La erosión costera en el Ártico intensifica el calentamiento global

Cuando el permafrost se derrite, las bacterias comienzan a degradar la antigua biomasa, y sus metabolismos liberan los gases de efecto invernadero, dióxido de carbono y metano.

Un estudio que utilizó muestras de sedimentos del mar de Ojotsk en la costa oriental de Rusia dirigido por investigadores del Instituto Alfred Wegener (AWI, por sus siglas en alemán) del Centro Helmholtz de Investigación Polar y Marina, en Alemania, reveló que la pérdida de permafrost ártico al final del último periodo glacial provocó aumentos repentinos repetidos en la concentración de dióxido de carbono en la atmósfera.

En la actualidad, se desconoce la magnitud exacta del aumento futuro de las concentraciones de gases de efecto invernadero, en parte debido al hecho de que el dióxido de carbono no solo es producido por seres humanos que queman gas, carbón y petróleo; también puede encontrar su camino a la atmósfera como resultado de procesos ambientales naturales. La retroalimentación positiva entre el calentamiento y la liberación de cantidades cada vez mayores de dióxido de carbono de fuentes naturales es una amenaza particular. Con el fin de permitir una mejor evaluación de si, y cómo, tales desarrollos son posibles, los investigadores del clima estudian los registros del pasado para encontrar evidencia de estos eventos.

Investigadores de AWI, junto con colegas de Copenhague, Dinamarca, y Zúrich, Suiza, han encontrado pruebas de este fenómeno para las regiones del permafrost del Ártico. Como informan los autores en la revista «Nature Communications», a través de sus investigaciones a lo largo de la costa del Mar de Ojotsk en el este de Rusia, pudieron demostrar que varios miles de años atrás se liberaron grandes cantidades de dióxido de carbono del permafrost ártico debido a un rápido aumento del nivel del mar. El permafrost es un suelo que permanece congelado durante todo el año hasta profundidades de hasta varios cientos de metros, algunos desde el último periodo glacial hace 20.000 años o incluso más.

Al igual que un congelador gigante, los suelos de permafrost conservan grandes cantidades de biomasa muerta, principalmente restos vegetales. Cuando el permafrost se derrite, las bacterias comienzan a degradar la antigua biomasa, y sus metabolismos liberan los gases de efecto invernadero, dióxido de carbono y metano.

Ahora, se conoce que alrededor de 11.500, 14.600 y 16.500 años atrás, se produjeron aumentos significativos y repentinos en el nivel de dióxido de carbono en la atmósfera, pero las razones de estas tres fluctuaciones rápidas siguen siendo poco conocidas. Para investigar las causas, un grupo de científicos dirigido por los geólogos de AWI Maria Winterfeld y Gesine Mollenhauer partieron hacia el Mar de Ojotsk.

"Originalmente supusimos que, en ese momento, el vasto río Amur [en el extremo sureste de Rusia] transportaba enormes cantidades de material vegetal del interior, que los microorganismos en el agua luego descomponían en dióxido de carbono. Así que recogimos muestras de sedimentos del fondo del mar, que luego analizamos", explican los investigadores.

Los hallazgos fueron sorprendentes: en lo profundo del sedimento, los científicos encontraron evidencia de restos de plantas que se habían depositado en el fondo del mar. Estos eran varios miles de años más antiguos que los depósitos circundantes, lo que dejaba en claro que debieron haberse originado en un permafrost extremadamente antiguo que por alguna razón se había descongelado de repente. Cantidades particularmente grandes de estos restos de plantas fueron arrastradas al mar hace 11.500, 14.600 y 16.500 años, pero la tasa de descarga de Amur no fue significativamente mayor en esos momentos.

Mollenhauer y su equipo encontraron la solución a este rompecabezas cuando observaron los cambios en el nivel del mar desde el último período glacial.

Hace aproximadamente 11.500 y 14.600 años, el derretimiento particularmente intenso de las capas de hielo condujo a lo que se conoce como pulsos de agua de deshielo, y cada vez el nivel del mar aumentó hasta 20 metros en pocos siglos. "Suponemos que esto resultó en una erosión severa del permafrost de la costa en el Mar de Ojotsk y el Pacífico Norte, un fenómeno que podemos observar hoy en el Ártico", dicen los autores.

Esto permitió que grandes cantidades de restos de plantas de varios miles de años ingresaran al océano, algunas de las cuales se descompusieron en dióxido de carbono por bacterias o se depositaron en el fondo del océano. Para determinar si dicha erosión del permafrost podría haber sido un factor clave en el aumento de la concentración global de dióxido de carbono, el colega de AWI Peter Köhler, utilizó un modelo de ordenador para simular el ciclo global del carbono.

Al estimar el área de permafrost perdida en el mar en ese momento, obtuvo datos sobre la cantidad probable de dióxido de carbono liberado. Los resultados son reveladores: hace 11.500 y 14.600 años, la erosión del permafrost ártico probablemente contribuyó a aproximadamente el 50 por ciento del aumento de dióxido de carbono, y hace 16.500 años, a aproximadamente una cuarta parte.

El equipo de AWI ha revelado un proceso que podría convertirse en realidad en el futuro. Hoy el permafrost de la costa del Ártico se está erosionando severamente debido a que la región se está calentando rápidamente, en algunos lugares la costa está retrocediendo a una velocidad de 20 metros por año.

Como explica Gesine Mollenhauerns: "Nuestros hallazgos muestran que esta erosión costera es un proceso importante, pero hasta la fecha no se ha tenido suficientemente en cuenta en los modelos climáticos. Esos efectos deben incluirse en los modelos futuros".

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