O permafrost , às vezes referido pelo termo permafrost , é parte de um criosol permanentemente congelado, pelo menos por dois anos, e, portanto, à prova d'água .
O permafrost existe em altas latitudes (permafrost polar e subpolar), mas também em altas altitudes (permafrost alpino). Cobre um quinto da superfície terrestre, incluindo 90% da Groenlândia , 80% do Alasca , 50% do Canadá e da Rússia , mais particularmente em sua parte siberiana . É geralmente permanentes além do 60 º grau de latitude e é mais esporádica para alpino permafrost.
É termicamente formado por três camadas: o primeiro degelo denominado “ativo” no verão e pode atingir de dois a três metros; o segundo, sujeito a flutuações sazonais, mas constantemente abaixo do ponto de congelamento , constitui a parte do permafrost stricto sensu e se estende por uma profundidade de 10 a 15 metros ; o terceiro pode atingir várias centenas de metros, ou mesmo ultrapassar mil metros (em Yakutia ), não experimenta nenhuma variação sazonal de temperatura e está constantemente congelado. A temperatura sobe lá sob a influência de fluxos geotérmicos e atinge 0 ° C no limite inferior do permafrost. No permafrost, o gelo pode obstruir os poros do solo ou formar corpos de gelo de diferentes origens. As regiões subárticas também são, devido à natureza impermeável do gelo, zonas úmidas anóxicas de pântanos e turfeiras onde podem ter se desenvolvido microorganismos metanogênicos . De metano também está nos lagos de thermokarst ou LASSA .
A formação, persistência ou desaparecimento do permafrost e sua espessura estão intimamente ligadas às mudanças climáticas . É por isso que o permafrost está sendo estudado como um indicador do aquecimento global por uma rede global de pesquisadores com base em pesquisas, medições de temperatura e monitoramento por satélite, por iniciativa da rede global de monitoramento do permafrost terrestre. O rápido degelo pode aumentar drasticamente a quantidade de gases de efeito estufa emitidos por plantas e animais antigos congelados.
De acordo com um estudo publicado em 2018, o permafrost ártico se tornou o maior reservatório de mercúrio do mundo: cerca de 1,7 milhão de toneladas de mercúrio (equivalente, em volume, a cinquenta piscinas olímpicas ) poderiam ter ficado presas lá durante e desde a última . glaciação . À medida que derrete, ele libera metano, vírus antigos e corre o risco de contaminar o ar e o ambiente oceânico com metilmercúrio .
O permafrost, às vezes chamado de permafrost , é a parte de um criossol que fica permanentemente congelado, pelo menos por dois anos, e, portanto, impermeável .
Onde está presente há vários ciclos glaciais, o permafrost pode ter várias centenas de metros de espessura:
Os solos congelados do Ártico contêm cerca de 1,668 bilhões de toneladas de CO 2.
A profunda degradação desse permafrost ocorre por advecção de calor: a água no estado líquido circula nas fraturas profundas e descongela o gelo.
Para estudar o permafrost (aqui no Alasca ), os pesquisadores devem usar ferramentas como a britadeira
O permafrost torna-se instável à medida que aquece; aqui rachaduras visíveis na Suécia, no planalto turfoso de Storflaket perto de Abisko .
Paradoxalmente, o congelamento do solo modifica suas propriedades físicas (inchaço, alteração da porosidade, etc.), mas a água livre pode se formar no próprio gelo, assim como no solo congelado e existe certa condutividade hidráulica nos solos congelados, mais ou menos importante dependendo da temperatura, da estação e do tipo de substrato e solo, do seu grau de “saturação” e da sua porosidade . Essa condutividade pode ser medida, assim como a permeabilidade de um solo congelado. Este fenômeno é importante para a circulação de nutrientes que alimentam a vegetação superficial e organismos do solo, mas também, quando aplicável, poluentes (por exemplo, precipitação de Chernobyl ou aerossóis ou gases trazidos pela chuva / neve poluída por outros elementos). Em ecossistemas terrestres frios, como Taiga , tundra , este ciclo da água em particular regula a vida do solo e afeta a vida na superfície (por meio das funções das raízes , micorrizas , pântanos temporários, etc.).
