Atravessar vastas extensões do hemisfério norte, solo congelado contém milhares de milhões de toneladas de carbono.

A medida que a temperatura global aumenta, esta terra “permafrost” está em risco crescente de descongelar, potencialmente liberando seu carbono de longa data na atmosfera.

Abrupt permafrost thaw é um dos “pontos de ruptura” mais frequentemente discutidos que poderiam ser cruzados em um mundo em aquecimento. Entretanto, pesquisas sugerem que, enquanto esse degelo já está em andamento, ele pode ser retardado com a mitigação da mudança climática.

Yet, o que é irreversível é a fuga do carbono que foi – e está sendo – emitido. O carbono liberado do permafrost vai para a atmosfera e permanece lá, exacerbando o aquecimento global.

Em resumo, o que acontece no Ártico não permanece no Ártico.

Permafrost e o clima global

Permafrost é solo que foi congelado por pelo menos dois anos consecutivos. A sua espessura varia de menos de um metro a mais de um quilómetro. Tipicamente, situa-se sob uma “camada activa” que descongela e recongela todos os anos.

Um clima de aquecimento põe em risco este solo perenemente congelado. Quando a temperatura aumenta, o permafrost descongela – não derrete.

Há uma analogia simples: compare o que acontece com um cubo de gelo e um frango congelado quando são retirados do congelador. À temperatura ambiente, o primeiro terá derretido, deixando uma pequena piscina de água, mas o frango terá descongelado, deixando um frango cru. Eventualmente, esse frango começará a se decompor.

É exatamente isso que acontece com o permafrost quando as temperaturas aumentam. Um quarto da massa terrestre do hemisfério norte é sub-localizada pelo permafrost, que age como o gigantesco congelador da Terra e mantém enormes quantidades de matéria orgânica congelada.

Mapa global do permafrost, International Permafrost Association. Crédito: Brown, J., O.J. Ferrians, Jr., J.A. Heginbottom, e E.S. Melnikov, eds. 1997. Mapa circular ártico das condições do permafrost e do solo. Washington, DC: U.S. Geological Survey in Cooperation with the Circum-Pacific Council for Energy and Mineral Resources. Circum-Pacific Map Series CP-45, escala 1:10,000,000, 1 folha.

Este material orgânico inclui os restos de plantas, animais e micróbios mortos que se acumularam no solo e foram congelados em permafrost milhares de anos atrás.

Permafrost incluindo ossos antigos (imagem esquerda) e material orgânico (imagem direita) no túnel de Permafrost perto de Fox, Alasca. Crédito: C. Schädel

Arctic temperatures have been increasing more than twice as fast as the global average. Isto tem causado o degelo do Permafrost em muitos locais e desencadeado micróbios recém-despertados para decompor a matéria orgânica, liberando assim CO2 ou metano para a atmosfera.

Gases de efeito estufa, mas o metano é 28-36 vezes mais potente do que o CO2 ao longo de um século. Entretanto, há mais CO2 do que metano na atmosfera e o metano é oxidado em CO2 em escalas de tempo de cerca de uma década. Portanto, é a mudança na concentração atmosférica de CO2 que realmente importa para a mudança climática a longo prazo.

Libertação de carbono do permafrost

Então, qual será o papel do permafrost nas futuras emissões de carbono? E há um ponto de viragem que poderia desencadear um rápido descongelamento?

Os cientistas estimam que há cerca do dobro de carbono armazenado no permafrost do que o que circula na atmosfera. Isto é aproximadamente 1460bn-1600bn toneladas de carbono.

A maior parte dele está atualmente congelado e preservado, mas se mesmo uma pequena fração for liberada na atmosfera, as emissões seriam provavelmente grandes – potencialmente de magnitude similar à liberação de carbono de outros fluxos ambientais, como o desmatamento.

Esta ainda seria cerca de uma ordem de magnitude menor do que as emissões da queima de combustíveis fósseis até o final deste século. No entanto, cada molécula adicional de CO2 ou metano adicionado à atmosfera acelera a mudança climática e afeta todo o planeta e seu clima.

Para nosso conhecimento atual, a liberação de carbono do permafrost é um processo gradual e sustentado que continuamente adiciona carbono à atmosfera – assim, reforçando ainda mais o aquecimento.

Após a matéria orgânica dentro do permafrost se decompor e liberar CO2 e metano, não há como recuperá-la. Nesse sentido, o degelo do permafrost é irreversível – atendendo a uma das condições da definição de ponto de inflexão.

No entanto, pesquisas recentes sugerem que, se o aumento da temperatura abrandasse e parasse, o degelo do permafrost também abrandaria – e potencialmente pararia, limitando, assim, mais emissões. No entanto, isto levaria algum tempo. O degelo permafrost é um pouco como um trem de carga pesado – uma vez em movimento, ele não pode ser parado imediatamente. E mesmo depois de colocar os freios, ele continuará a rolar por algum tempo. Pesquisas sugerem que as emissões podem continuar por décadas a séculos, mesmo quando o degelo do permafrost tiver diminuído.

Isso sugere que o permafrost como um todo não terá mudado para um estado completamente novo – como é o caso de alguns pontos de ruptura, como o derretimento da camada de gelo da Groenlândia. Como resultado, seria possível evitar mais emissões se o aquecimento global fosse interrompido.

Mas, como as coisas estão, o degelo do permafrost já foi observado em muitos locais no Ártico. E como aponta o recente relatório especial sobre o oceano e a criosfera do Painel Intergovernamental sobre Mudanças Climáticas (IPCC), o aquecimento deste século provocará emissões substanciais de permafrost:

“Até 2100, a área permafrost próxima à superfície diminuirá 2-66% para RCP2.6 e 30-99% para RCP8.5. Isto poderia liberar de 10 a 100s de gigatoneladas de carbono como CO2 e metano na atmosfera para o RCP8.5, com o potencial de acelerar a mudança climática.”

