La perdita di depositi di permafrost artico a causa dell'erosione costiera potrebbe amplificare il riscaldamento climatico attraverso l'effetto serra. Uno studio condotto dai ricercatori dell'AWI utilizzando campioni di sedimenti del Mare di Okhotsk sulla costa orientale della Russia ha rivelato che la perdita del permafrost artico alla fine dell'ultimo periodo glaciale ha portato a ripetuti e improvvisi aumenti della concentrazione di anidride carbonica nell'atmosfera.

Oggi, l'esatta entità del futuro aumento delle concentrazioni di gas serra rimane sconosciuta. Ciò è in parte dovuto al fatto che l'anidride carbonica non è prodotta solo dagli esseri umani che bruciano gas, carbone e petrolio; può anche trovare la sua strada nell'atmosfera come risultato di processi ambientali naturali. Il feedback positivo tra il riscaldamento e il rilascio di quantità sempre crescenti di anidride carbonica da fonti naturali è una minaccia particolare. Al fine di consentire una migliore valutazione se, e come, tali sviluppi sono possibili, i ricercatori del clima studiano i documenti del passato per trovare prove di questi eventi.

I ricercatori dell'Alfred Wegener Institute Helmholtz Center for Polar and Marine Research (AWI) insieme ai colleghi di Copenaghen e Zurigo hanno ora trovato prove di questo fenomeno per le regioni del permafrost artico. Come riportano gli autori sulla rivista Comunicazioni sulla natura , attraverso le loro indagini lungo la costa del Mare di Okhotsk nella Russia orientale, sono stati in grado di dimostrare che diverse migliaia di anni fa, grandi quantità di anidride carbonica sono state rilasciate dal permafrost artico a causa di un rapido innalzamento del livello del mare. Il permafrost è un terreno che rimane ghiacciato tutto l'anno fino a profondità di diverse centinaia di metri. Alcune aree sono state congelate dall'ultimo periodo glaciale 20, 000 anni fa o anche di più. Come un gigantesco congelatore, i suoli di permafrost conservano enormi quantità di biomassa morta, principalmente resti vegetali. Quando il permafrost si scioglie, i batteri iniziano a degradare l'antica biomassa, e il loro metabolismo rilascia i gas serra anidride carbonica e metano.

Ora sappiamo che verso le 11, 500, 14, 600 e 16, 500 anni fa, si sono verificati aumenti significativi e improvvisi del livello di anidride carbonica nell'atmosfera, ma le ragioni di queste tre rapide fluttuazioni rimangono poco comprese. Per indagare sulle cause, un gruppo di ricercatori guidati dai geologi dell'AWI, la dott.ssa Maria Winterfeld e la prof.ssa Gesine Mollenhauer, sono partiti per il Mare di Okhotsk. "Originariamente, pensavamo che a quel tempo, il vasto fiume Amur trasportava enormi quantità di materiale vegetale dall'entroterra, quali microrganismi nell'acqua si scompongono in anidride carbonica. Quindi abbiamo raccolto campioni di sedimenti dal fondo del mare, che abbiamo poi analizzato." I risultati sono stati sorprendenti:nel profondo del sedimento, i ricercatori hanno trovato prove di resti di piante che erano stati depositati sul fondo del mare. Erano diverse migliaia di anni più vecchi dei depositi circostanti, il che ha chiarito che devono aver avuto origine in un permafrost estremamente antico che per qualche motivo si era improvvisamente scongelato. Quantità particolarmente grandi di questi resti vegetali sono state lavate in mare 11, 500, 14, 600 e 16, 500 anni fa. Ma il tasso di scarica dell'Amur non era significativamente più alto in quei momenti.

Gesine Mollenhauer e il suo team hanno trovato la soluzione a questo enigma osservando i cambiamenti del livello del mare dall'ultimo periodo glaciale. Circa 11, 500 e 14, 600 anni fa, lo scioglimento particolarmente intenso delle calotte glaciali ha portato a quelli che sono noti come impulsi di acqua di disgelo e ogni volta, il livello del mare salì fino a 20 metri in pochi secoli. "Supponiamo che ciò abbia provocato una grave erosione della costa del permafrost nel Mare di Okhotsk e nel Pacifico settentrionale, un fenomeno che possiamo osservare oggi nell'Artico". Ciò ha permesso a grandi quantità di resti di piante di diverse migliaia di anni di entrare nell'oceano, alcuni dei quali sono stati scomposti in anidride carbonica dai batteri o depositati nel fondo dell'oceano.

Per determinare se tale erosione del permafrost potesse effettivamente essere un fattore chiave nell'aumento della concentrazione globale di anidride carbonica, Il collega dell'AWI, il dott. Peter Köhler, ha utilizzato un modello al computer per simulare il ciclo globale del carbonio. Stimando l'area di permafrost persa in mare in quel momento, ha ottenuto dati sulla probabile quantità di anidride carbonica rilasciata. I risultati aprono gli occhi—11, 500 e 14, 600 anni fa, l'erosione del permafrost artico ha probabilmente contribuito a circa il 50 per cento dell'aumento dell'anidride carbonica, e 16, 500 anni fa a circa un quarto.

Il team AWI ha così svelato un processo che potrebbe diventare realtà in futuro. Oggi, la costa del permafrost dell'Artico si sta erodendo gravemente perché la regione si sta riscaldando rapidamente:in alcuni punti, la costa si sta ritirando ad un ritmo di 20 metri all'anno. Gesine Mollenhauer dice, "I nostri risultati mostrano che questa erosione costiera è un processo importante, ma ad oggi, non è stato sufficientemente considerato nei modelli climatici. Tali effetti devono essere inclusi nei modelli futuri".