A circulação de água em solo congelado também corresponde a transferências lentas (a inércia tanto mais forte quanto o permafrost é espesso) e sutis transferências de calorias que podem despertar colônias bacterianas, fúngicas ou simbióticas de árvores e plantas herbáceas. Um sol congelado, portanto, retém uma certa capacidade de infiltração , ou mesmo filtração . Superficialmente, os fenômenos de crioturbação podem complicar a modelagem das transferências de água e calorias.
Atualmente, representa 23,9% da superfície mundial, ou 22.790.000 km 2 ou um quarto da área terrestre do Hemisfério Norte.
A última extensão máxima data de 18.000-20.000 anos atrás, durante o Último Máximo Glacial (DMG), quando, por exemplo, toda a metade norte da França estava congelada e o nível do mar estava mais baixo. 'Cerca de 120 m . A extensão mínima remonta a 6.000 anos atrás, durante a fase atlântica conhecida como “ ótimo climático do Holoceno ”. Desde então, além de um aquecimento de vários séculos nos anos 800 durante o ótimo climático medieval , antes da Pequena Idade do Gelo (PAG), os verões do hemisfério norte esfriaram causando uma tendência para a extensão territorial do permafrost.
Para definir a extensão passada do permafrost, é necessário ser capaz de coletar vestígios inscritos nos sedimentos, como loess . São, por exemplo , fissuras em cunha indicando uma rede de polígonos de tundra, traços de solifluxão ou estruturas microscópicas em sedimentos argilosos que indicam a presença de gelo e a intensidade do congelamento no solo (segregação de gelo). Mas em terras sem formações de superfície solta, é muito mais difícil saber a extensão do passado e diferenciar, por exemplo, entre permafrost contínuo e descontínuo.
No limite sul, o permafrost em uma temperatura próxima a zero no verão pode derreter rapidamente. O Canadá prevê que seu limite ao sul poderia se mover mais de 500 km ao norte em um século. Um pouco mais ao norte, apenas a "camada ativa" ganhará espessura no verão, induzindo o crescimento da vegetação, mas também os movimentos da terra determinando fenômenos de " floresta embriagada ", modificações hidrológicas e hidrográficas e emissões. Aumento de metano , desenvolvimento de populações de mosquitos , etc. Alguns modelos (canadenses) estimam que os efeitos significativos aparecerão nos anos de 2025 a 2035 .
O permafrost ocupou uma superfície muito maior durante as eras glaciais do Quaternário, mas, no entanto, contribui para uma forte inércia térmica dos ambientes dos países nórdicos. Podemos distinguir latitudes muito altas ou altitudes em direção a latitudes mais baixas (ou altitudes), permafrost contínuo, permafrost descontínuo ou mesmo esporádico. A zona de permafrost descontínuo depende de fatores estacionários (orientação da encosta, proteção térmica por um lago, uma floresta, etc.).
Em sua parte mais ao sul, a camada mais superficial do solo descongela-se no verão. Neste molisol ou camada ativa , durante a curta estação de crescimento, algumas plantas e organismos prosperam, enquanto nem as raízes nem os animais podem penetrar no verdadeiro permafrost.
Paisagem de polígonos de tundra: durante um período de degelo, destaca-se a rede de cunhas de gelo ( solo estruturado ).
Cunha de gelo seccional.
Solifluxion no arquipélago de Svalbard .
