Enquanto permanece congelado, o permafrost atua como um sumidouro, armazenando e evitando a liberação desses gases do efeito estufa na atmosfera.
Bolsão de gás metano em um lago próximo ao campus de Fairbanks, incendiado durante um estudo em 2009 | Foto: Universidade do Alasca.
O permafrost, ou pergelissolo, é qualquer parte da camada do subsolo que se mantém a 0°C ou abaixo dessa temperatura por, no mínimo, dois anos consecutivos. Ele é formado especialmente de solo ou sedimento subaquático, ocorrendo principalmente em regiões polares e montanhosas. Cobre cerca de 15% do Hemisfério Norte e 11% da superfície global, abrangendo vastas áreas como Alasca, Canadá, Groenlândia e Sibéria, com ocorrência mais restrita em algumas regiões do Hemisfério Sul, como a Antártida, a Cordilheira dos Andes, na América do Sul, e a Ilha Sul, na Nova Zelândia.
O permafrost alpino em regiões montanhosas ocorre em áreas como as Montanhas Rochosas, que se estendem do Canadá até o sudoeste dos Estados Unidos; os Alpes, que abrangem a França, Suíça, Alemanha, Áustria, Itália e Eslovênia; e o Planalto Tibetano, localizado na Ásia Central, que inclui partes da China, Índia, Nepal e Butão, estendo-se por cerca de 3,56 milhões de km² dessas áreas. Sua profundidade e extensão dependem da topografia local e do gradiente geotérmico do solo.
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Também há ocorrência de permafrost no leito submarino, sendo mais predominante nas plataformas continentais das áreas polares. Cobrindo mais de 1,5 milhão de quilômetros quadrados, especialmente nas margens da Sibéria e do Alasca, sua profundidade varia, normalmente entre 30 a 50 metros abaixo do leito marinho, mas pode se estender ainda mais em determinadas áreas.
É provável que o permafrost abranja aproximadamente 23 milhões de quilômetros quadrados no Ártico, representando cerca de 20% da superfície terrestre do Hemisfério Norte. A profundidade do permafrost varia de menos de um metro até mais de 1,5 mil metros nas regiões mais frias, onde a temperatura média anual do ar é inferior a -2°C. Algumas áreas de permafrost permanecem congeladas há cerca de 700 mil anos. Acima do permafrost, existe uma camada ativa que congela e descongela conforme as estações, permitindo o crescimento de plantas cujas raízes se fixam no solo descongelado durante o verão.
Composição e função
O permafrost é formado por solo, rochas e gelo, contendo grandes quantidades de biomassa orgânica acumulada ao longo de milênios. Esse material orgânico se degrada em condições anaeróbicas, transformando-se em gases do efeito estufa. O pergelissolo, enquanto congelado, atua como um sumidouro desses gases, mantendo-os fora da atmosfera.
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Estima-se que o permafrost ártico armazene cerca de 1,6 trilhão de toneladas de carbono, o dobro da quantidade atualmente presente na atmosfera. Enquanto permanece congelado, esse carbono é estável. No entanto, com o aumento das temperaturas globais e o consequente degelo, gases como dióxido de carbono (CO₂) e metano (CH₄) são liberados, agravando o aquecimento global.
O permafrost é considerado maciço quando o teor de gelo ultrapassa 250% em relação ao solo seco por massa. Esse tipo de gelo pode apresentar várias composições, desde lama congelada até gelo puro, devendo ter pelo menos 2 metros de espessura e 10 metros de diâmetro. As primeiras observações documentadas desse fenômeno na América do Norte ocorreram em 1919, na região do Canning River, no Alasca.
Existem quatro categorias principais de gelo no permafrost: gelo poroso, cunhas de gelo, gelo de superfície enterrado e gelo intrassedimental. Apenas o gelo de superfície enterrado e o gelo intrassedimental geralmente atingem dimensões suficientes para serem considerados gelo terrestre maciço. O gelo de superfície enterrado pode se originar de fontes diversas, como neve, gelo de lagos ou mares congelados, e até mesmo de formações glaciais do Pleistoceno, sendo importante para estudos paleoglaciológicos.
Impactos das mudanças climáticas
O degelo do permafrost acelera o aquecimento do Ártico, que aquece de três a quatro vezes mais rápido que o restante do planeta devido à amplificação polar. A perda de gelo reduz o efeito albedo, expondo superfícies mais escuras que absorvem mais calor. Isso, aliado à maior liberação de gases de efeito estufa, provoca mudanças no balanço de radiação da Terra, intensificando o impacto no clima global.
A degradação do permafrost gera transformações geológicas, ecológicas e econômicas. À medida que o gelo derrete, formam-se túneis e bolsas de ar, e o solo ao redor começa a afundar para preencher as cavidades deixadas, resultando em desmoronamentos. Esse processo, conhecido como "degelo abrupto", altera significativamente a paisagem, criando depressões que se enchem de água, resultando em deslizamentos de terra, desestabilizando os ecossistemas locais e ameaçando infraestruturas construídas em áreas de permafrost, gerando prejuízos bilionários.
O solo descongelado pode liberar resíduos tóxicos, como mercúrio e gases de efeito estufa. Outro risco, embora raro, é a liberação de microrganismos patogênicos preservados no permafrost, com potencial para causar novas pandemias. Pesquisas recentes indicam que a liberação de carbono do permafrost pode ocorrer mais rapidamente do que se pensava. Estudos mostram que, para cada aumento de um grau Celsius na temperatura média da Terra, o permafrost pode liberar o equivalente a quatro ou seis anos de emissões de carvão, petróleo e gás natural.
Monitoramento e pesquisas do permafrost
Pesquisadores monitoram o degelo de solos de permafrost utilizando um modelo que integra três componentes principais: mapas e perfis de carbono do solo, experimentos de incubação para quantificar as taxas de carbono perdidas após o degelo, e modelos de dinâmica térmica do solo em resposta ao aquecimento climático. Embora as emissões do degelo do permafrost sejam menores em comparação com as emissões humanas, elas podem alterar significativamente o balanço global de carbono.
Em 2018, descobriu-se que a terra perto da superfície em Cherskiy, na Rússia, não havia congelado durante a noite polar, algo inédito para a região. Em várias áreas do Alasca, a camada ativa, que costumava congelar completamente até meados de janeiro, agora enfrenta congelamento tardio, com relatos de que em alguns locais não congela totalmente. Quando isso ocorre, os micróbios podem consumir material orgânico no solo e emitir gases de efeito estufa durante todo o ano.
A preservação de organismos antigos no permafrost tem sido foco de estudos científicos, já que o solo congelado mantém plantas, animais e microrganismos que datam de milhares de anos, conservando informações valiosas sobre a vida pré-histórica e mudanças ambientais. O aumento das temperaturas provoca o degelo do permafrost, criando condições favoráveis ao crescimento de vegetação na tundra ártica e ao retorno de grandes herbívoros, que ajudam a manter essa flora. Esse ciclo contribui para a absorção de parte do carbono liberado, embora não seja suficiente para compensar as emissões totais de carbono geradas pelo degelo.
Duvanny Yar é um exemplo de local onde as mudanças no permafrost estão sendo estudadas. Suas estruturas de gelo oferecem informações sobre a dinâmica do degelo e seus efeitos no ecossistema. O Parque do Pleistoceno, na Sibéria Oriental, é um experimento que investiga formas de mitigar as mudanças climáticas associadas ao permafrost, reunindo dados essenciais para a recuperação, conservação e compreensão do ecossistema original da última Era do Gelo.