A equipe analisou uma área da Costa Norte do Alasca, aproximadamente do tamanho de Wisconsin, onde centenas de rios e riachos desaguam no Mar de Beaufort. Ao utilizar 44 anos de dados de modelos com uma resolução de um quilômetro, observaram que a quantidade de água escoando está aumentando significativamente, os rios transportam cada vez mais carbono, e a temporada de descongelamento está se estendendo para o final do ano, alcançando agora o final do verão e o outono. Os resultados foram publicados na revista Global Biogeochemical Cycles.

Os Rios Árticos Têm um Papel Desproporcional no Sistema Global

Os rios na região ártica exercem uma influência significativamente grande sobre o planeta. Eles fornecem cerca de 11% da água fluvial mundial para um oceano que contém apenas 1% do volume total dos oceanos. Isso torna o Oceano Ártico especialmente sensível às mudanças que ocorrem nos rios e riachos dessa área.

Embora a água do derretimento da neve represente a maior parte desse fluxo, o descongelamento do permafrost está se tornando cada vez mais relevante. O solo contém uma camada conhecida como “camada ativa”, que congela e descongela a cada ano. Com o aquecimento climático, essa camada está se aprofundando, permitindo um maior fluxo de água subterrânea para os rios árticos.

O Descongelamento do Solo Está Libertando Carbono Antigo

A camada ativa retém grandes quantidades de material orgânico que ficou congelado por milhares de anos. À medida que se aprofunda, mais desse material é liberado nos rios na forma de carbono orgânico dissolvido (COD), que eventualmente chega ao oceano.

O Oceano Ártico já recebe uma parte desproporcional desse carbono em comparação com outras regiões do mundo. Anualmente, mais de 275 milhões de toneladas são convertidas em dióxido de carbono, contribuindo para o aquecimento global e criando um ciclo de feedback que pode intensificar as mudanças climáticas.

Observações Limitadas Tornam a Modelagem Essencial

Compreender como rios individuais reagem ao aquecimento é desafiador, pois as medições diretas no norte do Alasca são escassas.

“O que torna essa questão tão difícil de responder é que as observações diretas são muito escassas no norte do Alasca,” afirma Rawlins, professor associado de Ciências da Terra, Geografia e Clima na UMass Amherst. “Não há medições de amostras de rios suficientes para quantificar as entradas nos estuários ao longo de toda a Costa Norte do Alasca.”

Para suprir essa lacuna, Rawlins desenvolveu o Modelo de Balanço Hídrico do Permafrost ao longo dos últimos 25 anos. Este modelo estima processos-chave, como acumulação de neve, derretimento e mudanças na camada ativa, para representar melhor as condições reais. Em 2021, foi ampliado para simular o carbono orgânico dissolvido e em 2024 foi aplicado em 22,45 milhões de quilômetros quadrados de terras árticas.

O modelo sugere que, nos próximos 80 anos, o Ártico poderá experimentar até 25% mais escoamento, 30% mais fluxo subterrâneo, além de um aumento da secura nas regiões do sul.

Modelagem de Alta Resolução Revela Novos Padrões

Versões anteriores do modelo utilizavam células de grade com 25 quilômetros de largura. Este estudo aprimora isso ao capturar mudanças em uma escala muito mais detalhada.

“Normalmente, executávamos o modelo em células de grade de 25 quilômetros,” diz Rawlins. “Este novo estudo é a primeira vez que alguém capturou uma área tão grande do Ártico — aproximadamente do tamanho de Wisconsin — em uma escala de quilômetro, e ao longo de um período tão extenso: nosso modelo simula fluxos diários de rios e exportação costeira por 44 anos, de 1980 a 2023.”

Executar o modelo exigiu um poder computacional considerável. Cada simulação levou 10 dias contínuos em um supercomputador no Massachusetts Green High Performance Computing Center.

“Nossos inputs de água doce e COD para os estuários costeiros serão úteis para uma ampla gama de partes interessadas interessadas nesses ecossistemas únicos na costa do norte do Alasca,” afirma Rawlins, “incluindo o projeto Beaufort Lagoon Ecosystems, que está ajudando a quantificar exatamente o que está passando por esses estuários costeiros.”

O Noroeste do Alasca Apresenta os Maiores Aumentos de Carbono

Os pesquisadores descobriram que, embora o escoamento e o descongelamento estejam aumentando em toda a região, o maior aumento na exportação de carbono está ocorrendo no noroeste do Alasca.

“Lá é mais plano,” diz Rawlins, “o que significa que há muito mais carbono proveniente da matéria em decomposição no permafrost que se acumulou por dezenas de milhares de anos. Este é carbono antigo. Quanto mais para o leste você vai, mais montanhoso se torna a área. O solo é mais rochoso e arenoso, e, até agora, menos COD é mobilizado conforme o permafrost se descongela.”

Uma Temporada de Descongelamento Mais Longa Está Impulsionando Mudanças

Um dos achados mais notáveis é o quanto da mudança está diretamente ligada ao descongelamento do permafrost. A temporada de descongelamento agora dura mais do que no passado, se estendendo até setembro e até outubro.

Essas mudanças provavelmente estão afetando a salinidade, os ciclos de nutrientes e as redes alimentares no Mar de Beaufort. Os pesquisadores estão agora estudando como polígonos de gelo, uma característica comum da paisagem ártica, influenciam o modo como a água e o carbono se deslocam em direção às áreas costeiras.

Uma Lacuna Crítica na Compreensão do Ciclo do Carbono

“Quanto COD chega ao oceano por meio de rios e riachos é uma parte do ciclo do carbono que conhecemos pouco,” diz Rawlins. “Precisamos desesperadamente de mais estudos sobre a conexão terrestre-oceânica se quisermos compreender plenamente o problema do aquecimento global e os efeitos que terá sobre os ecossistemas costeiros.”

A pesquisa foi apoiada pela Fundação Nacional de Ciências dos EUA e pela NASA.