El permafrost, también llamado “permahielo”, “permagel” y de otros modos, es el suelo que se mantiene congelado en diversos puntos del planeta, como el Ártico y la Antártida, así como en la parte superior de montañas altas y en llanuras elevadas de todo el mundo. El calentamiento global está comenzando a derretir grandes masas de permafrost en algunas zonas de la Tierra.
El agua subterránea que circula por el subsuelo como consecuencia del deshielo del permafrost puede transportar dióxido de carbono y metano —gases con un potente efecto invernadero— hasta los lagos árticos, lo que incrementa los efectos del cambio climático. Este proceso de transporte de gases hasta los lagos, que culmina con su emisión hacia la atmósfera, se ha cuantificado ahora por primera vez en un estudio que ha dirigido Carolina Olid, profesora de la Facultad de Ciencias de la Tierra y miembro del Instituto de Investigación Geomodels de la Universidad de Barcelona (UB).
En el trabajo también han participado los investigadores Jordi Garcia-Orellana, Valentí Rodellas, Marc Diego-Feliu y Aaron Alorda-Kleinglass, del Departamento de Física de la Universidad Autónoma de Barcelona (UAB) y del Instituto de Ciencia y Tecnología Ambiental (ICTA, dependiente de la UAB); Gerard Rocher-Ros y Jan Karlsson de la Universidad de Umea en Suecia, y David Bastviken de la Universidad de Linkoping en Suecia.
Según el nuevo estudio, el cambio climático potenciará el proceso de descarga de metano desde el permafrost hasta los lagos árticos a través del agua subterránea, «motivo por el que debería incluirse este proceso en los modelos de predicción climática», apunta Carolina Olid, primera autora del estudio.
El Ártico, el centinela del cambio climático
El Ártico es una de las zonas de la Tierra más sensibles al cambio climático y se está calentando a una velocidad cuatro veces más rápida que la media global del planeta. El nuevo estudio tiene como modelo los lagos árticos ubicados en la región de permafrost esporádico, en el norte de Suecia. En esta área —un ecosistema típico de la tundra—, entre un 10% y un 50% de los suelos están permanentemente congelados. La capa superior del suelo por encima del permafrost, la capa activa, es la que se congela y descongela anualmente.

«En esta región, la temperatura media anual ha aumentado considerablemente en los últimos años y ahora supera ya los 0 grados Celsius. Esto provoca que ese permagel, con abundante materia orgánica rica en carbono y gases de efecto invernadero, se descongele. A través de la circulación del agua subterránea, el deshielo del permagel actúa como una fuente que suministra gases de efecto invernadero a los lagos de la región que están conectados hidrológicamente. A su vez, el aumento de las precipitaciones, de hasta un 40% en el Ártico durante la próxima década, incrementará también el flujo de agua subterránea y, por tanto, la descarga de metano en los lagos. Los gases son finalmente emitidos hacia la atmósfera y contribuyen a amplificar el calentamiento global», indica la profesora Carolina Olid.
Hasta ahora, el deshielo del permafrost que afecta a las emisiones de gases de efecto invernadero de los lagos árticos era todavía una incógnita y no se había estudiado en detalle. Para resolver los interrogantes sobre este proceso, el equipo ha empleado el radón, un gas abundante en las corrientes del subsuelo, como trazador de la descarga de agua subterránea en los lagos.
Ahora bien, la cuantificación del radón para analizar el transporte de gases de efecto invernadero hacia los lagos no está exenta de dificultades técnicas y operativas. «El radón es un gas radiactivo, que se desintegra muy rápidamente, y eso nos exigió instalar equipos de medida en la estación científica de Abisko para poder medir las muestras el mismo día que se recogían», detalla la investigadora, quien había sido miembro de la Universidad de Umea.
«Las concentraciones de radón y metano en el agua del subsuelo son muy variables, lo que hace necesario trabajar con un gran volumen de muestras para poder determinar con una buena precisión su magnitud», comenta Valentí Rodellas, miembro del equipo investigador del ICTA. «Los suelos de estas regiones —añade el investigador—, ricos en musgos, y con una gran capacidad para retener agua, dificultan aún más la obtención de un volumen de agua suficiente para poder realizar los análisis».
Más emisión de gases de efecto invernadero durante el verano
El estudio revela que el flujo de entrada de gas metano a través del agua subterránea en los lagos es más intenso en verano que en otoño por el aumento del volumen de agua que circula por el subsuelo (deshielo, lluvias, etcétera.). Las temperaturas más altas del verano también favorecen la producción de metano en el suelo y, por tanto, enriquecen el contenido del gas en el agua subterránea que circula hasta los lagos.
Una mayor emisión de gases de efecto invernadero a la atmósfera no es el único efecto causado por el deshielo del permafrost. «El agua del permagel contiene concentraciones elevadas no solo de gases como el dióxido de carbono (CO2) o el metano (CH4), sino también de otros compuestos como nutrientes, metales y agentes contaminantes (mercurio, etcétera). La entrada de estos compuestos en los lagos genera impactos perjudiciales en el medio natural y los organismos que habitan en los ecosistemas lacustres y también en los sistemas terrestres (turberas, etcétera)», detalla Gerard Rocher-Ros, investigador posdoctoral en la Universidad de Umea.
«Los efectos debidos a la descarga del agua subterránea —añade Carolina Olid— son efectos con repercusiones en toda la cadena trófica acuática tanto del mismo lago como de la red de arroyos o ríos interconectados, que también impactan en los servicios ecosistémicos que aportan los recursos naturales a toda la sociedad».
Mejorar la predicción del cambio climático en el futuro
Aún es difícil determinar en qué zonas del planeta el proceso del deshielo del permafrost será más rápido o acusado. En algunas áreas, determinados lagos se desecarán, porque el agua se irá a través de las grietas o los nuevos canales que se forman con el deshielo. En otros casos, los lagos expandirán sus márgenes a medida que avance el deshielo —proceso conocido como thermokarst— e incluso surgirán nuevos lagos en depresiones del relieve.

En este escenario de incertidumbres climáticas, introducir la descarga del agua subterránea en los modelos climáticos mejorará las predicciones de las futuras emisiones de CH4 (metano) desde los lagos.
«Eso —concluye la profesora— nos permitirá evaluar cuál es el papel de los lagos en el ciclo del carbono y si realmente funcionan como fuentes o como posibles sumideros de gases de efecto invernadero. Esta información es clave para desarrollar políticas de conservación adecuadas para mitigar el cambio climático».
El estudio se titula «Groundwater discharge as a driver of methane emissions from Arctic lakes». Y se ha publicado en la revista académica Nature Communications.

Publicado en NCYT Amazings, el 11 de octubre de 2022

Permafrost, metano, gases de efecto invernadero, Ártico, termokarst