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Permafrost

El permafrost (de perma-  ' permanente ' y frost ) es suelo o sedimento submarino que permanece continuamente por debajo de 0 °C (32 °F) durante dos años o más: el permafrost más antiguo había estado congelado continuamente durante unos 700.000 años. [1] Mientras que el permafrost más superficial tiene una extensión vertical de menos de un metro (3 pies), el más profundo es mayor de 1.500 m (4.900 pies). [2] De manera similar, el área de zonas individuales de permafrost puede limitarse a estrechas cumbres montañosas o extenderse a través de vastas regiones árticas . [3] El suelo debajo de los glaciares y las capas de hielo no suele definirse como permafrost, por lo que en la tierra, el permafrost generalmente se encuentra debajo de una llamada capa activa de suelo que se congela y se descongela según la estación. [4]

Alrededor del 15% del hemisferio norte o el 11% de la superficie global está cubierta de permafrost, [5] cubriendo un área total de alrededor de 18 millones de km2 ( 6,9 millones de millas cuadradas). [6] Esto incluye grandes áreas de Alaska , Canadá , Groenlandia y Siberia . También se encuentra en regiones de alta montaña, siendo la meseta tibetana un ejemplo destacado. Solo una minoría del permafrost existe en el hemisferio sur , donde se encuentra relegado a las laderas de las montañas como en los Andes de la Patagonia , los Alpes del Sur de Nueva Zelanda o las montañas más altas de la Antártida . [3] [1]

El permafrost contiene grandes cantidades de biomasa muerta que se han acumulado a lo largo de milenios sin haber tenido la oportunidad de descomponerse completamente y liberar su carbono , lo que convierte el suelo de la tundra en un sumidero de carbono . [3] A medida que el calentamiento global calienta el ecosistema, el suelo congelado se descongela y se calienta lo suficiente para que la descomposición comience de nuevo, acelerando el ciclo del carbono del permafrost . Dependiendo de las condiciones en el momento del deshielo, la descomposición puede liberar dióxido de carbono o metano , y estas emisiones de gases de efecto invernadero actúan como una retroalimentación del cambio climático . [7] [8] [9] Las emisiones del deshielo del permafrost tendrán un impacto suficiente en el clima para afectar los presupuestos globales de carbono . Es difícil predecir con precisión la cantidad de gases de efecto invernadero que libera el permafrost debido a que los diferentes procesos de deshielo aún son inciertos. Existe un acuerdo generalizado de que las emisiones serán menores que las emisiones causadas por los humanos y no lo suficientemente grandes como para provocar un calentamiento descontrolado . [10] En cambio, las emisiones anuales del permafrost probablemente sean comparables con las emisiones globales derivadas de la deforestación , o con las emisiones anuales de países grandes como Rusia , Estados Unidos o China . [11]

Además de su impacto climático, el deshielo del permafrost conlleva más riesgos. El suelo que antes estaba congelado suele contener suficiente hielo como para que, cuando se descongela, se supere de repente la saturación hidráulica , por lo que el suelo se desplaza considerablemente e incluso puede derrumbarse por completo. Muchos edificios y otras infraestructuras se construyeron sobre permafrost cuando estaba congelado y estable, por lo que son vulnerables al derrumbe si se descongela. [12] Se estima que casi el 70% de dichas infraestructuras estarán en riesgo en 2050, y que los costos asociados podrían ascender a decenas de miles de millones de dólares en la segunda mitad del siglo. [13] Además, en el permafrost hay entre 13.000 y 20.000 lugares contaminados con desechos tóxicos , [14] así como los depósitos naturales de mercurio , [15] que pueden filtrarse y contaminar el medio ambiente a medida que avanza el calentamiento. [16] Por último, se han planteado preocupaciones sobre la posibilidad de que los microorganismos patógenos sobrevivan al deshielo y contribuyan a futuras pandemias . [17] [18] Sin embargo, esto se considera poco probable, [19] [20] y una revisión científica sobre el tema describe los riesgos como "generalmente bajos". [21]

Clasificación y extensión

Perfil de temperatura del permafrost. El permafrost ocupa la zona media, con la capa activa encima, mientras que la actividad geotérmica mantiene la capa más baja por encima del punto de congelación. La línea vertical de 0 °C o 32 °F denota la temperatura media anual que es crucial para el límite superior e inferior de la zona de permafrost, mientras que las líneas rojas representan los cambios de temperatura estacionales y las temperaturas extremas estacionales. Las líneas curvas continuas en la parte superior muestran las temperaturas máximas y mínimas estacionales en la capa activa, mientras que la línea roja de puntos a continua representa el perfil de temperatura media con la profundidad del suelo en una región de permafrost.

El permafrost es suelo , roca o sedimento que está congelado durante más de dos años consecutivos. En la práctica, esto significa que el permafrost se produce a una temperatura media anual de −2 °C (28,4 °F) o inferior. En las regiones más frías, la profundidad del permafrost continuo puede superar los 1.400 m (4.600 pies). [22] Normalmente existe debajo de la llamada capa activa , que se congela y se descongela anualmente, y por lo tanto puede sustentar el crecimiento de las plantas, ya que las raíces solo pueden afianzarse en el suelo descongelado. [2] El espesor de la capa activa se mide durante su extensión máxima al final del verano: [23] a partir de 2018, el espesor promedio en el hemisferio norte es de ~145 centímetros (4,76 pies), pero existen diferencias regionales significativas. El noreste de Siberia , Alaska y Groenlandia tienen el permafrost más sólido con la menor extensión de capa activa (menos de 50 centímetros (1,6 pies) en promedio, y a veces solo 30 centímetros (0,98 pies)), mientras que el sur de Noruega y la meseta de Mongolia son las únicas áreas donde la capa activa promedio es más profunda que 600 centímetros (20 pies), con el récord de 10 metros (33 pies). [24] [25] La frontera entre la capa activa y el permafrost en sí a veces se llama tabla de permafrost. [26]

Alrededor del 15% de la tierra del hemisferio norte que no está completamente cubierta de hielo está directamente subyacente al permafrost; el 22% se define como parte de una zona o región de permafrost. [5] Esto se debe a que solo un poco más de la mitad de esta área se define como una zona de permafrost continua, donde el 90%–100% de la tierra está subyacente al permafrost. Alrededor del 20% se define en cambio como permafrost discontinuo, donde la cobertura está entre el 50% y el 90%. Finalmente, el <30% restante de las regiones de permafrost consiste en áreas con una cobertura del 10%–50%, que se definen como zonas de permafrost esporádicas, y algunas áreas que tienen parches aislados de permafrost que cubren el 10% o menos de su área. [27] [28] : 435  La mayor parte de esta área se encuentra en Siberia, el norte de Canadá, Alaska y Groenlandia. Debajo de la capa activa, las oscilaciones anuales de temperatura del permafrost se vuelven más pequeñas con la profundidad. La mayor profundidad del permafrost se encuentra justo antes del punto en el que el calor geotérmico mantiene una temperatura por encima del punto de congelación. Por encima de ese límite inferior puede haber permafrost con una temperatura anual constante: "permafrost isotérmico". [29]

