PermAfroSt Thawing: what Happened to the largest tErrestrial cArbon pool during lasT deglaciation?

Il permafrost è un suolo perennemente ghiacciato e rappresenta il secondo più grande pool di carbonio terrestre sulla Terra (1300 ± 200 Pg di C). Le recenti simulazioni IPCC suggeriscono che, entro la fine del 2100, oltre il 90% del permafrost si fonderà nello scenario business as usual. La decomposizione del carbonio presente nel permafrost in seguito alla  sua fusione può liberare gas serra (CO2/CH4) che, a loro volta, possono amplificare riscaldamento climatico. Le ultime stime delle emissioni di gas serra derivanti dalla fusione del permafrost rappresentano il 7-25% delle emissioni di combustibili fossili previste entro 2100. Questo rilascio contronbilancerà il nostro sforzo di riduzione delle emissioni di gas serra necessario per mantenere il riscaldamento globale sotto 1.5 gradi C. Complessivamente, questo dimostra che la perdita di permafrost avrà un impatto importante sull'Artico con conseguenze globali. Recenti modelli paleoclimatici hanno suggerito che un importante rilascio di CO2 e CH4 nell'atmosfera da  permafrost in fusione è già avvenuto in passato. Questa nuova ipotesi ha aperto nuovi scenari sulla storia del carbonio post-glaciale. Tuttavia, nonostante l'evidente implicazioni per il cambiamento climatico, la nostra conoscenza del destino del PF-C glaciale è essenzialmente indiretta perché dipende da modelli. Per colmare questa lacuna, PAST-HEAT integrerà archivi di sedimenti con simulazioni di modelli per trovare indizi sul comportamento passato del permafrost durante l'ultima deglaciazione

L'obiettivo principale di PAST-HEAT è quello di sfruttare gli archivi climatici sedimentari dell'Artico in combinazione con modelli al fine di ricostruire il comportamento del permafrost glaciale in risposta all'ultima deglaciazione. PAST-HEAT mira a definire i tempi/la portata di disgelo, composizione del carbonio rilasciato e processi coinvolti nella riattivazione del permafrost glaciale. Il progetto mira a:
- rappresentano un punto di riferimento per le simulazioni paleo fornendo prove indipendenti delle passate dinamiche del permafrost pan-artico. 
- contribuire a ridurre le incertezze relative al riscaldamento in corso dei suoli artici. Se la fusione del permafrost ha rappresentato un importante feedback al clima contribuendo al riscaldamento climatico durante l'ultima deglaciazione, ci sono evidenti ragioni per ritenere che questo fenomeno si ripeterà in futuro in uno scenario di riscaldamento climatico.

Abbiamo intrapreso un'indagine approfondita analizzando e confrontando i dati provenienti da due record sedimentari indipendenti: uno prelevato dal nord delle Svalbard e l'altro dalla Baffin Bay. Questo approccio di doppia ricostruzione è fondamentale per convalidare i meccanismi osservati.

L'attività si è concentrata in modo particolare sull'analisi dei marcatori organici. Questi composti sono stati utilizzati come potenti traccianti per due scopi principali: determinare i flussi di materiale terrestre e stabilire l'età del carbonio, essenziale per identificare il materiale più antico rilasciato dal permafrost.

Contesti Temporali e Geografici
Per il sito a nord delle Svalbard, l'indagine si è focalizzata sulla risposta della criosfera terrestre artica durante l'interstadiale Bølling-Allerød (14.700–12.900 anni prima del presente). Questo periodo, cruciale nell'ultima deglaciazione, fu caratterizzato da un rapido riscaldamento e da un significativo innalzamento del livello del mare.

Per quanto riguarda la Baffin Bay, sebbene la ricerca si sia concentrata su un periodo temporale equivalente, lo studio è stato condotto in un contesto glaciale e oceanografico differente. Questa diversità ambientale ci ha permesso di ottenere una ricostruzione indipendente e di confrontare le dinamiche del rilascio di carbonio in diverse regioni artiche

Risultati Raggiunti
I risultati ottenuti, in particolare quelli relativi al sito delle Svalbard, hanno chiaramente delineato il meccanismo con cui il permafrost ha risposto al rapido riscaldamento.

Il dato più significativo è che l'aumento della temperatura durante il Bølling-Allerød ha innescato una massiccia erosione del permafrost costiero – specificamente il tipo Yedoma, noto per essere particolarmente ricco di carbonio biosferico. È emerso che questo materiale eroso non proveniva da aree limitrofe, ma dall'Artico orientale (regioni come la Siberia e l'Alaska). Da lì, è stato trasportato su lunghe distanze attraverso il ghiaccio marino fino a depositarsi nel margine continentale della Svalbard. Questa evidenza geochimica dimostra in modo inequivocabile che il permafrost costiero è estremamente vulnerabile ed è soggetto a rimobilizzazione su larga scala anche a seguito di variazioni climatiche rapide e in assenza di una diretta connessione fisica con i depositi sorgente.

Nogarotto, A., Noormets, R., Chauhan, T. et al. Coastal permafrost was massively eroded during the Bølling-Allerød warm period. Commun Earth Environ 4, 350 (2023). https://doi.org/10.1038/s43247-023-01013-y