Como adicionar certeza à liberação de carbono permafrost

A contribuição final do carbono permafrost para a mudança climática depende de uma variedade de fatores: quanto do carbono sairá como CO2 ou metano, por exemplo, e quanto as plantas e árvores podem compensar parte da liberação adicional de carbono.

A degradação permafrost pode ocorrer como degelo gradual de cima para baixo ou como colapso abrupto do solo de degelo. Ambos os processos liberam carbono para a atmosfera. O degelo gradual de cima para baixo é o resultado de temperaturas de ar mais quentes causando o descongelamento do solo de cima para baixo, enquanto que o descongelamento abrupto ocorre repentina e imprevisivelmente.

Permafrost pode conter até 80% de gelo. Se o gelo derreter – lembre-se que o gelo derrete mesmo que o solo não derreta – o solo colapsa repentinamente e as camadas profundas ficam expostas à temperatura do ar.

Colapsing ground can leave the landscape pockmarked by lagos “thermokarst”, filled with meltwater, rain and snow. Estas condições húmidas podem promover a libertação do mais potente gás metano de estufa.

Paisagem Termokarst. Crédito: A. Balser

Em terras altas, a drenagem natural cria condições de solo mais seco após o degelo do permafrost, acelerando assim a decomposição da matéria orgânica e liberando grandes quantidades de CO2. O impacto final da libertação de carbono do permafrost será mais forte quando uma maior percentagem da zona de permafrost seca após o descongelamento.

Que fração da paisagem ficará mais úmida ou mais seca após o degelo depende da distribuição de gelo no solo, mas as medições atuais do gelo são apenas esporádicas e uma melhor cobertura espacial e medições mais atualizadas são urgentemente necessárias.

Outro fator importante no balanço de carbono da zona de permafrost é a absorção de carbono pelas plantas. A questão é quanto carbono liberado pelo degelo do permafrost pode ser compensado pelo aumento do crescimento das plantas? As plantas absorvem carbono da atmosfera e usam-no para crescer e manter o seu metabolismo.

As condições de aquecimento no Ártico e todas as suas alterações associadas estimulam o crescimento das plantas, o que significa que parte do carbono adicionado à atmosfera pelo descongelamento do permafrost é absorvido pelo impulso ao crescimento das plantas. Mas não está claro quanto carbono será compensado pelas plantas e não está claro o quanto este processo é sustentado.

O melhoramento das projecções do modelo de libertação de carbono permafrost é crucial para determinar o impacto global do descongelamento do permafrost no clima global. Resultados recentes do Ártico canadense mostram que o degelo do permafrost está acontecendo muito antes do que os cientistas esperavam, dadas as projeções do modelo atual.

De momento, os modelos apenas contabilizam o degelo gradual de cima para baixo, mas estimativas recentes mostram que o degelo abrupto e o solo em colapso poderiam duplicar a libertação de carbono do permafrost. Uma coisa é clara: quanto menos temperaturas aumentam no Ártico, mais permafrost permanecerá congelado e mais carbono ficará preso no permafrost.

Hidratos de metano

A maior parte das vezes mencionado na mesma respiração que o degelo do permafrost é o perigo potencial associado à decomposição dos hidratos de metano, também conhecidos como “clathrates”. Este é o “gelo” do metano que se forma a baixas temperaturas e altas pressões nos sedimentos marinhos da margem continental ou dentro e abaixo do permafrost.

De especial preocupação são os hidratos de metano armazenados sob a Plataforma Ártica da Sibéria Oriental (ESAS), uma região costeira pouco profunda ao norte da Rússia. Estudos têm sugerido que o descongelamento do permafrost está a libertar este metano, deixando-o borbulhar para cima e para fora da água do mar. Isto levou a pesquisas alertando que a fuga de grandes quantidades de metano poderia ter “consequências catastróficas para o sistema climático” e reportagens da mídia sobre uma iminente “bomba relógio de metano”.

Em conversa com a Dra. Carolyn Ruppel, cientista chefe do Projeto de Hidratos de Gás do US Geological Survey, ela me diz que os hidratos de metano capturam cerca de um sexto do carbono metano da Terra e que alguns depósitos podem, de fato, estar degradando agora à medida que o clima aquece. Mas, ela diz:

“Se o metano liberado durante a degradação do gás hidrata o oceano, ele seria consumido principalmente por bactérias na coluna de água e não chegaria à atmosfera. Em áreas de permafrost, o hidrato de gás degradante é geralmente enterrado profundamente, portanto o permafrost é o contribuinte mais importante para a emissão de gases de efeito estufa”, diz Ruppel, “estudos mostraram que as taxas de fluxo são provavelmente superestimadas e a fonte mais provável de vazamento de metano não é o descongelamento de hidratos de gás”. Ela acrescenta:

“Os hidratos associados ao permafrost não são tão difundidos e muitas vezes ocorrem mais profundamente que as fontes mais rasas de metano que podem vazar mais facilmente para a atmosfera””

Por isso, as últimas pesquisas sugerem que uma bomba de metano de hidratos de descongelamento não está no horizonte. Entretanto, para permafrost, a ciência mostra que o degelo já está em andamento e o carbono que está liberando já estará contribuindo para nosso clima de aquecimento.

Atualização: Este artigo foi atualizado em 18/02/2020 para adicionar a analogia do “trem de carga” e links adicionais sobre o degelo do permafrost.

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• Posto convidado: As emissões irreversíveis de um ‘ponto de viragem’ permafrost