Continuidad de la cobertura

El permafrost se forma típicamente en cualquier clima donde la temperatura media anual del aire es inferior al punto de congelación del agua. Se encuentran excepciones en los bosques boreales húmedos , como en el norte de Escandinavia y la parte nororiental de la Rusia europea al oeste de los Urales , donde la nieve actúa como una manta aislante. Las áreas glaciares también pueden ser excepciones. Dado que todos los glaciares se calientan en su base por el calor geotérmico, los glaciares templados , que están cerca del punto de fusión por presión en todo momento, pueden tener agua líquida en la interfaz con el suelo y, por lo tanto, están libres de permafrost subyacente. [30] Las anomalías de frío "fósil" en el gradiente geotérmico en áreas donde se desarrolló permafrost profundo durante el Pleistoceno persisten hasta varios cientos de metros. Esto es evidente a partir de las mediciones de temperatura en pozos de América del Norte y Europa. [31]

Permafrost discontinuo

Excavación de permafrost rico en hielo con un martillo neumático en Alaska .

La temperatura subterránea varía menos de una estación a otra que la temperatura del aire, y las temperaturas medias anuales tienden a aumentar con la profundidad debido al gradiente geotérmico de la corteza. Por lo tanto, si la temperatura media anual del aire es solo ligeramente inferior a 0 °C (32 °F), el permafrost se formará solo en lugares protegidos (generalmente con una orientación norte o sur , en los hemisferios norte y sur respectivamente), creando un permafrost discontinuo. Por lo general, el permafrost permanecerá discontinuo en un clima donde la temperatura media anual de la superficie del suelo se encuentra entre −5 y 0 °C (23 y 32 °F). En las áreas de hibernación húmeda mencionadas anteriormente, puede que ni siquiera haya permafrost discontinuo hasta −2 °C (28 °F). El permafrost discontinuo suele dividirse en permafrost discontinuo extenso, donde el permafrost cubre entre el 50 y el 90 por ciento del paisaje y generalmente se encuentra en áreas con temperaturas medias anuales entre -2 y -4 °C (28 y 25 °F), y permafrost esporádico, donde la cobertura de permafrost es inferior al 50 por ciento del paisaje y normalmente se presenta a temperaturas medias anuales entre 0 y -2 °C (32 y 28 °F). [32]

En la ciencia del suelo, la zona de permafrost esporádico se abrevia SPZ y la zona de permafrost discontinuo extenso DPZ . [33] Las excepciones ocurren en Siberia y Alaska no glaciadas , donde la profundidad actual del permafrost es una reliquia de las condiciones climáticas durante las eras glaciales, donde los inviernos eran hasta 11 °C (20 °F) más fríos que los de hoy.

Permafrost continuo

A temperaturas medias anuales de la superficie del suelo por debajo de -5 °C (23 °F), la influencia de la orientación nunca puede ser suficiente para descongelar el permafrost y se forma una zona de permafrost continuo (abreviada como CPZ ). Una línea de permafrost continuo en el hemisferio norte [35] representa la frontera más meridional donde la tierra está cubierta por permafrost continuo o hielo glacial. La línea de permafrost continuo varía alrededor del mundo hacia el norte o hacia el sur debido a los cambios climáticos regionales. En el hemisferio sur , la mayor parte de la línea equivalente caería dentro del Océano Austral si hubiera tierra allí. La mayor parte del continente antártico está cubierto por glaciares, bajo los cuales gran parte del terreno está sujeto a fusión basal . [36] La tierra expuesta de la Antártida está sustancialmente cubierta de permafrost, [37] parte del cual está sujeto al calentamiento y descongelación a lo largo de la costa. [38]

Permafrost alpino

En los hemisferios norte y sur , hay una serie de elevaciones lo suficientemente frías como para que exista un suelo perennemente congelado: algunos de los ejemplos más conocidos son las Montañas Rocosas canadienses , los Alpes europeos , el Himalaya y el Tien Shan . En general, se ha descubierto que el permafrost alpino extenso requiere una temperatura media anual del aire de -3 °C (27 °F), aunque esto puede variar según la topografía local , y se sabe que algunas áreas montañosas tienen permafrost de -1 °C (30 °F). También es posible que el permafrost alpino subterráneo esté cubierto por un suelo más cálido que sustente la vegetación. [39]

Cambios en la extensión y estructura del permafrost submarino entre el Último Máximo Glacial y la actualidad. [6]

El permafrost alpino es particularmente difícil de estudiar, y los esfuerzos de investigación sistemática no comenzaron hasta la década de 1970. [39] En consecuencia, siguen existiendo incertidumbres sobre su geografía. Tan recientemente como en 2009, se había descubierto permafrost en una nueva área: el pico más alto de África, el monte Kilimanjaro (4.700 m (15.400 pies) sobre el nivel del mar y aproximadamente 3° al sur del ecuador ). [40] En 2014, una colección de estimaciones regionales de la extensión del permafrost alpino había establecido una extensión global de 3.560.000 km2 ( 1.370.000 millas cuadradas). [34] Sin embargo, para 2014, el permafrost alpino en los Andes no había sido completamente cartografiado, [41] aunque su extensión se ha modelado para evaluar la cantidad de agua atrapada en estas áreas. [42]

Permafrost submarino

El permafrost submarino se encuentra debajo del lecho marino y existe en las plataformas continentales de las regiones polares. [2] Estas áreas se formaron durante la última Edad de Hielo , cuando una porción más grande del agua de la Tierra estaba atrapada en capas de hielo en la tierra y cuando los niveles del mar eran bajos. A medida que las capas de hielo se derritieron para convertirse nuevamente en agua de mar durante el retroceso glaciar del Holoceno , el permafrost costero se convirtió en plataformas sumergidas en condiciones límite relativamente cálidas y saladas, en comparación con el permafrost superficial. Desde entonces, estas condiciones llevaron a la disminución gradual y continua de la extensión del permafrost submarino. [6] Sin embargo, su presencia sigue siendo una consideración importante para el "diseño, construcción y operación de instalaciones costeras, estructuras fundadas en el lecho marino, islas artificiales , tuberías submarinas y pozos perforados para exploración y producción". [43] El permafrost submarino también puede recubrir depósitos de clatrato de metano , que alguna vez se especuló que serían un importante punto de inflexión climático en lo que se conocía como la hipótesis del cañón de clatrato , pero que ahora ya no se cree que desempeñen ningún papel en el cambio climático proyectado. [44]