É a área da superfície que descongela no verão por condução de calor da superfície (aprofundamento da camada ativa). Varia de acordo com a altitude e a latitude, mas também no espaço e no tempo ao ritmo das glaciações e do aquecimento, às vezes repentinamente assim que a cobertura de neve recua e revela um solo escuro que captura o calor que o albedo de gelo e neve devolvia. o céu. Esta zona agora tem geralmente alguns centímetros a alguns decímetros de profundidade. No limite sul, onde é menos espesso, pode rapidamente se estender para o norte. Na zona norte, as construções são agora baseadas em estacas cravadas com vários metros de profundidade, sendo recomendável manter um espaço por baixo das casas.
Nos Alpes , o permafrost é encontrado acima de 2.500 metros em ubacs . Um degelo nessas áreas pode causar deslizamentos de terra significativos.
Na Suíça , o Escritório Federal para o Meio Ambiente (FOEN) publicou um mapa e uma lista atualizada das áreas habitadas sob risco específico. Os perigos de deslizamentos existem especialmente para as localidades que se situam no fundo dos vales. Entre eles está o município de Zermatt , rodeado por três seções de montanha que repousam sobre permafrost. A lista também menciona St. Moritz , Saas Balen e Kandersteg . A probabilidade de um grande evento acontecer aumenta à medida que o gelo derrete mais e mais. O risco não é apenas que grandes massas de rocha se rompam, mas que causem reações em cadeia que podem causar danos a áreas habitadas, como foi o caso no Cáucaso. Nesta região, em 2002, o colapso de uma rocha de alguns milhões de metros cúbicos arrastou consigo toda uma geleira, causando um gigantesco deslizamento que destruiu completamente um vale de mais de trinta e três quilômetros.
O derretimento do gelo do permafrost é susceptível de criar thermokarsts , fenômenos solifluxion e movimentos significativos do solo, o que preocupa porque muitas construções, bem como oleodutos são colocadas sem fundamentos sobre estes solos. Cidades inteiras são construídas sobre permafrost como Yakutsk repousando sobre trezentos metros de solo congelado e rochas, onde a temperatura média anual aumentou 2 ° C em trinta anos sem consequências observáveis em profundidade até o momento, de acordo com o Instituto Permafrost. esta cidade.
Mesmo que o solo não derreta, um aquecimento diferencial entre as camadas superficiais e profundas do solo ou entre os elementos mais ou menos ricos em água das camadas superiores do solo pode causar danos significativos por expansão diferencial.
O permafrost ártico, que contém 1,5 trilhão de toneladas de gases de efeito estufa, cerca de duas vezes mais do que na atmosfera, é considerado "uma bomba-relógio" . 40% do permafrost poderia derreter antes do XXI th século de acordo com um estudo britânico da Nature Climate Change 2017. Há um consenso científico de que os fenômenos poços colapso (como o da ilha de Herschel , no Canadá), bem como o mercúrio, o metano e Emissões de CO 2 aumentará, inclusive no inverno e aumentará ainda mais, mas o funcionamento no inverno (outubro-abril) do geoecossistema ártico (que é de grande importância para os modelos) ainda era muito mal compreendido para que possamos prever a data de cujo derretimento corre o risco de gerar efeitos climáticos e ecotoxicológicos potencialmente catastróficos.
De acordo com os índices disponíveis em 2019 , o permafrost canadense está derretendo com uma intensidade que não era esperada em algumas regiões até cerca de 2090; e em escala global, sua taxa de derretimento implica um risco “iminente” de fuga; esta é a conclusão de um estudo publicado emoutubro de 2019por membros da rede global permafrost na revista Nature Climate Change (outubro de 2019) Este relatório é baseado nos resultados do monitoramento de mais de 100 sítios árticos, concluindo que:
Além disso, o risco de incêndio na floresta boreal ( taiga ; o ecossistema ártico terrestre mais próximo da tundra) parece estar aumentando. Por exemplo, no Canadá, a área da taiga queimou globalmente desde 1960 (de 1.500 a 75.000 km 2 queimados dependendo do ano), com pico em julho. Por outro lado, a área de superfície dos incêndios parece ter diminuído ligeiramente no início dos anos 2000 (2000-2007).
