el cambio climático a largo plazo es el cambio en la concentración atmosférica de CO2.

Liberación de carbono del permafrost

Entonces, ¿qué papel desempeñará el permafrost en las futuras emisiones de carbono? Y ¿existe un punto de inflexión que podría desencadenar un rápido deshielo?

Los científicos estiman que hay aproximadamente el doble de carbono almacenado en el permafrost que el que circula en la atmósfera. Se trata de aproximadamente 1460.000-1600.000 millones de toneladas de carbono.

La mayor parte está actualmente congelada y conservada, pero si se libera a la atmósfera incluso una pequeña fracción, las emisiones serían probablemente grandes – potencialmente similares en magnitud a la liberación de carbono de otros flujos ambientales, como la deforestación.

Esto seguiría siendo un orden de magnitud menor que las emisiones de la quema de combustibles fósiles a finales de este siglo. Sin embargo, cada molécula adicional de CO2 o metano que se añade a la atmósfera acelera el cambio climático y afecta a todo el planeta y a su clima.

Según nuestros conocimientos actuales, la liberación de carbono del permafrost es un proceso gradual y sostenido que añade continuamente carbono a la atmósfera, lo que refuerza aún más el calentamiento.

Una vez que la materia orgánica del permafrost se descompone y libera CO2 y metano, no hay forma de recuperarlo. En este sentido, el deshielo del permafrost es irreversible, cumpliendo una de las condiciones de la definición de punto de inflexión.

Sin embargo, investigaciones recientes sugieren que si el aumento de la temperatura se ralentizara y se detuviera, el deshielo del permafrost también se ralentizaría, y potencialmente se detendría, limitando así más emisiones. Sin embargo, esto llevaría algún tiempo. El deshielo del permafrost es un poco como un tren de mercancías pesado: una vez que se pone en marcha, no se puede detener inmediatamente. E incluso después de poner los frenos, seguirá rodando durante un tiempo. Las investigaciones sugieren que las emisiones podrían continuar durante décadas o siglos, incluso una vez que el deshielo del permafrost se haya ralentizado.

Esto sugiere que el permafrost en su conjunto no habrá pasado a un estado completamente nuevo, como es el caso de algunos puntos de inflexión, como el deshielo de la capa de hielo de Groenlandia. En consecuencia, sería posible evitar más emisiones si se detuviera el calentamiento global.

Pero, tal como están las cosas, ya se ha observado el deshielo del permafrost en muchos lugares del Ártico. Y como señala el reciente informe especial sobre el océano y la criosfera del Grupo Intergubernamental de Expertos sobre el Cambio Climático (IPCC), el calentamiento de este siglo provocará importantes emisiones del permafrost:

«De aquí a 2100, la superficie del permafrost cercano a la superficie disminuirá entre un 2 y un 66% para el RCP2.6 y entre un 30 y un 99% para el RCP8.5. Esto podría liberar entre 10 y 100 gigatoneladas de carbono en forma de CO2 y metano a la atmósfera para el RCP8.5, con el potencial de acelerar el cambio climático.»

Cómo añadir certeza a la liberación de carbono del permafrost

La contribución final del carbono del permafrost al cambio climático depende de una serie de factores: qué cantidad de carbono saldrá como CO2 o metano, por ejemplo, y en qué medida pueden las plantas y los árboles compensar parte de la liberación adicional de carbono.

La degradación del permafrost puede producirse como un deshielo gradual de arriba abajo o como un colapso abrupto del suelo que se descongela. Ambos procesos liberan carbono a la atmósfera. El descongelamiento gradual de arriba hacia abajo es el resultado de temperaturas de aire más cálidas que causan el descongelamiento del suelo de arriba hacia abajo, mientras que el descongelamiento abrupto ocurre repentinamente y de manera impredecible.

El permafrost puede contener hasta un 80% de hielo. Si el hielo se derrite -recuérdese que el hielo se derrite aunque el suelo no lo haga- el suelo se derrumba repentinamente y las capas profundas quedan expuestas a la temperatura del aire.

El colapso del suelo puede dejar el paisaje salpicado de lagos «termokarst», llenos de agua de deshielo, lluvia y nieve. Estas condiciones de humedad pueden favorecer la liberación del gas de efecto invernadero más potente, el metano.