Extensión anterior del permafrost

En el Último Máximo Glacial , el permafrost continuo cubría un área mucho mayor que la actual, abarcando toda la Europa libre de hielo al sur hasta aproximadamente Szeged (sureste de Hungría ) y el Mar de Azov (entonces tierra firme) [45] y el este de Asia al sur hasta la actual Changchun y Abashiri . [46] En América del Norte, solo existía un cinturón extremadamente estrecho de permafrost al sur de la capa de hielo en aproximadamente la latitud de Nueva Jersey a través del sur de Iowa y el norte de Missouri , pero el permafrost era más extenso en las regiones occidentales más secas donde se extendía hasta la frontera sur de Idaho y Oregón . [47] En el hemisferio sur , hay alguna evidencia de permafrost anterior de este período en el centro de Otago y la Patagonia argentina , pero probablemente era discontinuo y está relacionado con la tundra. El permafrost alpino también se produjo en Drakensberg durante los máximos glaciares por encima de unos 3000 metros (9840 pies). [48] ​​[49]

Manifestaciones

Profundidad de la base

El permafrost se extiende hasta una profundidad base donde el calor geotérmico de la Tierra y la temperatura media anual en la superficie alcanzan una temperatura de equilibrio de 0 °C (32 °F). [51] Esta profundidad base del permafrost puede variar enormemente: es menos de un metro (3 pies) en las áreas donde es más superficial, [2] pero alcanza los 1.493 m (4.898 pies) en las cuencas del norte de los ríos Lena y Yana en Siberia . [22] Los cálculos indican que el tiempo de formación del permafrost se ralentiza mucho más allá de los primeros metros. Por ejemplo, se necesitaron más de medio millón de años para formar el permafrost profundo subyacente a la bahía de Prudhoe, Alaska , un período de tiempo que se extiende a lo largo de varios ciclos glaciares e interglaciares del Pleistoceno . [50] : 18 

La profundidad de la base se ve afectada por la geología subyacente, y en particular por la conductividad térmica , que es menor para el permafrost en el suelo que en el lecho rocoso . [51] Una conductividad más baja hace que el permafrost se vea menos afectado por el gradiente geotérmico , que es la tasa de aumento de la temperatura con respecto al aumento de la profundidad en el interior de la Tierra. Ocurre cuando la energía térmica interna de la Tierra se genera por la desintegración radiactiva de isótopos inestables y fluye hacia la superficie por conducción a una tasa de ~47 teravatios (TW). [52] Lejos de los límites de las placas tectónicas, esto es equivalente a un flujo de calor promedio de 25–30 °C/km (124–139 ​​°F/mi) cerca de la superficie. [53]

Enorme hielo terrestre

Ejemplo etiquetado de un enorme depósito de hielo enterrado en la isla Bylot , Canadá. [54]

Cuando el contenido de hielo de un permafrost supera el 250 por ciento (hielo a suelo seco por masa) se clasifica como hielo masivo. Los cuerpos de hielo masivos pueden variar en composición, en cada gradación concebible, desde lodo helado hasta hielo puro. Los lechos de hielo masivos tienen un espesor mínimo de al menos 2 m y un diámetro corto de al menos 10 m. [55] Las primeras observaciones registradas en América del Norte de este fenómeno fueron realizadas por científicos europeos en Canning River (Alaska) en 1919. [56] La literatura rusa proporciona una fecha anterior de 1735 y 1739 durante la Gran Expedición del Norte de P. Lassinius y Khariton Laptev , respectivamente. Investigadores rusos, incluidos IA Lopatin, B. Khegbomov, S. Taber y G. Beskow, también habían formulado las teorías originales para la inclusión de hielo en suelos congelados. [57]

Si bien hay cuatro categorías de hielo en el permafrost (hielo de poro, cuñas de hielo (también conocido como hielo de vena), hielo superficial enterrado y hielo intrasedimental (a veces también llamado hielo constitucional [57] ), solo los dos últimos tienden a ser lo suficientemente grandes como para calificar como hielo terrestre masivo. [58] [26] Estos dos tipos generalmente ocurren por separado, pero pueden encontrarse juntos, como en la costa de Tuktoyaktuk en el oeste del Ártico de Canadá , donde se encuentran los restos de la capa de hielo Laurentide . [59]

El hielo superficial enterrado puede derivar de nieve, hielo marino o lacustre congelado , aufeis (hielo de río varado) e incluso hielo glacial enterrado de las antiguas capas de hielo del Pleistoceno . Estos últimos tienen un enorme valor para la investigación paleoglaciológica, pero incluso a partir de 2022, se desconoce la extensión y el volumen totales de dicho hielo antiguo enterrado. [60] Los sitios notables con depósitos de hielo antiguos conocidos incluyen el valle del río Yenisei en Siberia , Rusia, así como Banks y la isla Bylot en Nunavut y los Territorios del Noroeste de Canadá . [61] [62] [54] Se sabe que algunos de los restos de capas de hielo enterradas albergan lagos termokarst . [60]

El hielo intrasedimental o constitucional ha sido ampliamente observado y estudiado en todo Canadá. Se forma cuando las aguas subterráneas se congelan en el lugar y se subdivide en hielo intrusivo, de inyección y segregacional. Este último es el tipo dominante, formado después de la diferenciación cristalizacional en sedimentos húmedos , que ocurre cuando el agua migra al frente de congelación bajo la influencia de las fuerzas de van der Waals . [56] [55] [58] Este es un proceso lento, que ocurre principalmente en limos con salinidad inferior al 20% del agua de mar : los sedimentos de limo con mayor salinidad y los sedimentos de arcilla, en cambio, tienen movimiento de agua antes de la formación de hielo dominado por procesos reológicos . En consecuencia, se necesitan entre 1 y 1000 años para formar hielo intrasedimental en los 2,5 metros superiores de sedimentos de arcilla, pero entre 10 y 10 000 años para sedimentos de turba y entre 1 000 y 1 000 000 de años para sedimentos de limo. [26]

Pared de acantilado de un deshielo retrógrado ubicado en la costa sur de la isla Herschel , dentro de un muro de aproximadamente 22 metros (72 pies) por 1.300 metros (4.300 pies).

Formas del relieve

Los procesos de permafrost, como la contracción térmica que genera grietas que eventualmente se convierten en cuñas de hielo y la solifluxión (movimiento gradual del suelo por la pendiente a medida que se congela y descongela repetidamente) a menudo conducen a la formación de polígonos de suelo, anillos, escalones y otras formas de suelo estampado que se encuentran en áreas árticas, periglaciares y alpinas. [63] [64] En áreas de permafrost ricas en hielo, el derretimiento del hielo del suelo inicia accidentes geográficos termokársticos como lagos termokársticos , derrumbes de deshielo, cárcavas de erosión térmica y desprendimientos de capas activas. [65] [66] En particular, el permafrost inusualmente profundo en los páramos y ciénagas del Ártico a menudo atrae agua de deshielo en estaciones más cálidas, que se acumula y se congela para formar lentes de hielo , y el suelo circundante comienza a sobresalir hacia afuera en una pendiente. Esto puede eventualmente resultar en la formación de formas terrestres de gran escala alrededor de este núcleo de permafrost, como palsas – montículos de turba largos (15–150 m (49–492 pies)), anchos (10–30 m (33–98 pies)) pero poco profundos (<1–6 m (3 pies 3 pulgadas – 19 pies 8 pulgadas) de alto) – y los pingos aún más grandes , que pueden tener 3–70 m (10–230 pies) de alto y 30–1,000 m (98–3,281 pies) de diámetro . [67] [68]

Ecología

Un complejo de mesetas de turba al sur de Fort Simpson , Territorios del Noroeste .

Sólo las plantas con raíces poco profundas pueden sobrevivir en presencia de permafrost. La pícea negra tolera zonas de enraizamiento limitadas y domina la flora donde el permafrost es extenso. Del mismo modo, las especies animales que viven en guaridas y madrigueras tienen su hábitat limitado por el permafrost, y estas limitaciones también tienen un impacto secundario en las interacciones entre las especies dentro del ecosistema . [69]

Grietas que se forman en los bordes del pantano de permafrost de Storflaket en Suecia.

Aunque el suelo de permafrost está congelado, no es completamente inhóspito para los microorganismos , aunque sus números pueden variar ampliamente, típicamente de 1 a 1000 millones por gramo de suelo. [70] [71] El ciclo del carbono del permafrost (ciclo del carbono ártico) se ocupa de la transferencia de carbono desde los suelos de permafrost a la vegetación terrestre y los microbios, a la atmósfera, de vuelta a la vegetación y finalmente de vuelta a los suelos de permafrost a través del entierro y la sedimentación debido a procesos criogénicos. Parte de este carbono se transfiere al océano y otras partes del globo a través del ciclo global del carbono. El ciclo incluye el intercambio de dióxido de carbono y metano entre los componentes terrestres y la atmósfera, así como la transferencia de carbono entre la tierra y el agua como metano, carbono orgánico disuelto , carbono inorgánico disuelto , carbono inorgánico particulado y carbono orgánico particulado . [72]

La mayoría de las bacterias y hongos que se encuentran en el permafrost no se pueden cultivar en el laboratorio, pero la identidad de los microorganismos se puede revelar mediante técnicas basadas en el ADN . Por ejemplo, el análisis de los genes 16S rRNA de muestras de permafrost del Pleistoceno tardío en las tierras bajas de Kolyma , en Siberia oriental, reveló ocho filotipos , que pertenecían a los filos Actinomycetota y Pseudomonadota . [73] En 2016, se descubrió que "Muot-da-Barba-Peider", un sitio de permafrost alpino en el este de Suiza, albergaba una comunidad microbiana diversa. Los grupos de bacterias prominentes incluían los filos Acidobacteriota , Actinomycetota , AD3, Bacteroidota , Chloroflexota , Gemmatimonadota , OD1, Nitrospirota , Planctomycetota , Pseudomonadota y Verrucomicrobiota , además de hongos eucariotas como Ascomycota , Basidiomycota y Zygomycota . En las especies que viven actualmente, los científicos observaron una variedad de adaptaciones para condiciones bajo cero, incluidos procesos metabólicos reducidos y anaeróbicos. [74]

Construcción sobre permafrost

Sólo hay dos grandes ciudades en el mundo construidas en áreas de permafrost continuo (donde el suelo congelado forma una capa ininterrumpida, bajo cero) y ambas están en Rusia: Norilsk en el Krai de Krasnoyarsk y Yakutsk en la República de Sakha . [75] Construir sobre permafrost es difícil porque el calor del edificio (o tubería ) puede extenderse al suelo, descongelándolo. A medida que el contenido de hielo se convierte en agua, la capacidad del suelo para proporcionar soporte estructural se debilita, hasta que el edificio se desestabiliza. Por ejemplo, durante la construcción del Ferrocarril Transiberiano , un complejo industrial de máquinas de vapor construido en 1901 comenzó a desmoronarse al mes de comenzar a funcionar por estas razones. [76] : 47  Además, no hay agua subterránea disponible en un área con permafrost subyacente. Cualquier asentamiento o instalación importante necesita hacer algún arreglo alternativo para obtener agua. [75] [76] : 25 

Una solución común es colocar cimientos sobre pilotes de madera , una técnica iniciada por el ingeniero soviético Mikhail Kim en Norilsk. [77] Sin embargo, el cambio de fricción inducido por el calentamiento en los pilotes aún puede causar movimiento por fluencia , incluso cuando el suelo permanece congelado. [78] El Instituto de Permafrost Melnikov en Yakutsk descubrió que los cimientos de los pilotes deberían extenderse hasta 15 metros (49 pies) para evitar el riesgo de hundimiento de los edificios. A esta profundidad, la temperatura no cambia con las estaciones y se mantiene en aproximadamente -5 °C (23 °F). [79]

Otros dos enfoques son construir sobre una extensa plataforma de grava (generalmente de 1 a 2 m (3 pies 3 pulgadas - 6 pies 7 pulgadas) de espesor); o usar tubos de calor de amoníaco anhidro . [80] El sistema de oleoducto Trans-Alaska utiliza tubos de calor integrados en soportes verticales para evitar que el oleoducto se hunda y el ferrocarril Qingzang en el Tíbet emplea una variedad de métodos para mantener el suelo fresco, ambos en áreas con suelo susceptible a las heladas . El permafrost puede requerir recintos especiales para los servicios públicos enterrados, llamados " utilidores ". [81]

Impactos del cambio climático

Permafrost ártico recientemente descongelado y erosión costera en el mar de Beaufort, océano Ártico, cerca de Point Lonely, Alaska, en 2013.

Aumento del espesor de la capa activa

A nivel mundial, el permafrost se calentó alrededor de 0,3 °C (0,54 °F) entre 2007 y 2016, y se observó un calentamiento más fuerte en la zona de permafrost continuo en relación con la zona discontinua. El calentamiento observado fue de hasta 3 °C (5,4 °F) en partes del norte de Alaska (principios de la década de 1980 a mediados de la década de 2000) y de hasta 2 °C (3,6 °F) en partes del norte europeo ruso (1970-2020). Este calentamiento provoca inevitablemente el deshielo del permafrost: el espesor de la capa activa ha aumentado en el Ártico europeo y ruso a lo largo del siglo XXI y en áreas de gran altitud en Europa y Asia desde la década de 1990. [83] : 1237 

Entre 2000 y 2018, el espesor promedio de la capa activa aumentó de ~127 centímetros (4,17 pies) a ~145 centímetros (4,76 pies), a una tasa anual promedio de ~0,65 centímetros (0,26 pulgadas). [24]

En Yukón , la zona de permafrost continuo podría haberse desplazado 100 kilómetros (62 millas) hacia el polo desde 1899, pero los registros precisos solo se remontan a 30 años. La extensión del permafrost submarino también está disminuyendo; a partir de 2019, aproximadamente el 97% del permafrost debajo de las plataformas de hielo del Ártico se está volviendo más cálido y más delgado. [84] [10] : 1281 

Basándose en el alto grado de acuerdo entre las proyecciones de los modelos, la comprensión fundamental de los procesos y la evidencia paleoclimática, es prácticamente seguro que la extensión y el volumen del permafrost seguirán disminuyendo a medida que el clima global se calienta, y que la magnitud de las pérdidas estará determinada por la magnitud del calentamiento. [83] : 1283 

