Um novo estudo oferece uma das imagens mais claras do que está acontecendo à medida que o permafrost do Ártico derrete. O estudo, liderado pelo geocientista Michael Rawlins, da Universidade de Massachusetts Amherst, fornece informações detalhadas sobre como o aumento das temperaturas está remodelando os sistemas aquáticos e liberando carbono há muito congelado.
A equipe estudou uma região da encosta norte do Alasca, do tamanho de Wisconsin, onde centenas de rios e riachos deságuam no Mar de Beaufort. Utilizando 44 anos de dados de modelo com uma resolução de um quilómetro, descobriram que o escoamento está a aumentar dramaticamente, os rios transportam cada vez mais carbono e a estação de degelo continua no final do ano, atingindo agora o final do Verão e o Outono. As descobertas foram publicadas em Ciclos biogeoquímicos globais.
Os rios do Ártico desempenham um papel importante no sistema global
Os rios do Ártico têm um impacto surpreendentemente grande no planeta. Eles entregam cerca de 11% da água dos rios do mundo ao oceano, que contém apenas 1% do volume oceânico mundial. Isto torna o Oceano Ártico particularmente sensível às mudanças nos rios e riachos da região.
Embora o derretimento da neve forneça grande parte desta água, o degelo do permafrost está se tornando cada vez mais importante. A Terra contém uma camada conhecida como “camada ativa” que congela e descongela a cada ano. À medida que o clima aquece, esta camada torna-se mais profunda, permitindo que mais águas subterrâneas fluam para os rios do Árctico.
O descongelamento do solo libera carbono antigo
A camada ativa contém grandes quantidades de material orgânico que está congelado há milhares de anos. À medida que se aprofunda, mais deste material é libertado nos rios como carbono orgânico dissolvido (DOC), que eventualmente acaba no oceano.
O Oceano Ártico já recebe uma parcela desproporcional deste carbono em comparação com outras partes do mundo. Todos os anos, mais de 275 milhões de toneladas são convertidas em dióxido de carbono, contribuindo para o aquecimento global e criando um ciclo de feedback que pode exacerbar as alterações climáticas.
Observações limitadas tornam a modelagem necessária
Compreender como os rios individuais estão a responder ao aquecimento é difícil porque as medições directas no norte do Alasca são limitadas.
“Esta é uma questão tão difícil de responder que as observações diretas no norte do Alasca são muito raras”, diz Rawlins, professor associado de Ciências da Terra, Geografia e Clima na UMass Amherst. “Não há medições suficientes de amostras de rios para quantificar os insumos estuarinos ao longo de toda a encosta norte do Alasca.”
Para colmatar esta lacuna, Rawlins desenvolveu um modelo de balanço hídrico do permafrost ao longo dos últimos 25 anos. Este modelo avalia processos-chave, como acúmulo de neve, derretimento e mudanças na camada ativa para refletir melhor as condições do mundo real. Em 2021, foi alargado para modelar o carbono orgânico dissolvido e, em 2024, foi aplicado a 22,45 milhões de quilómetros quadrados de terras do Ártico.
O modelo sugere que, nos próximos 80 anos, o Árctico poderá sofrer até 25% mais escoamento, 30% mais fluxo de águas subterrâneas e aumento da seca nas zonas do sul.
Simulações de alta resolução revelam novos padrões
As versões anteriores do modelo usavam células de grade com largura de 25 quilômetros. Este estudo melhora isso ao capturar mudanças em uma escala muito mais precisa.
“Normalmente, executamos o modelo em células de grade de 25 quilômetros”, diz Rawlins. “Este novo estudo é a primeira vez que alguém capturou uma área tão grande do Ártico – do tamanho de Wisconsin – até a escala do quilômetro e durante um período de tempo tão longo: nosso modelo simulou os fluxos diários dos rios e as exportações costeiras durante um período de 44 anos, de 1980 a 2023.”
A execução do modelo exigiu um poder de computação significativo. Cada simulação durou 10 dias contínuos em um supercomputador do Massachusetts Green High Performance Computing Center.
“Nossos materiais de água doce e DOC para estuários costeiros beneficiarão uma ampla gama de partes interessadas nesses ecossistemas únicos na costa norte do Alasca”, diz Rawlins, “incluindo o Projeto de Ecossistema da Lagoa Beaufort, que ajuda a quantificar exatamente o que está acontecendo nesses estuários costeiros.”
Noroeste do Alasca mostra o maior aumento de carbono
Os investigadores descobriram que, embora o escoamento e o derretimento estejam a aumentar em toda a região, o maior aumento na exportação de carbono está a ocorrer no noroeste do Alasca.
“É mais plano”, diz Rawlins, “o que significa que o permafrost tem muito mais carbono proveniente de matéria em decomposição que vem se acumulando há dezenas de milhares de anos. É carbono antigo. Quanto mais para leste você vai, mais montanhoso ele se torna. O solo é mais rochoso e arenoso, e à medida que o permafrost derrete, menos DOC é mobilizado.”
Uma estação de degelo mais longa favorece a mudança
Uma das descobertas mais notáveis é quanto da mudança é diretamente atribuível ao derretimento do permafrost. A época de degelo dura agora mais do que no passado, estendendo-se até Setembro e até Outubro.
Essas mudanças provavelmente afetam a salinidade, os ciclos de nutrientes e as cadeias alimentares no Mar de Beaufort. Os investigadores estão agora a estudar como os polígonos de gelo, uma característica comum da paisagem do Árctico, afectam a forma como a água e o carbono se deslocam para as zonas costeiras.
Uma lacuna crítica na compreensão do ciclo do carbono
“A quantidade de DOC que entra no oceano através de rios e córregos faz parte do ciclo do carbono sobre o qual não sabemos muito”, diz Rawlins. “Precisamos desesperadamente de mais estudos sobre a conectividade terra-oceano se quisermos enfrentar plenamente o desafio do aquecimento global e os efeitos que terá nos ecossistemas costeiros”.
A pesquisa foi apoiada pela Fundação Nacional de Ciência dos EUA e pela NASA.
