La Northumbria University svolgerà un ruolo di primo piano in un importante studio per valutare l'impatto a lungo termine del riscaldamento globale sul permafrost in disgelo della Siberia.

Il permafrost è un terreno ghiacciato che immagazzina grandi quantità di carbonio fossile. Dato che il permafrost contiene il doppio del carbonio dell'atmosfera, e che quasi un quarto dell'emisfero settentrionale è ricoperto di permafrost, questa terra ghiacciata svolge un ruolo essenziale nella stabilizzazione del cambiamento climatico.

Lo scongelamento del permafrost è considerato uno degli elementi chiave di ribaltamento climatico che porterebbero a cambiamenti irreversibili a lungo termine del clima globale. Però, Il riscaldamento globale delle temperature odierne significa che il permafrost sta iniziando a scongelarsi e a rilasciare gas serra nell'atmosfera.

La Northumbria University ospita un team di accademici leader a livello mondiale specializzati nella ricostruzione dei cambiamenti climatici e ambientali nel corso dei millenni. Hanno ricevuto una sovvenzione per il progetto di ricerca Leverhulme Trust di £ 489, 000 per ricostruire il clima della Siberia negli ultimi 500-800 mila anni e stimare il destino a lungo termine del permafrost siberiano sotto le temperature in aumento di oggi.

I ricercatori lavoreranno in collaborazione con esperti del centro tedesco Alfred Wegener Institute Helmholtz per la ricerca polare e marina (AWI) a Potsdam.

Un record di 38 gradi è stato registrato nella Siberia orientale nel giugno 2020. Ciò ha portato a un numero senza precedenti di incendi nella regione, rilasciando ulteriore carbonio nell'atmosfera. I legami tra gli incendi e la stabilità del permafrost sono complessi, ma le prove suggeriscono che il disgelo e il degrado del permafrost sono triplicati negli ultimi anni in risposta a incendi sempre più caldi.

Lo studio quadriennale valuterà come il permafrost della Siberia si è espanso e si è contratto in risposta ai cambiamenti climatici del passato, e il ruolo dei periodi glaciali freddi e interglaciali più caldi.

Lo studio sarà il primo a combinare collettivamente gli archivi del ghiaccio permafrost, depositi di grotte e fossili di crostacei per ricostruire le temperature passate e le storie climatiche regionali. Studi precedenti hanno esaminato solo questi archivi individualmente.

Il ghiaccio del permafrost ha origine da, e conserva, precipitazioni atmosferiche, il che significa che detiene i record delle temperature invernali ed estive. La composizione degli antichi campioni di ghiaccio permafrost consentirà ai ricercatori di decifrare le condizioni climatiche al momento della formazione del ghiaccio. In modo simile, i depositi di grotte possono informare sulle variazioni di temperatura medie a lungo termine, e fossili di crostacei raccontano la temperatura estiva, ciascuno contenente un importante archivio climatico.

I ricercatori sperano che la visione olistica ottenuta combinando i risultati di ciascuno di questi archivi possa fornire nuove informazioni su come sono cambiate le temperature, che può aiutare a rivelare i cambiamenti di stagionalità nel passato.

Il team ha trovato diversi siti che descrivono come aventi una grande promessa di fornire loro i campioni e i dati importanti di cui hanno bisogno dalle grotte, ghiaccio e depositi lacustri.

Useranno piccoli laghi poco profondi e ghiaccio permafrost dalla costa artica, dal Batagay Megaslump e dal sito di Mamontova Gora nella Yakutia centrale; la grotta Botovskaya nella Siberia meridionale; e la regione del Carso di Kirensk, finora non studiata, più di 500 miglia a nord-est del lago Baikal.

Le grotte contengono prove cruciali delle condizioni ambientali passate. Le formazioni carbonatiche note come speleotemi possono crescere solo quando l'acqua scorre nella grotta dal terreno soprastante. Come nel permafrost tutta l'acqua è congelata, questo significa che gli speleotemi potrebbero essere cresciuti solo in un momento in cui il clima era più caldo e la terra sopra la grotta non era ghiacciata.

