L'aumento delle temperature e lo scongelamento del suolo potrebbero causare un aumento delle emissioni di anidride carbonica dalla tundra dell'Alaska nell'atmosfera, soprattutto all'inizio dell'inverno, secondo un nuovo studio della Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences (SEAS), NASA e National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA).

Un nuovo documento guidato da Roisin Comme, un ricercatore atmosferico presso SEAS, rileva che la quantità di anidride carbonica emessa dalle aree della tundra settentrionale tra ottobre e dicembre di ogni anno è aumentata del 70% dal 1975.

Commane e un team di ricercatori hanno analizzato tre anni di osservazioni aeree della missione aerea CARVE (Carbon in Arctic Reservoirs Vulnerability Experiment) della NASA per stimare la distribuzione spaziale e stagionale delle emissioni di anidride carbonica dell'Alaska. Hanno anche studiato il record di anidride carbonica di 41 anni della NOAA misurato dalle torri di terra a Barrow, dell'Alaska. I dati del velivolo hanno fornito informazioni spaziali senza precedenti, mentre i dati a terra hanno fornito dati a lungo termine non disponibili in nessun'altra parte dell'Artico.

I risultati dello studio sono pubblicati nel Atti dell'Accademia Nazionale delle Scienze .

I suoli che circondano le alte propaggini settentrionali dell'Artico contengono grandi quantità di carbonio sotto forma di materia organica non decomposta proveniente dalla vegetazione morta. Questo vasto magazzino, accumulato in migliaia di anni, contiene abbastanza carbonio per raddoppiare l'attuale quantità di anidride carbonica nell'atmosfera terrestre.

Durante l'estate artica, gli strati superiori del suolo si scongelano e i microbi decompongono la materia organica per produrre anidride carbonica. Quando tornano le temperature fredde in ottobre, gli strati di terreno scongelati iniziano a raffreddarsi, ma alti tassi di emissioni di anidride carbonica continuano fino a quando il suolo non si congela completamente.

"Nel passato, il ricongelamento dei suoli potrebbe aver richiesto circa un mese ma, con temperature più calde degli ultimi anni, ci sono luoghi in Alaska dove i terreni della tundra ora impiegano più di tre mesi per congelarsi completamente, " ha detto Commane. "Stiamo assistendo alle emissioni di anidride carbonica dai suoli continuare per tutto questo periodo invernale".

"I dati di Barrow mostrano aumenti costanti sia dell'anidride carbonica atmosferica che della temperatura nel tardo autunno e all'inizio dell'inverno, " ha affermato il coautore Colm Sweeney del Cooperative Institute for Research in Environmental Sciences di Boulder, Colorado. "Questa nuova ricerca dimostra l'importanza fondamentale di questi siti di monitoraggio a lungo termine nel verificare i feedback sottili, come aumenti di anidride carbonica, che potrebbe amplificare il riscaldamento senza precedenti che stiamo vedendo in tutto l'Artico".

CARVE ha pilotato un aereo della NASA attrezzato per misurare l'anidride carbonica atmosferica e altri gas serra sull'Alaska da aprile a novembre 2012, 2013 e 2014. Questi dati, insieme ai dati satellitari sullo stato della vegetazione e ai dati a terra per fornire un contesto per tutto l'anno e un record a lungo termine, ha fornito agli scienziati un quadro dettagliato delle emissioni di carbonio a livello regionale.

"Uno degli obiettivi principali di CARVE era sfidare l'idea che la respirazione dell'anidride carbonica si interrompesse non appena cadeva la neve e la superficie terrestre si congelava, " ha detto Charles Miller, uno scienziato del Jet Propulsion Laboratory della NASA a Pasadena, California, e investigatore principale CARVE. "I voli CARVE dimostrano che la respirazione microbica continua nei terreni della tundra mesi dopo che la superficie si è congelata".

Confrontando misurazioni simultanee di anidride carbonica atmosferica, monossido di carbonio, Commane e i suoi coautori hanno diviso le loro stime sul bilancio totale del carbonio dell'Alaska in contributi dalle tre principali fonti di carbonio atmosferico:combustione di combustibili fossili da parte delle persone; incendi boschivi; e microbi che decompongono la materia organica nel suolo. Nell'Alaska scarsamente popolata, i microbi del suolo erano una fonte molto più grande di carbonio atmosferico rispetto alla combustione di combustibili fossili. Gli incendi sono stati una grande fonte di carbonio atmosferico in un solo anno dell'esperimento CARVE, 2013.

"I suoli della tundra sembrano agire come un amplificatore del cambiamento climatico, " ha detto il co-autore Steve Wofsy, Abbott Lawrence Rotch Professore di Scienze dell'atmosfera e dell'ambiente presso SEAS.

Più anidride carbonica rilasciata nell'atmosfera accelererà il riscaldamento climatico, quale, a sua volta, potrebbe portare a più anidride carbonica rilasciata da questi suoli, soprattutto all'inizio dell'inverno.

"Dobbiamo monitorare attentamente cosa sta facendo lassù, anche alla fine dell'anno quando tutto sembra congelato e dormiente, " ha detto Wofsy.

"L'intera regione dell'Alaska sta rispondendo ai cambiamenti climatici, " ha affermato Donatella Zona della San Diego State University in California, che non era affiliato allo studio. "La quantità di carbonio perso dagli ecosistemi artici nell'atmosfera in autunno è aumentata in modo significativo negli ultimi 40 anni. Catturando meglio questi processi della stagione fredda e inserendo precedenti misurazioni su piccola scala in un contesto più ampio, questo studio aiuterà gli scienziati nei loro sforzi per migliorare i modelli climatici e le previsioni sui cambiamenti climatici nell'Artico".