Una figura che mostra i siti campione di permafrost e i tipi di paesaggio in tutta l'area. Ogni punto giallo è un campione. La figura include anche l'immagine di un tipico campione di suolo permafrost. Credito:O'Connor et al.
L'Artico copre circa il 20% del pianeta. Ma quasi tutto ciò che gli idrologi sanno sui terreni ricchi di carbonio che ricoprono il suo permafrost proviene da pochissime misurazioni effettuate a pochi metri dalla Dalton Highway in Alaska.
La piccola dimensione del campione è un problema, in particolare per gli scienziati che studiano il ruolo dell'idrologia artica sui cambiamenti climatici. I suoli di permafrost contengono grandi quantità di carbonio, che potrebbero trasformarsi in gas serra. Ma la mancanza di dati rende difficile prevedere cosa accadrà all'acqua e al carbonio quando il permafrost si scioglierà a causa del riscaldamento delle temperature.
Una nuova ricerca condotta dagli scienziati dell'Università del Texas ad Austin potrebbe aiutare a risolvere questo problema.
Gli scienziati hanno trascorso le ultime quattro estati a misurare i suoli di permafrost su un 5, 000 miglia quadrate del versante nord dell'Alaska, un'area grande quanto il Connecticut. Mentre si lavora per costruire un set di dati sul suolo tanto necessario, le loro misurazioni hanno rivelato un modello importante:le proprietà idrologiche dei diversi tipi di suolo del permafrost sono molto coerenti, e può essere previsto in base al paesaggio circostante.
"C'è una vasta area di terra che è eminentemente prevedibile, " ha detto Michael O'Connor, che ha guidato la ricerca mentre conseguiva il dottorato presso la UT Jackson School of Geosciences. "Il nostro documento mostra che su un'area di studio enorme, questi modelli molto semplici in queste proprietà sono veri".
Lo studio è stato pubblicato sulla rivista Lettere di ricerca geofisica . I coautori includono ricercatori della Jackson School, Cockrell School of Engineering di UT, Utah State University e l'Università del Michigan.
L'autore principale Michael O'Connor campiona i suoli di permafrost sul versante nord dell'Alaska. Credito:Bayani Cardenas/Università del Texas ad Austin.
I ricercatori hanno esaminato quasi 300 campioni di terreno provenienti da diversi tipi di terreno. Hanno scoperto che i tipi di suolo e il loro spessore sono strettamente associati al paesaggio, con i ricercatori che classificavano i paesaggi in cinque categorie in base alla vegetazione dominante e se l'ambiente si trovava su un pendio collinare o vicino al fondo di una valle fluviale.
Hanno anche scoperto che ciascuno dei tre tipi di suolo aveva proprietà distinte che influivano sulla facilità con cui il suolo poteva trasferire calore e acqua, che determinano come l'anidride carbonica e il metano, un altro potente gas serra, sono rilasciati.
I risultati consentiranno agli scienziati di guardare al paesaggio per capire come il carbonio e i gas serra si muovono attraverso il suolo sottostante.
Sebbene lo studio non faccia previsioni sul rilascio di carbonio, co-autore Bayani Cardenas, un professore del Dipartimento di Scienze Geologiche della Jackson School, detto che fornisce un quadro di ricerca.
"I nostri dati colmano un vuoto di conoscenza che esiste da 30 anni, " Ha detto Cardenas. "La comunità che studia il permafrost e il cambiamento climatico apprezzerà il suo valore intrinseco".
Il permafrost blocca circa tanto carbonio quanto quello che è già nell'atmosfera. Però, fino a questo studio, i modellisti climatici mancavano di informazioni dirette sul suolo del permafrost, con il record di ricerca limitato a circa una dozzina di campioni prelevati lungo la Dalton Highway e rapporti di ingegneria che hanno studiato il permafrost per la costruzione di strade e condutture.
I ricercatori hanno utilizzato un elicottero per raggiungere aree remote dell'Alaska per il campionamento. L'autore principale Michael O'Connor (a sinistra) e il coautore Stephen Ferencz sono raffigurati qui mentre prendono un campione di terreno permafrost. Credito:Bayani Cardenas/Università del Texas ad Austin.
Migliorare i dati a disposizione degli scienziati del clima è stata la motivazione principale alla base della campagna di raccolta del permafrost, disse O'Connor. Il versante nord dell'Alaska è quasi pura natura selvaggia. Il team di ricerca ha fatto affidamento su un elicottero per spostarsi e su un coltello da pane da 18 pollici per tagliare blocchi di terreno dalla terra.
"Eravamo in alcuni luoghi in cui probabilmente nessun essere umano aveva messo piede". ha detto Cardenas.
Trovare un modello tra il paesaggio e i modelli del suolo del permafrost non è stata una sorpresa. Gli ecologisti vegetali che lavorano nella regione lo avevano menzionato aneddoticamente. Ma i dati appena pubblicati sono qualcosa a cui l'intera comunità di ricerca può attingere.
Cathy Wilson, un idrologo e modellatore climatico presso il Los Alamos National Laboratory che conduce anche ricerche sul permafrost in Alaska, ha affermato che lo studio è un grande passo avanti per i modelli climatici, e che non vede l'ora di applicare le tecniche di studio nel proprio lavoro.
"Questo ci consente di iniziare davvero ad ampliare queste preziose informazioni sulle proprietà del suolo almeno fino al versante nord, le pendici delle catene montuose, e oltre, " lei disse.