I fossili di minuscole creature simili a gamberetti, conosciuti come ostracodi, anche molto promettente per il gruppo di ricerca. Con una dimensione di soli 0,5-2 mm, gli ostracodi vivono solo pochi mesi in estate e costruiscono un guscio carbonato simile alle cozze. Le conchiglie fossili di carbonato provenienti da stagni poco profondi nella regione del permafrost forniranno ai ricercatori un archivio di dati sulle temperature al momento della loro formazione.

Grazie ad un recente investimento in un laboratorio di spettrometria di massa nel Dipartimento di Geografia e Scienze Ambientali della Northumbria, i ricercatori utilizzeranno un metodo noto come geotermometria isotopica aggregata per estrarre dettagli sulla composizione isotopica dei gusci di carbonato fossile e ricostruire le temperature estive della Siberia settentrionale nel corso dei millenni. Allo stesso modo, il team utilizzerà gli speleotemi per esplorare lo sviluppo della temperatura a lungo termine durante i periodi interglaciali.

Dott. Sebastian Breitenbach, Il Senior Fellow del Vice-Cancelliere del Dipartimento di Geografia e Scienze Ambientali della Northumbria University ha dichiarato:"Il permafrost siberiano si è formato principalmente, ma non esclusivamente, durante i periodi freddi, note come ere glaciali o glaciali, negli ultimi due milioni di anni, mentre almeno una parte del permafrost si è scongelata durante le fasi calde, conosciuti come interglaciali.

"Se guardiamo alle temperature in Siberia oggi, vediamo che variano fino a 90 gradi durante l'anno, da -60 in inverno fino a circa 30 gradi in estate. Però, dobbiamo vedere questa ampiezza stagionale in proxy. Il cambiamento di temperatura era sempre lo stesso come lo conosciamo oggi, o era diverso in passato? Quanto erano più calde le estati passate, quanto sono diversi gli inverni?

"Sappiamo che il modo in cui il permafrost risponde ai cambiamenti climatici e ai controlli climatici a lungo termine sembra essere più complesso rispetto alla semplice reazione a temperature più calde o più fredde. Riteniamo quindi che se possiamo fornire prove sull'interazione tra temperatura e precipitazioni su un scala, possiamo rispondere alla domanda cruciale se la formazione e il degrado del permafrost del passato possano essere attribuiti a condizioni climatiche specifiche oa modelli di stagionalità.

"Questo studio ci consentirà di ricostruire le condizioni climatiche e, si spera, di creare una nuova comprensione del fatto che la formazione passata, e soprattutto degrado, del permafrost può essere attribuito a temperature specifiche o a modelli di stagionalità".

Dott. Hanno Meyer, Il capo della Stable Isotope Facility presso AWI Potsdam ed esperto di paleoclimatologia del permafrost basata sugli isotopi ha dichiarato:"La combinazione di più segnali di isotopi provenienti da diversi archivi climatici in tutta la Siberia orientale offre un'eccitante possibilità di svelare le dinamiche climatiche passate su diverse scale temporali e spaziali per entrambi glaciali e interglaciali.

"Combinando queste informazioni paleoclimatiche con le prove geologiche della formazione del permafrost, la stabilità o il degrado ci aiuterà a identificare potenziali soglie in diversi parametri climatici responsabili della risposta del sistema permafrost ai cambiamenti climatici passati. Questa conoscenza ci aiuterà a stimare gli effetti futuri del riscaldamento globale sul permafrost nella Siberia orientale e le conseguenze per le comunità locali, nonché il meccanismo di feedback sul sistema climatico globale".

Il Dr. Breitenbach ha aggiunto:"Con l'installazione del nostro nuovo laboratorio di spettrometria di massa, La Northumbria diventa una delle sole quattro università in Inghilterra a essere in grado di eseguire i dettagliati test isotopici agglomerati necessari per ricostruire queste condizioni di temperatura. Siamo molto entusiasti di iniziare a utilizzare la nostra nuova attrezzatura e di affermare la Northumbria come un centro leader per la geotermometria e la ricerca sui carbonati".