El deshielo del permafrost está asociado con una amplia gama de problemas, y la Asociación Internacional de Permafrost (IPA) existe para ayudar a abordarlos. Convoca Conferencias Internacionales sobre Permafrost y mantiene la Red Terrestre Global para el Permafrost , que lleva a cabo proyectos especiales como la preparación de bases de datos, mapas, bibliografías y glosarios, y coordina programas y redes de campo internacionales. [85]

Retroalimentación sobre el cambio climático

Turberas de permafrost (un subconjunto más pequeño y rico en carbono de las áreas de permafrost) bajo distintos grados de calentamiento global y las emisiones resultantes como fracción de las emisiones antropogénicas necesarias para causar ese grado de calentamiento. [86]

A medida que el calentamiento reciente profundiza la capa activa sujeta al deshielo del permafrost, esto expone el carbono anteriormente almacenado a procesos biogénicos que facilitan su entrada a la atmósfera como dióxido de carbono y metano . [11] Debido a que las emisiones de carbono del deshielo del permafrost contribuyen al mismo calentamiento que facilita el deshielo, es un ejemplo bien conocido de una retroalimentación positiva del cambio climático . [87] El deshielo del permafrost a veces se incluye como uno de los principales puntos de inflexión en el sistema climático debido a la exhibición de umbrales locales y su irreversibilidad efectiva. [88] Sin embargo, si bien existen procesos que se autoperpetúan que se aplican a escala local o regional, se debate si cumple con la definición estricta de un punto de inflexión global, ya que en conjunto el deshielo del permafrost es gradual con el calentamiento. [89]

En la región circumpolar del norte, el permafrost contiene materia orgánica equivalente a 1400–1650 mil millones de toneladas de carbono puro, que se acumuló durante miles de años. Esta cantidad equivale a casi la mitad de todo el material orgánico en todos los suelos , [90] [11] y es aproximadamente el doble del contenido de carbono de la atmósfera , o alrededor de cuatro veces mayor que las emisiones humanas de carbono entre el comienzo de la Revolución Industrial y 2011. [91] Además, la mayor parte de este carbono (~1,035 mil millones de toneladas) está almacenado en lo que se define como el permafrost cercano a la superficie, a no más de 3 metros (9,8 pies) debajo de la superficie. [90] [11] Sin embargo, se espera que solo una fracción de este carbono almacenado ingrese a la atmósfera. [92] En general, se espera que el volumen de permafrost en los 3 m superiores del suelo disminuya alrededor de un 25% por cada 1 °C (1,8 °F) de calentamiento global, [83] : 1283  pero incluso bajo el escenario RCP8.5 asociado con más de 4 °C (7,2 °F) de calentamiento global para fines del siglo XXI, [93] se espera que entre el 5% y el 15% del carbono del permafrost se pierda "a lo largo de décadas y siglos". [11]

La cantidad exacta de carbono que se liberará debido al calentamiento en un área determinada de permafrost depende de la profundidad del deshielo, el contenido de carbono dentro del suelo descongelado, los cambios físicos en el medio ambiente y la actividad microbiana y vegetal en el suelo. [94] Cabe destacar que las estimaciones de la liberación de carbono por sí solas no representan completamente el impacto del deshielo del permafrost en el cambio climático. Esto se debe a que el carbono puede liberarse a través de la respiración aeróbica o anaeróbica , que resulta en emisiones de dióxido de carbono (CO 2 ) o metano (CH 4 ), respectivamente. Si bien el metano dura menos de 12 años en la atmósfera, su potencial de calentamiento global es alrededor de 80 veces mayor que el del CO 2 durante un período de 20 años y aproximadamente 28 veces mayor durante un período de 100 años. [95] [96] Si bien sólo una pequeña fracción del carbono del permafrost entrará en la atmósfera en forma de metano, esas emisiones causarán entre el 40 y el 70% del calentamiento total causado por el deshielo del permafrost durante el siglo XXI. Gran parte de la incertidumbre sobre el alcance final de las emisiones de metano del permafrost se debe a la dificultad de dar cuenta de los procesos de deshielo abrupto descubiertos recientemente, que a menudo aumentan la fracción de metano emitido sobre el dióxido de carbono en comparación con los procesos de deshielo gradual habituales. [97] [11]

Estanques de deshielo del permafrost en turberas de la bahía de Hudson , Canadá, en 2008. [98]

Otro factor que complica las proyecciones de las emisiones de carbono del permafrost es el "enverdecimiento" en curso del Ártico. A medida que el cambio climático calienta el aire y el suelo, la región se vuelve más hospitalaria para las plantas, incluidos los arbustos y árboles más grandes que antes no podían sobrevivir allí. Por lo tanto, el Ártico está perdiendo cada vez más de sus biomas de tundra , pero gana más plantas, que proceden a absorber más carbono. Algunas de las emisiones causadas por el deshielo del permafrost se compensarán con este mayor crecimiento de las plantas, pero la proporción exacta es incierta. Se considera muy poco probable que este reverdecimiento pueda compensar todas las emisiones derivadas del deshielo del permafrost durante el siglo XXI, y aún menos probable que pueda seguir el ritmo de esas emisiones después del siglo XXI. [11] Además, el cambio climático también aumenta el riesgo de incendios forestales en el Ártico, que pueden acelerar sustancialmente las emisiones de carbono del permafrost. [87] [99]

Impacto en las temperaturas globales

Nueve escenarios probables de emisiones de gases de efecto invernadero a partir del deshielo del permafrost durante el siglo XXI, que muestran una respuesta limitada, moderada e intensa de las emisiones de CO 2 y CH 4 a las trayectorias de concentración representativas de emisiones bajas, medias y altas . La barra vertical utiliza las emisiones de grandes países seleccionados como comparación: el lado derecho de la escala muestra sus emisiones acumuladas desde el inicio de la Revolución Industrial , mientras que el lado izquierdo muestra las emisiones acumuladas de cada país para el resto del siglo XXI si se mantuvieran sin cambios con respecto a sus niveles de 2019. [11]

En total, se espera que las emisiones acumuladas de gases de efecto invernadero del deshielo del permafrost sean menores que las emisiones antropogénicas acumuladas, pero aún así sustanciales a escala mundial, y algunos expertos las comparan con las emisiones causadas por la deforestación . [11] El Sexto Informe de Evaluación del IPCC estima que el dióxido de carbono y el metano liberados por el permafrost podrían ascender al equivalente de 14 a 175 mil millones de toneladas de dióxido de carbono por cada 1 °C (1,8 °F) de calentamiento. [83 ] : 1237  A modo de comparación, en 2019, las emisiones antropogénicas anuales de dióxido de carbono solo ascendieron a alrededor de 40 mil millones de toneladas. [83] : 1237  Una importante revisión publicada en el año 2022 concluyó que si se lograba el objetivo de prevenir 2 °C (3,6 °F) de calentamiento, entonces las emisiones anuales promedio del permafrost a lo largo del siglo XXI serían equivalentes a las emisiones anuales de Rusia en 2019. En el escenario RCP4.5, considerado cercano a la trayectoria actual y donde el calentamiento se mantiene ligeramente por debajo de los 3 °C (5,4 °F), las emisiones anuales del permafrost serían comparables a las emisiones del año 2019 de Europa Occidental o los Estados Unidos, mientras que en el escenario de alto calentamiento global y respuesta de retroalimentación del permafrost en el peor de los casos, se acercarían a las emisiones del año 2019 de China. [11]

Menos estudios han intentado describir el impacto directamente en términos de calentamiento. Un artículo de 2018 estimó que si el calentamiento global se limitaba a 2 °C (3,6 °F), el deshielo gradual del permafrost agregaría alrededor de 0,09 °C (0,16 °F) a las temperaturas globales para 2100, [100] mientras que una revisión de 2022 concluyó que cada 1 °C (1,8 °F) de calentamiento global causaría 0,04 °C (0,072 °F) y 0,11 °C (0,20 °F) de deshielo abrupto para el año 2100 y 2300. Alrededor de 4 °C (7,2 °F) de calentamiento global, podría ocurrir un colapso abrupto (alrededor de 50 años) y generalizado de las áreas de permafrost, lo que resultaría en un calentamiento adicional de 0,2–0,4 °C (0,36–0,72 °F). [88] [101]

Inestabilidad del suelo inducida por el deshielo

Erosión costera grave en la costa del océano Ártico de Alaska .

A medida que el agua se drena o se evapora, la estructura del suelo se debilita y, a veces, se vuelve viscosa hasta que recupera su fuerza con la disminución del contenido de humedad. Un signo visible de la degradación del permafrost es el desplazamiento aleatorio de los árboles de su orientación vertical en las áreas de permafrost. [102] El calentamiento global ha aumentado las perturbaciones de las pendientes de permafrost y los suministros de sedimentos a los sistemas fluviales, lo que resulta en aumentos excepcionales en los sedimentos de los ríos. [103] Por otro lado, la perturbación de suelos anteriormente duros aumenta el drenaje de los reservorios de agua en los humedales del norte . Esto puede secarlos y comprometer la supervivencia de las plantas y los animales acostumbrados al ecosistema de humedales. [104]

En las altas montañas, gran parte de la estabilidad estructural se puede atribuir a los glaciares y al permafrost. [105] A medida que el clima se calienta, el permafrost se descongela, lo que disminuye la estabilidad de las pendientes y aumenta la tensión a través de la acumulación de presión de agua intersticial , lo que en última instancia puede conducir al colapso de las pendientes y a desprendimientos de rocas . [106] [107] Durante el siglo pasado, se ha registrado un número cada vez mayor de eventos de colapso de pendientes de rocas alpinas en cadenas montañosas de todo el mundo, y algunos se han atribuido al deshielo del permafrost inducido por el cambio climático. El deslizamiento de tierra de Val Pola de 1987 que mató a 22 personas en los Alpes italianos se considera un ejemplo de ello. [108] En 2002, se atribuyeron a la inestabilidad de laderas en el permafrost de alta montaña desprendimientos masivos de rocas y hielo (hasta 11,8 millones de m 3 ), terremotos (hasta 3,9 Richter ), inundaciones (hasta 7,8 millones de m 3 de agua) y flujos rápidos de roca y hielo a grandes distancias (hasta 7,5 km a 60 m/s). [109]

Descongelamiento del permafrost en la isla Herschel , Canadá, 2013.

El deshielo del permafrost también puede provocar la formación de lóbulos de escombros congelados (FDL), que se definen como "deslizamientos de tierra de movimiento lento compuestos de tierra, rocas, árboles y hielo". [110] Este es un problema notable en la cordillera Brooks del sur de Alaska , donde algunos FDL midieron más de 100 m (110 yd) de ancho, 20 m (22 yd) de alto y 1000 m (1100 yd) de largo en 2012. [111] [112] A diciembre de 2021, se identificaron 43 lóbulos de escombros congelados en la cordillera Brooks del sur, donde podrían amenazar potencialmente tanto al corredor del Sistema de Oleoductos Trans Alaska (TAPS) como a la autopista Dalton , que es el principal enlace de transporte entre el interior de Alaska y la vertiente norte de Alaska . [113]

Infraestructura

Mapa del riesgo probable para la infraestructura debido al deshielo del permafrost que se espera que ocurra en 2050. [114]

En 2021, hay 1162 asentamientos ubicados directamente sobre el permafrost del Ártico, que albergan a unos 5 millones de personas. Para 2050, se espera que la capa de permafrost debajo del 42% de estos asentamientos se descongele, lo que afectará a todos sus habitantes (actualmente 3,3 millones de personas). [115] En consecuencia, una amplia gama de infraestructuras en áreas de permafrost se ve amenazada por el deshielo. [12] [116] : 236  Para 2050, se estima que casi el 70% de la infraestructura global ubicada en las áreas de permafrost estaría en alto riesgo de descongelación del permafrost, incluido el 30-50% de la infraestructura "crítica". Los costos asociados podrían alcanzar decenas de miles de millones de dólares para la segunda mitad del siglo. [13] Se proyecta que la reducción de las emisiones de gases de efecto invernadero de acuerdo con el Acuerdo de París estabilizará el riesgo después de mediados de siglo; de lo contrario, seguirá empeorando. [114]

Sólo en Alaska , los daños a la infraestructura para finales de siglo ascenderían a 4.600 millones de dólares (valor en dólares de 2015) si se hiciera realidad el escenario RCP8.5 , el escenario de cambio climático de altas emisiones . Más de la mitad se debe a los daños a los edificios (2.800 millones de dólares), pero también hay daños a las carreteras (700 millones de dólares), los ferrocarriles (620 millones de dólares), los aeropuertos (360 millones de dólares) y los oleoductos (170 millones de dólares). [117] Se hicieron estimaciones similares para el escenario RCP4.5, menos intenso, que conduce a unos 2,5 °C (4,5 °F) para 2100, un nivel de calentamiento similar a las proyecciones actuales. [118] En ese caso, los daños totales causados ​​por el deshielo del permafrost se reducen a 3.000 millones de dólares, mientras que los daños a las carreteras y los ferrocarriles se reducen en aproximadamente dos tercios (de 700 y 620 millones de dólares a 190 y 220 millones de dólares) y los daños a los oleoductos se reducen más de diez veces, de 170 millones de dólares a 16 millones de dólares. A diferencia de los demás costos derivados del cambio climático en Alaska, como los daños causados ​​por el aumento de las precipitaciones y las inundaciones, la adaptación al cambio climático no es una forma viable de reducir los daños causados ​​por el deshielo del permafrost, ya que costaría más que los daños ocasionados en cualquiera de los dos escenarios. [117]

En Canadá, los Territorios del Noroeste tienen una población de sólo 45.000 personas en 33 comunidades, pero se espera que el deshielo del permafrost les cueste 1.300 millones de dólares en 75 años, o alrededor de 51 millones de dólares al año. En 2006, el coste de adaptar las viviendas de los inuvialuit al deshielo del permafrost se estimó en 208 dólares/m2 si se construían sobre cimientos de pilotes, y en 1.000 dólares/m2 si no lo hacían. En ese momento, la superficie media de un edificio residencial en el territorio era de unos 100 m2 . Es poco probable que los daños provocados por el deshielo estén cubiertos por el seguro de la vivienda y, para abordar esta realidad, el gobierno territorial financia actualmente los programas Contributing Assistance for Repairs and Improvements (CARE) y Securing Assistance for Emergencies (SAFE), que ofrecen préstamos condonables a largo y corto plazo para ayudar a los propietarios a adaptarse. Es posible que en el futuro, la reubicación obligatoria se lleve a cabo como la opción más barata. Sin embargo, en la práctica, esto alejaría a los inuit locales de sus tierras ancestrales. En la actualidad, su ingreso personal promedio es solo la mitad del de un residente promedio de los Territorios del Noroeste, lo que significa que los costos de adaptación ya son desproporcionados para ellos. [119]

En 2022, hasta el 80% de los edificios de algunas ciudades del norte de Rusia ya habían sufrido daños. [13] En 2050, los daños a la infraestructura residencial podrían alcanzar los 15.000 millones de dólares, mientras que los daños totales a la infraestructura pública podrían ascender a 132.000 millones. [120] Esto incluye las instalaciones de extracción de petróleo y gas , de las cuales se cree que el 45% están en riesgo. [114]

Mapa detallado de la infraestructura de la meseta Qinghai-Tíbet en riesgo por el deshielo del permafrost según el escenario SSP2-4.5. [121]

Fuera del Ártico, la meseta Qinghai-Tíbet (a veces conocida como "el tercer polo") también tiene una extensa área de permafrost. Se está calentando a un ritmo dos veces superior al promedio mundial, y el 40% de ella ya se considera permafrost "cálido", lo que la hace particularmente inestable. La meseta Qinghai-Tíbet tiene una población de más de 10 millones de personas (el doble de la población de las regiones de permafrost del Ártico) y más de 1 millón de m2 de edificios se encuentran en su área de permafrost, así como 2.631 km de líneas eléctricas y 580 km de vías férreas. [121] También hay 9.389 km de carreteras, y alrededor del 30% ya están sufriendo daños por el deshielo del permafrost. [13] Las estimaciones sugieren que, en el escenario más similar al actual, el SSP2-4.5 , alrededor del 60% de la infraestructura actual estaría en alto riesgo para 2090 y simplemente mantenerla costaría 6.310 millones de dólares, y la adaptación reduciría estos costos en un 20,9% como máximo. Mantener el calentamiento global a 2 °C (3,6 °F) reduciría estos costos a 5.650 millones de dólares, y cumplir con el objetivo optimista del Acuerdo de París de 1,5 °C (2,7 °F) ahorraría otros 1.320 millones de dólares. En particular, menos del 20% de los ferrocarriles estarían en alto riesgo para 2100 por debajo de 1,5 °C (2,7 °F), pero este porcentaje aumenta al 60% a 2 °C (3,6 °F), mientras que en el SSP5-8.5, este nivel de riesgo se alcanzaría a mediados de siglo. [121]

Liberación de contaminantes tóxicos

Representación gráfica de fugas de diversos peligros tóxicos causados ​​por el deshielo del permafrost anteriormente estable. [14]

Durante gran parte del siglo XX se creyó que el permafrost preservaría "indefinidamente" todo lo que estuviera enterrado allí, y esto hizo que las áreas de permafrost profundo fueran lugares populares para la eliminación de desechos peligrosos. En lugares como el campo petrolífero de Prudhoe Bay en Canadá , se desarrollaron procedimientos que documentaban la forma "adecuada" de inyectar desechos debajo del permafrost. Esto significa que, a partir de 2023, hay aproximadamente 4500 instalaciones industriales en las áreas de permafrost del Ártico que procesan o almacenan activamente sustancias químicas peligrosas. Además, hay entre 13 000 y 20 000 sitios que han sido altamente contaminados, el 70 % de ellos en Rusia, y su contaminación actualmente está atrapada en el permafrost. [ cita requerida ]

Se espera que aproximadamente una quinta parte de los sitios industriales y contaminados (1000 y 2200–4800) comiencen a descongelarse en el futuro, incluso si el calentamiento no aumenta con respecto a sus niveles de 2020. Solo alrededor de un 3% más de sitios comenzarían a descongelarse entre ahora y 2050 bajo el escenario de cambio climático consistente con los objetivos del Acuerdo de París , RCP2.6 , pero para 2100, se espera que alrededor de 1100 instalaciones industriales más y entre 3500 y 5200 sitios contaminados comiencen a descongelarse incluso entonces. Bajo el escenario de emisiones muy altas RCP8.5, el 46% de los sitios industriales y contaminados comenzarían a descongelarse para 2050, y prácticamente todos ellos se verían afectados por el deshielo para 2100. [14]

Los organoclorados y otros contaminantes orgánicos persistentes son motivo de especial preocupación debido a su potencial de llegar repetidamente a las comunidades locales después de su liberación a través de la biomagnificación en los peces. En el peor de los casos, las futuras generaciones nacidas en el Ártico comenzarían la vida con sistemas inmunológicos debilitados debido a la acumulación de contaminantes a lo largo de las generaciones. [16]

Distribución de las sustancias tóxicas que se encuentran actualmente en varios sitios de permafrost en Alaska, por sector. La cantidad de esqueletos de peces representa la toxicidad de cada sustancia. [14]

Un ejemplo notable de los riesgos de contaminación asociados con el permafrost fue el derrame de petróleo de Norilsk de 2020 , causado por el colapso del tanque de almacenamiento de combustible diésel en la planta de energía térmica No. 3 de Norilsk-Taimyr Energy. Derramó 6.000 toneladas de combustible en la tierra y 15.000 en el agua, contaminando Ambarnaya , Daldykan y muchos ríos más pequeños en la península de Taimyr , llegando incluso al lago Pyasino , que es una fuente de agua crucial en el área. Se declaró el estado de emergencia a nivel federal. [122] [123] El evento ha sido descrito como el segundo derrame de petróleo más grande en la historia moderna de Rusia. [124] [125]

Otro problema asociado con el deshielo del permafrost es la liberación de depósitos naturales de mercurio . Se estima que hay 800.000 toneladas de mercurio congeladas en el suelo del permafrost. Según las observaciones, alrededor del 70% de este mercurio es simplemente absorbido por la vegetación después del deshielo. [16] Sin embargo, si el calentamiento continúa bajo el RCP8.5, entonces las emisiones de mercurio del permafrost a la atmósfera igualarían las emisiones globales actuales de todas las actividades humanas para el año 2200. Los suelos ricos en mercurio también plantean una amenaza mucho mayor para los seres humanos y el medio ambiente si se descongelan cerca de los ríos. Bajo el RCP8.5, suficiente mercurio entrará en la cuenca del río Yukón para el año 2050 como para que sus peces no sean seguros para comer según las directrices de la EPA . Para el año 2100, las concentraciones de mercurio en el río se duplicarán. Por el contrario, incluso si la mitigación se limita al escenario RCP4.5, los niveles de mercurio aumentarán alrededor de un 14% para 2100 y no incumplirán las directrices de la EPA ni siquiera para 2300. [15]

Renacimiento de organismos antiguos

Microorganismos

Algunos de los antiguos virus comedores de amebas recuperados por el equipo de investigación de Jean-Michel Claverie. En el sentido de las agujas del reloj desde arriba: Pandoravirus yedoma ; Pandoravirus mammoth y Megavirus mammoth ; Cedratvirus lena ; Pithovirus mammoth ; Megavirus mammoth ; Pacmanvirus lupus . [17]

Las bacterias son conocidas por ser capaces de permanecer latentes para sobrevivir a condiciones adversas, y los virus no son metabólicamente activos fuera de las células huésped en primer lugar. Esto ha motivado preocupaciones de que el deshielo del permafrost podría liberar microorganismos previamente desconocidos, que pueden ser capaces de infectar tanto a humanos como a ganado y cultivos importantes , lo que podría resultar en epidemias o pandemias dañinas . [17] [18] Además, algunos científicos sostienen que podría ocurrir una transferencia horizontal de genes entre las bacterias más antiguas, anteriormente congeladas, y las modernas, y un resultado podría ser la introducción de nuevos genes de resistencia a los antibióticos en el genoma de los patógenos actuales, exacerbando lo que ya se espera que se convierta en un problema difícil en el futuro. [126] [16]

Al mismo tiempo, patógenos conocidos como la gripe y la viruela parecen incapaces de sobrevivir a la descongelación [20] , y otros científicos sostienen que el riesgo de que los microorganismos antiguos puedan sobrevivir a la descongelación y amenazar a los humanos no es científicamente plausible [ 19] . Asimismo, algunas investigaciones sugieren que las capacidades de resistencia antimicrobiana de las bacterias antiguas serían comparables o incluso inferiores a las de las modernas [127] [21] .

Plantas

En 2012, investigadores rusos demostraron que el permafrost puede servir como un depósito natural para formas de vida antiguas al revivir una muestra de Silene stenophylla de tejido de 30.000 años de antigüedad encontrado en una madriguera de ardilla de la Edad de Hielo en el permafrost siberiano . Este es el tejido vegetal más antiguo que se ha revivido. La planta resultante era fértil, producía flores blancas y semillas viables. El estudio demostró que el tejido vivo puede sobrevivir a la conservación en el hielo durante decenas de miles de años. [128]

Historia de la investigación científica

Entre mediados del siglo XIX y mediados del siglo XX, la mayor parte de la literatura sobre la ciencia básica del permafrost y los aspectos de ingeniería del permafrost se escribió en ruso. Uno de los primeros informes escritos que describen la existencia del permafrost data de 1684 , cuando los esfuerzos de excavación de pozos en Yakutsk se vieron frustrados por su presencia. [76] : 25  Un papel importante en la investigación inicial del permafrost lo desempeñaron Alexander von Middendorff (1815-1894) y Karl Ernst von Baer , ​​un científico alemán báltico de la Universidad de Königsberg y miembro de la Academia de Ciencias de San Petersburgo . Baer comenzó a publicar trabajos sobre el permafrost en 1838 y a menudo se lo considera el "fundador de la investigación científica del permafrost". Baer sentó las bases de la terminología moderna del permafrost al recopilar y analizar todos los datos disponibles sobre el hielo terrestre y el permafrost. [129]

Límite sur del permafrost en Eurasia según Karl Ernst von Baer (1843) y otros autores.

También se sabe que Baer compuso el primer libro de texto sobre permafrost del mundo en 1843, "Materiales para el estudio del hielo terrestre perenne", escrito en su lengua materna. Sin embargo, no se imprimió en ese momento y la traducción al ruso no estuvo lista hasta 1942. Se creía que el libro de texto original en alemán estaba perdido hasta que se descubrió el texto mecanografiado de 1843 en los archivos de la biblioteca de la Universidad de Giessen . El texto de 234 páginas estaba disponible en línea, con mapas adicionales, prefacio y comentarios. [129] Cabe destacar que el límite sur del permafrost en Eurasia trazado por Baer en 1843 se corresponde bien con el límite sur real verificado por la investigación moderna. [27] [129]

A partir de 1942, Siemon William Muller investigó la literatura rusa relevante que se encontraba en la Biblioteca del Congreso y la Biblioteca del Servicio Geológico de los Estados Unidos, de modo que pudo proporcionar al gobierno una guía de campo de ingeniería y un informe técnico sobre el permafrost en 1943. [130] Ese informe acuñó el término inglés como una contracción de suelo permanentemente congelado, [131] en lo que se consideró una traducción directa del término ruso vechnaia merzlota (ruso: вечная мерзлота ). En 1953, esta traducción fue criticada por otra investigadora del USGS, Inna Poiré, ya que creía que el término había creado expectativas poco realistas sobre su estabilidad: [76] : 3  más recientemente, algunos investigadores han argumentado que "congelación perpetua" sería una traducción más adecuada. [132] El informe en sí fue clasificado (como US Army. Office of the Chief of Engineers, Strategic Engineering Study , no. 62, 1943), [131] [133] hasta que se publicó una versión revisada en 1947, que se considera el primer tratado norteamericano sobre el tema. [130] [134]

El número anual de artículos de investigación científica publicados sobre el tema del carbono del permafrost ha crecido desde casi nada alrededor de 1990 a alrededor de 400 en 2020. [11]

Entre el 11 y el 15 de noviembre de 1963, se celebró la Primera Conferencia Internacional sobre Permafrost en los terrenos de la Universidad de Purdue en la ciudad estadounidense de West Lafayette, Indiana . En ella participaron 285 participantes (incluidos «ingenieros, fabricantes y constructores» que asistieron junto a los investigadores) de diversos países ( Argentina , Austria , Canadá, Alemania, Gran Bretaña, Japón, Noruega , Polonia , Suecia, Suiza, Estados Unidos y la URSS ). Esto marcó el comienzo de la colaboración científica moderna sobre el tema. Las conferencias siguen celebrándose cada cinco años. Durante la Cuarta Conferencia en 1983, una reunión especial entre los «Cuatro Grandes» países participantes (Estados Unidos, la URSS, China y Canadá) creó oficialmente la Asociación Internacional de Permafrost . [135]

En las últimas décadas, la investigación sobre el permafrost ha atraído más atención que nunca debido a su papel en el cambio climático . En consecuencia, se ha producido una aceleración masiva en la literatura científica publicada . Alrededor de 1990, casi no se publicaban artículos que contuvieran las palabras "permafrost" y "carbono": en 2020, se publicaban alrededor de 400 artículos de este tipo cada año. [11]

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Fuentes

Enlaces externos

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