Paisaje termokárstico. Crédito: A. Balser

En las tierras altas, el drenaje natural crea condiciones de suelo más secas tras el deshielo del permafrost, acelerando así la descomposición de la materia orgánica y liberando grandes cantidades de CO2. El impacto final de la liberación de carbono del permafrost será más fuerte cuando un mayor porcentaje de la zona de permafrost se seque después del deshielo.

Qué fracción del paisaje se volverá más húmeda o más seca después del deshielo depende de la distribución del hielo del suelo, pero las mediciones actuales del hielo son sólo esporádicas y se necesita urgentemente una mejor cobertura espacial y mediciones más actualizadas.

Otro factor importante en el balance de carbono de la zona de permafrost es la captación de carbono por las plantas. La cuestión es saber cuánto carbono liberado por el deshielo del permafrost puede ser compensado por el aumento del crecimiento de las plantas. Las plantas toman el carbono de la atmósfera y lo utilizan para crecer y mantener su metabolismo.

Las condiciones más cálidas del Ártico y todos sus cambios asociados estimulan el crecimiento de las plantas, lo que significa que parte del carbono añadido a la atmósfera por el deshielo del permafrost es absorbido por el impulso al crecimiento de las plantas. Pero no está claro cuánto carbono será compensado por las plantas y no está claro cuán sostenido es este proceso.

Mejorar las proyecciones de los modelos de liberación de carbono del permafrost es crucial para determinar el impacto general del deshielo del permafrost en el clima global. Los resultados recientes del Ártico canadiense muestran que el deshielo del permafrost se está produciendo mucho antes de lo que los científicos esperaban según las proyecciones de los modelos actuales.

Por el momento, los modelos sólo tienen en cuenta el deshielo gradual de arriba abajo, pero las estimaciones recientes muestran que el deshielo abrupto y el colapso del suelo podrían duplicar la liberación de carbono del permafrost. Una cosa está clara: cuanto menos aumenten las temperaturas en el Ártico, más tiempo permanecerá congelado el permafrost y más carbono quedará encerrado en él.

Hidratos de metano

A menudo se menciona al mismo tiempo que el deshielo del permafrost el peligro potencial asociado a la descomposición de los hidratos de metano, también conocidos como «clatratos». Se trata de «hielo» de metano que se forma a bajas temperaturas y altas presiones en los sedimentos marinos del margen continental o dentro y debajo del permafrost.

Son especialmente preocupantes los hidratos de metano almacenados bajo la plataforma ártica de Siberia Oriental (ESAS), una región costera poco profunda al norte de Rusia. Los estudios han sugerido que el deshielo del permafrost está liberando este metano, dejando que burbujee hacia arriba y salga del agua del mar. Esto ha llevado a que las investigaciones adviertan que el escape de grandes cantidades de metano podría tener «consecuencias catastróficas para el sistema climático» y a que los medios de comunicación hablen de una inminente «bomba de relojería de metano».

En una conversación con la Dra. Carolyn Ruppel, jefa científica del Proyecto de Hidratos de Gas del Servicio Geológico de Estados Unidos, me dice que los hidratos de metano atrapan alrededor de una sexta parte del carbono metano de la Tierra y que algunos depósitos pueden, de hecho, estar degradándose ahora a medida que el clima se calienta. Pero, dice:

«Si el metano liberado durante la degradación de los hidratos de gas llega al océano, sería consumido en su mayor parte por las bacterias de la columna de agua y no llegaría a la atmósfera. En las zonas de permafrost, la degradación de los hidratos de gas suele estar profundamente enterrada, por lo que el deshielo del permafrost es el factor que más contribuye a las emisiones de gases de efecto invernadero».

Aunque «puede haber una fuga sustancial de metano de las plataformas continentales del Ártico en las zonas de deshielo del permafrost submarino», dice Ruppel, «los estudios han demostrado que las tasas de flujo están probablemente sobreestimadas y que la fuente más probable de la fuga de metano no son los hidratos de gas en deshielo». Añade:

«Los hidratos asociados al permafrost no están tan extendidos y a menudo se encuentran a mayor profundidad que las fuentes de metano menos profundas que pueden filtrarse más fácilmente a la atmósfera»

Así pues, las últimas investigaciones sugieren que una bomba de metano procedente del deshielo de los hidratos no está en el horizonte. Sin embargo, para el permafrost, la ciencia muestra que el deshielo ya está en marcha y el carbono que está liberando ya estará contribuyendo a nuestro calentamiento del clima.

• Post invitado: Las emisiones irreversibles de un ‘punto de inflexión’ del permafrost