El permafrost , a veces denominado con el término permafrost , es parte de un criosol permanentemente congelado, al menos durante dos años, y por lo tanto impermeable .
El permafrost existe en latitudes altas (permafrost polar y subpolar) pero también en altitudes elevadas (permafrost alpino). Cubre una quinta parte de la superficie terrestre, incluido el 90% de Groenlandia , el 80% de Alaska , el 50% de Canadá y Rusia , más particularmente en su parte siberiana . Por lo general es permanente más allá de la 60 º grado de latitud y es más esporádica para Alpine permafrost.
Térmicamente está formado por tres capas: los primeros deshielos denominados “activos” en verano y pueden alcanzar hasta dos o tres metros; el segundo, sujeto a fluctuaciones estacionales pero constantemente por debajo del punto de congelación , constituye la parte del permafrost stricto sensu y se extiende a una profundidad de 10 a 15 metros ; el tercero puede alcanzar varios cientos de metros, o incluso superar los mil metros (en Yakutia ), no experimenta ninguna variación estacional de temperatura y se congela constantemente. La temperatura sube allí bajo la influencia de los flujos geotérmicos y alcanza los 0 ° C en el límite inferior del permafrost. En el permafrost, el hielo puede tapar los poros del suelo o formar cuerpos de hielo de diferente génesis. Las regiones subárticas son también, debido a la naturaleza impermeable del hielo, humedales anóxicos de marismas y turberas donde pueden haberse desarrollado microorganismos metanogénicos . De metano también se encuentra en los lagos de termokarst o LASSA .
La formación, persistencia o desaparición del permafrost y su espesor están muy vinculados al cambio climático . Es por eso que el permafrost está siendo estudiado como un indicador del calentamiento global por una red global de investigadores basada en encuestas, mediciones de temperatura y monitoreo satelital, a iniciativa de la red global de monitoreo de permafrost terrestre. El rápido deshielo podría aumentar drásticamente la cantidad de gases de efecto invernadero emitidos por plantas y animales antiguos congelados.
Según un estudio publicado en 2018, el permafrost ártico se ha convertido en el mayor depósito de mercurio del mundo: alrededor de 1,7 millones de toneladas de mercurio (equivalente, en volumen, a cincuenta piscinas olímpicas ) podrían haber quedado atrapadas allí durante y desde la última. . glaciación . A medida que se derrite, libera metano, virus antiguos y corre el riesgo de contaminar el aire y el medio marino con metilmercurio .
El permafrost, a veces denominado permafrost , es la parte de un criosol que se congela permanentemente, al menos durante dos años, y por lo tanto es impermeable .
Donde ha estado presente durante varios ciclos glaciales, el permafrost puede tener varios cientos de metros de espesor:
Los suelos congelados del Ártico contienen un estimado de 1,668 billones de toneladas de CO 2.
La degradación profunda de este permafrost se produce por advección de calor: el agua en estado líquido circula en las fracturas profundas y derrite el hielo.
Para estudiar el permafrost (aquí en Alaska ), los investigadores deben usar herramientas como el martillo neumático
El permafrost se vuelve inestable a medida que se calienta; aquí, grietas visibles en Suecia, en la meseta turbosa de Storflaket, cerca de Abisko .
Paradójicamente, congelar el suelo modifica sus propiedades físicas (hinchazón, cambio de porosidad, etc.), pero se puede formar agua libre en el propio hielo, así como en suelo congelado y existe cierta conductividad hidráulica en suelos congelados, más o menos importante. dependiendo de la temperatura, la estación y el tipo de sustrato y suelo, su grado de “saturación” y su porosidad . Esta conductividad se puede medir, al igual que la permeabilidad de un suelo congelado. Este fenómeno es importante para la circulación de nutrientes que alimentan la vegetación de la superficie y los organismos del suelo, pero también, en su caso, los contaminantes (por ejemplo, la lluvia radiactiva de Chernobyl o aerosoles o gases traídos por la lluvia / nieve contaminados por otros elementos). En ecosistemas terrestres fríos como Taiga , tundra , este ciclo particular del agua regula la vida del suelo y afecta la vida de la superficie (a través de las funciones de raíces , micorrizas , humedales temporales, etc.).
La circulación del agua en suelo helado también corresponde a transferencias lentas (inercias tanto más fuertes cuanto más espeso el permafrost) y sutiles transferencias de calorías que pueden despertar colonias bacterianas, fúngicas o simbióticas de árboles y plantas herbáceas. Por tanto, un sol congelado conserva cierta capacidad de infiltración , o incluso de filtración . En la superficie, los fenómenos de crioturbación pueden complicar el modelado de las transferencias de agua y calorías.
Actualmente, representa el 23,9% de la superficie mundial, o 22.790.000 km 2 o una cuarta parte de la superficie terrestre del hemisferio norte.
La última extensión máxima data de hace 18.000-20.000 años durante el Último Máximo Glacial (DMG), cuando, por ejemplo, toda la mitad norte de Francia estaba congelada y el nivel del mar era más bajo. 'Unos 120 m . La extensión mínima se remonta a hace 6000 años durante la fase atlántica conocida como el “ óptimo climático del Holoceno ”. Desde entonces, además de un calentamiento de varios siglos en el 800 durante el óptimo climático medieval , antes de la Pequeña Edad de Hielo (PAG), los veranos del hemisferio norte se han enfriado provocando una tendencia a la extensión territorial del permafrost.
Para definir la extensión pasada del permafrost, es necesario poder recolectar rastros inscritos en los sedimentos como el loess . Se trata, por ejemplo , de grietas en forma de cuña que indican una red de polígonos de tundra, trazas de soliflujo o estructuras microscópicas en sedimentos arcillosos que indican la presencia de hielo y la intensidad de la congelación en el suelo (segregación de hielo). Pero en tierras sin formaciones superficiales sueltas, es mucho más difícil conocer la extensión pasada y diferenciar, por ejemplo, entre permafrost continuo y discontinuo.
En el límite sur, el permafrost a una temperatura cercana a cero en verano podría derretirse rápidamente. Canadá prevé que su límite sur podría moverse más de 500 km hacia el norte en un siglo. Un poco más al norte, solo la "capa activa" ganará espesor en verano, induciendo un crecimiento de la vegetación, pero también movimientos de tierra determinando fenómenos de " bosque borracho ", modificaciones hidrológicas e hidrográficas y emisiones. Aumento de metano , desarrollo de poblaciones de mosquitos , etc. Algunos modelos (canadienses) estiman que los efectos significativos aparecerán en los años 2025 a 2035 .
El permafrost ocupó una superficie mucho mayor durante las glaciaciones cuaternarias, pero sin embargo contribuye a una fuerte inercia térmica de los ambientes de los países nórdicos. Podemos distinguir latitudes muy altas o altitudes hacia latitudes (o altitudes) más bajas, permafrost continuo, permafrost discontinuo o incluso esporádico. La zona de permafrost discontinua depende de factores estacionarios (orientación de la pendiente, protección térmica por un lago, un bosque, etc.).
En su parte más meridional, la capa más superficial de suelo se descongela en verano. En este mollisol o capa activa , durante la corta temporada de crecimiento, prosperan algunas plantas y organismos, mientras que ni las raíces ni los animales pueden penetrar el verdadero permafrost.
Paisaje de polígonos de tundra: durante un período de deshielo, se destacó la red de cuñas de hielo ( suelo estructurado ).
Cuña de hielo seccional.
Solifluxion en el archipiélago de Svalbard .
Es el área de la superficie que se descongela en verano por conducción del calor de la superficie (profundización de la capa activa). Varía según la altitud y la latitud, pero también en el espacio y el tiempo al ritmo de las glaciaciones y el calentamiento, a veces repentinamente tan pronto como la capa de nieve retrocede y revela un suelo oscuro que captura el calor que el albedo de hielo y nieve devuelve. el cielo. Esta zona tiene ahora generalmente de unos pocos centímetros a unos pocos decímetros de profundidad. En su límite sur, donde es menos espeso, podría extenderse rápidamente hacia el norte. En las zonas del norte, las construcciones ahora se basan en pilotes clavados a varios metros de profundidad, y se recomienda dejar un espacio debajo de las casas.
En los Alpes , el permafrost se encuentra por encima de los 2.500 metros en los ubacs . Un deshielo en estas áreas podría provocar deslizamientos de tierra importantes.
En Suiza , la Oficina Federal para el Medio Ambiente (FOEN) ha publicado un mapa y una lista actualizada de las áreas habitadas con riesgo particular. Los peligros de los deslizamientos de tierra existen especialmente para las localidades que se encuentran al fondo de los valles. Entre ellos se encuentra el municipio de Zermatt , rodeado por tres tramos montañosos que descansan sobre permafrost. La lista también menciona a St. Moritz , Saas Balen y Kandersteg . La probabilidad de que ocurra un gran evento aumenta a medida que el hielo se derrite cada vez más. El riesgo no es solo que se desprendan grandes masas de roca, sino que estas provoquen reacciones en cadena que podrían provocar daños en zonas habitadas, como fue el caso del Cáucaso. En esta región, en 2002, un derrumbe de roca de unos pocos millones de metros cúbicos arrastró consigo todo un glaciar, provocando un gigantesco deslizamiento de tierra que destruyó por completo un valle de más de treinta y tres kilómetros.
Es probable que el derretimiento del hielo del permafrost genere termokarsts , fenómenos de soliflución y movimientos importantes del suelo, lo que preocupa porque muchas construcciones, así como tuberías, se colocan sin cimientos sobre estos suelos. Ciudades enteras están construidas sobre permafrost como Yakutsk descansando sobre trescientos metros de suelo congelado y rocas, donde la temperatura promedio anual ha aumentado en 2 ° C en treinta años sin consecuencias observables en profundidad hasta la fecha, según el Instituto Permafrost. Fundado en esta ciudad.
Incluso si el suelo no se derrite, un calentamiento diferencial entre las capas superficiales y profundas del suelo o entre elementos más o menos ricos en agua de las capas superiores del suelo podría causar un daño significativo por expansión diferencial.
El permafrost ártico, que contiene 1,5 billones de toneladas de gases de efecto invernadero, aproximadamente el doble que en la atmósfera, se considera "una bomba de tiempo" . 40% del permafrost podría derretirse antes de la XXI ° siglo , según un estudio británico de Nature Climate Change 2017. Hay un consenso científico de que los hoyos de colapso fenómenos (como la de la isla de Herschel en Canadá), así como el mercurio, el metano y el Emisiones de CO 2 aumentará, incluso en invierno y seguirá aumentando, pero el funcionamiento invernal (octubre-abril) del geoecosistema ártico (que es de gran importancia para los modelos) todavía era demasiado poco conocido para que pudiéramos predecir la fecha de cuyo derretimiento corre el riesgo de escaparse con efectos climáticos y ecotoxicológicos potencialmente catastróficos.
Según los índices disponibles en 2019 , el permafrost canadiense se está derritiendo con una intensidad que no se esperaba en algunas regiones hasta alrededor de 2090; ya escala global, su ritmo de derretimiento implica un riesgo “inminente” de desbocado; esta es la conclusión de un estudio publicado enoctubre de 2019por miembros de la red global de permafrost en la revista Nature Climate Change (octubre de 2019). Este informe se basa en los resultados del seguimiento de más de 100 sitios árticos, y se concluye que:
Además, el riesgo de incendio en el bosque boreal ( taiga ; el ecosistema ártico terrestre más cercano a la tundra) parece estar aumentando. Por ejemplo, en Canadá, el área de taiga se quemó a nivel mundial desde la década de 1960 (de 1.500 a 75.000 km 2 quemados según el año), con un pico en julio. Por otro lado, la superficie de los incendios parece haber disminuido ligeramente a principios de la década de 2000 (2000-2007).
El deshielo del permafrost amenaza muchas infraestructuras construidas en su suelo; es notablemente el origen del derrame de petróleo en Norilsk en 2020. Según un estudio dirigido por Jan Hjort, de la Universidad de Oulu en Finlandia, publicado en 2018 en Nature Communications , “el 70% de las infraestructuras ubicadas en esta área son amenazados irreparablemente y cuatro millones de personas afectadas ” . Esto concierne en particular a Yakutsk , la ciudad más grande construida sobre permafrost, y la central nuclear de Bilibino .
Entre las soluciones identificadas por la ONG Drawdown, recurrir a un mayor pastoreo de las estepas del permafrost es la solución a corto plazo más eficaz para detener el derretimiento del permafrost.
Descongelar el permafrost permite que las bacterias crezcan y, a medida que el permafrost se derrite, los desechos orgánicos se vuelven accesibles para los microbios que producen CO 2y metano. Por tanto, podría emitir en el futuro alrededor de 1.500 millones de toneladas de gases de efecto invernadero cada año.
Es un círculo vicioso ya que los gases de efecto invernadero aceleran el calentamiento global y el calentamiento global aumenta el derretimiento del permafrost. A esto se le llama ciclo de retroalimentación.
Un equipo de investigadores del CNRS y la Université Laval en la ciudad de Quebec estudió este circuito de retroalimentación, el programa APT ( aceleración del deshielo del permafrost ( "derretimiento acelerado del permafrost" )), para evaluar la escala: la cantidad de carbono contenida en el permafrost es estimada en el doble de la presente en la atmósfera; Por tanto, es fundamental estimar la parte de este carbono que será liberada a la atmósfera por las bacterias.
El permafrost de fusión total podría aumentar la temperatura media global de 1 a 12 ° C .
Se cree que el permafrost contiene muchos virus, olvidados o desconocidos. En 2014, el profesor Jean-Michel Claverie y su equipo descubrieron dos virus gigantes en el permafrost, inofensivos para los humanos, que lograron reactivar. Según Jean-Michel Claverie, “este descubrimiento demuestra que si somos capaces de resucitar virus que tienen 30.000 años, no hay razón para que ciertos virus que son mucho más molestos para los humanos, animales o plantas no deban. más de 30.000 años ” . En 2016, en Siberia, 70-año- viejos ántrax esporas fueron lanzados del cadáver de un reno después una capa de permafrost descongelado, causando la muerte de un niño y numerosos rebaños de renos. De acuerdo con Philippe Charlier , un patólogo forense y arqueo-antropólogo, "las dos cepas del bacilo estudiado por los científicos volvieron a la XVIII ª y principios del XX ° siglo" . Jean-Michel Claverie atribuye esta tragedia al calentamiento global , señalando que "en 2016, la capa descongelada fue más profunda que en años anteriores" . Philippe Charlier cree que "por el momento, el resurgimiento se está produciendo a nivel local, pero podría extenderse a todo el planeta" . Según el virólogo Jean-Claude Manuguerra, “el riesgo podría provenir de las experiencias humanas. El peligro sería poder reconstituir virus desaparecidos a partir de virus muertos ” .
Las costas y regiones de Siberia, anteriormente desérticas y accesibles gracias al calentamiento global , contienen importantes depósitos de gas y petróleo, además de metales preciosos como oro y diamantes. Siguiendo la voluntad política del presidente ruso Vladimir Putin , se han abierto minas a cielo abierto, de tres a cuatro kilómetros de diámetro y hasta un kilómetro de profundidad, para explotar estos depósitos mediante la eliminación del permafrost. El profesor Jean-Michel Claverie planteó en 2016 que esta explotación conduce a manipular cosas a las que los humanos nunca han estado expuestos, y acusa a los operadores rusos de no tomar "ninguna precaución bacteriológica" .
El creciente deshielo del permafrost tiene muchos efectos sobre los ecosistemas y el paisaje: