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Os cientistas do Oak Ridge National Laboratory decidiram abordar uma das maiores incertezas sobre como o permafrost rico em carbono responderá ao afundamento gradual da superfície terrestre à medida que as temperaturas aumentam. Usando uma simulação de computador de alto desempenho, a equipe de pesquisa descobriu que é improvável que a subsidência do solo cause um degelo desenfreado no futuro.
Essa paisagem permanentemente congelada na tundra do Ártico, que manteve grandes quantidades de carbono trancadas por milhares de anos, corre o risco de descongelar e liberar gases de efeito estufa na atmosfera.
O Painel Intergovernamental sobre Mudanças Climáticas das Nações Unidas identificou a possibilidade de subsidência do solo levando a um ciclo de feedback que poderia desencadear um rápido degelo como uma grande preocupação nas próximas décadas. O degelo acelerado causado por subsidência desigual da terra foi observado em escalas menores em períodos de tempo mais curtos, mas as avaliações do IPCC eram incertas quanto ao que pode acontecer a longo prazo.
Foi aí que o ORNL entrou com seu Simulador Terrestre Avançado, ou ATS, um modelo baseado em física altamente preciso da hidrologia da região alimentado por medições detalhadas do mundo real para ajudar os cientistas a entender a evolução da terra.
O que eles descobriram é que, embora o solo continue a afundar à medida que grandes depósitos de gelo derretem, a subsidência desigual também leva a uma paisagem mais seca e limita a aceleração do processo até o final do século, conforme descrito no Anais da Academia Nacional de Ciências.
“A drenagem aprimorada resulta em uma paisagem mais seca ao longo de uma escala de tempo decadal, e o processo torna-se autolimitante”, disse Scott Painter, que lidera o grupo de Modelagem de Sistemas de Bacias Hidrográficas no ORNL.
Os cientistas se concentraram em uma grande região da tundra caracterizada por cunhas de gelo – longos pedaços de gelo que racham a superfície e se estendem abaixo do solo para criar formas poligonais na paisagem do Ártico. As simulações de crio-hidrologia foram informadas por medições coletadas na tundra poligonal.
O ATS foi desenvolvido pela primeira vez para o projeto NGEE Ártico do Departamento de Energia liderado pelo ORNL, focado em observações, experimentos e modelagem dos processos ambientais em jogo na região para melhorar as previsões climáticas.
“Observamos a microtopografia causada por essas cunhas de gelo no subsolo e como isso controla o fluxo de água”, disse Painter. “Nossa é a primeira capacidade de capturar o efeito da microtopografia em mudança e representá-la em modelos climáticos.”
Painter acrescentou que a equipe tem um alto grau de confiança no modelo desde que foi desenvolvido para o NGEE Arctic e foi avaliado em relação às observações do mundo real do projeto.
Ele observou que a maioria dos modelos, incluindo os do ORNL, concordam em projetar grandes quantidades de degelo de carbono no Ártico à medida que as temperaturas aumentam. “Mas aqui, identificamos que um dos processos mais preocupantes, esse descongelamento descontrolado devido à subsidência, é improvável que ocorra por um longo período de tempo”.
O estudo apontou outras implicações de uma paisagem seca. “Como a tundra poligonal fica muito seca, até o ano 2100 ela pode ter impactos ecológicos para as aves migratórias, que usam esses ecossistemas como criadouros”, disse Painter.
Outros cientistas que colaboraram no estudo incluem Ethan Coon, do ORNL; Ahmad Jan, ex-ORNL e agora no Escritório de Previsão de Água afiliado à NOAA; e Julie Jastrow do Argonne National Laboratory.
A pesquisa foi apoiada pelo NGEE Arctic, que é patrocinado pelo Programa de Pesquisa Biológica e Ambiental do Departamento de Ciência do DOE e liderado pelo ORNL, e pelo Programa de Ciência do Sistema Ambiental do BER em Argonne. O NGEE Arctic apoiou o desenvolvimento original do ATS, bem como melhorias recentes para incorporar a subsidência no modelo.
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