O derretimento do permafrost ameaça muitas infraestruturas construídas em seu solo; está nomeadamente na origem do derrame de petróleo em Norilsk em 2020. De acordo com um estudo liderado por Jan Hjort, da Universidade de Oulu na Finlândia, publicado em 2018 na Nature Communications , “70% das infraestruturas localizadas nesta área são ameaçados de forma irreparável e quatro milhões de pessoas afetadas ” . Isso diz respeito em particular a Yakutsk , a maior cidade construída sobre permafrost, e a usina nuclear Bilibino .
Entre as soluções identificadas pela ONG Drawdown, recorrer ao aumento do pastoreio das estepes do permafrost é a solução mais eficaz a curto prazo para conter o derretimento do permafrost.
O descongelamento do permafrost permite que as bactérias cresçam e, à medida que o permafrost derrete, os resíduos orgânicos tornam-se acessíveis aos micróbios que produzem CO 2e metano. Assim, poderá emitir no futuro cerca de 1,5 bilhão de toneladas de gases de efeito estufa por ano.
É um círculo vicioso, pois os gases de efeito estufa aceleram o aquecimento global e o aquecimento global aumenta o degelo do permafrost. Isso é chamado de ciclo de feedback.
Uma equipe de pesquisadores do CNRS e da Université Laval na cidade de Quebec estudou este ciclo de feedback, o programa APT ( aceleração do degelo do permafrost ( "derretimento acelerado do permafrost" )), para avaliar a escala: a quantidade de carbono contido no permafrost é estimado em duas vezes maior que o presente na atmosfera; estimar a parte desse carbono que será liberado na atmosfera pelas bactérias é, portanto, essencial.
O permifrost total de fusão pode aumentar a temperatura global média de 1 para 12 ° C .
Acredita-se que o permafrost contém muitos vírus, esquecidos ou desconhecidos. Em 2014, o professor Jean-Michel Claverie e sua equipe descobriram dois vírus gigantes no permafrost, inofensivos para os humanos, que conseguiram reativar. Segundo Jean-Michel Claverie, “esta descoberta mostra que se somos capazes de ressuscitar vírus com 30.000 anos de idade, não há razão para que certos vírus que são muito mais incômodos para humanos, animais ou plantas não sobrevivam. mais de 30.000 anos ” . Em 2016, na Sibéria, 70-ano- velhos antraz esporos foram lançados do cadáver de um renas depois uma camada de permafrost derretido, causando a morte de uma criança e numerosos rebanhos de renas. De acordo com Philippe Charlier , um patologista forense e arqueo-antropólogo, "as duas cepas do bacilo estudado por cientistas voltou para o XVIII th e início XX th século" . Jean-Michel Claverie atribui esta tragédia ao aquecimento global , lembrando que “em 2016, a camada descongelada foi mais profunda do que nos anos anteriores” . Philippe Charlier acredita que "por enquanto, o ressurgimento está acontecendo localmente, mas pode se espalhar para todo o planeta" . Segundo o virologista Jean-Claude Manuguerra, “o risco pode vir de experiências humanas. O perigo seria poder reconstituir vírus desaparecidos de vírus mortos ” .
As costas e regiões da Sibéria, anteriormente desertas e acessíveis graças ao aquecimento global , contêm depósitos significativos de gás e petróleo, além de metais preciosos como ouro e diamantes. Seguindo a vontade política do presidente russo Vladimir Putin , minas de superfície, de três a quatro quilômetros de diâmetro e até um quilômetro de profundidade, foram abertas para explorar esses depósitos removendo o permafrost. O professor Jean-Michel Claverie levantou em 2016 que essa exploração leva ao manuseio de coisas às quais os humanos nunca foram expostos e acusa os operadores russos de não tomarem "nenhuma precaução bacteriológica" .
O degelo crescente do permafrost tem muitos efeitos nos ecossistemas e na paisagem: