Dr. Antoni G. Lewkowicz es profesor del departamento de geografía, medio ambiente y geomática de la Universidad de Ottawa. Es presidente de la Asociación Canadiense del Permafrost y expresidente de la Asociación Internacional del Permafrost.
Una de las principales preocupaciones de un Ártico en calentamiento es el deshielo del material rico en carbono del permafrost, que podría liberar CO2 y metano a la atmósfera y acelerar el cambio climático.
Sin embargo, el deshielo de estos suelos congelados de forma perenne también corre el riesgo de dejar huella en la propia superficie terrestre, provocando deslizamientos conocidos como “deslizamientos retrogresivos por deshielo”.
Cuando estudié por primera vez los deslizamientos retrogresivos por deshielo en la isla Banks, en el Ártico canadiense, en la década de 1980, los modelos climáticos globales se encontraban en su infancia y la magnitud del calentamiento climático de origen humano todavía se estaba comprendiendo.
Ahora tenemos una idea mucho mejor de la escala del calentamiento futuro y de su amplificación en el Ártico. Y en nuestro nuevo estudio, publicado en Nature Communications, mi coautor el Dr. Robert Way y yo demostramos cómo los veranos más cálidos provocan más deslizamientos de tierra, lo que tiene un profundo impacto en el paisaje y el ecosistema del Ártico.
Deslizamientos de tierra
Un deslizamiento retrogresivo por deshielo (RTS, por sus siglas en inglés) es un deslizamiento de tierra que solo puede producirse en zonas de permafrost. Se origina cuando el hielo del suelo se derrite rápidamente, dejando el suelo debilitado e inestable. Cuando esto ocurre en una pendiente, la inestabilidad puede dar lugar a un deslizamiento de tierra.
Llamamos “retrogresivos” a estos deslizamientos porque el escarpe –la pronunciada cara de suelo expuesta en la parte superior del deslizamiento– retrocede progresivamente cuesta arriba tras el hundimiento inicial. Son “deshielo” porque están causados por el deshielo del hielo del permafrost. Y son “hundimientos” porque ese es el término más utilizado para los deslizamientos en forma de cuenco.
Un RTS se parece a una cantera de arena excavada en una pendiente, con hielo en fusión en su borde superior, que colapsa constantemente. El barro y el agua se acumulan entonces en el fondo de la “fosa” del deslizamiento, formando una pasta de lodo que termina fluyendo hacia ríos, lagos u océano. Una vez iniciado, un RTS puede permanecer activo y crecer durante muchos años, a medida que el escarpe avanza progresivamente cuesta arriba. El video siguiente muestra esto en acción.
A principios de la década de 1980, el objetivo de mi investigación era comprender los controles ambientales del crecimiento de los RTS, que representan algunas de las formas geomórficas de desarrollo más rápido que afectan a las zonas de permafrost.
En el campo, mis colegas y yo medimos la tasa de retroceso del escarpe –que puede llegar a 15 metros al año– así como la energía que derrite el hielo, que procede principalmente de la luz solar directa, pero también de la transferencia de calor del aire cálido. También cartografiamos cuántos RTS había cerca de nuestro campamento, a lo largo de la costa suroeste de la isla Banks.
Mientras investigábamos un pequeño rincón del Ártico canadiense, en el cielo sobre nosotros, los satélites como Landsat 4 y 5 recopilaban en silencio imágenes de la isla Banks y del resto del mundo.
A finales de 2016, una pequeña parte de la gran cantidad de imágenes de satélite recopiladas se reunió en el conjunto de datos “Google Earth Engine Timelapse”. Se trata de un “video global con zoom que permite ver cómo ha cambiado la Tierra en los últimos 32 años”, explica Google. Está compuesto por un mosaico de más de cinco millones de imágenes de satélite, que proporciona una imagen libre de nubes al año para cada punto de la superficie terrestre entre 1984-2016.
Una de las ventajas de utilizar este conjunto de datos es que los cambios del paisaje pueden observarse en la pantalla de un ordenador como una película acelerada, sin necesidad de software ni hardware especializados. Puede probar el visor de Timelapse que aparece a continuación, que muestra una sección de la costa oriental de la isla Banks.
Observaciones
Por la misma época, varios artículos fueron publicados que mostraban que el número de RTS había aumentado en la isla Banks, así como en otras zonas del oeste del Ártico canadiense. Sin embargo, estos estudios se basaban en cortes temporales específicos correspondientes a las imágenes disponibles, por lo que los vínculos con el clima no estaban del todo claros.
Poco después de publicarse el conjunto de datos Timelapse, asigné a los estudiantes de grado de la Universidad de Ottawa una tarea de clase consistente en utilizarlo para observar y registrar los cambios visibles en el paisaje de la isla Banks.
Las observaciones, aunque no siempre exhaustivas, fueron sorprendentes. Partes de la isla estaban cambiando de forma drástica debido al desarrollo de los RTS.
Tras rehacer y verificar las observaciones, resultó que en 1984, cuando yo estaba en el campo, solo había 63 RTS activos en toda la isla, y 10 de ellos estaban cerca de nuestro campamento. En 2013 había más de 4.000 en la isla, un aumento de 60 veces. La superficie ocupada por RTS activos pasó de un kilómetro cuadrado (km²) a 60 km² en 2015 –la superficie de la isla de Manhattan– y aumentaba a razón de cinco km² al año.
Más de 250 lagos también cambiaron de color debido a la acumulación de sedimentos en el agua, lo que hizo que algunos valles fluviales aparecieran visiblemente obstruidos por sedimentos. Estos cambios en la superficie terrestre y la pérdida de hielo asociada a los hundimientos son irreversibles.
Consecuencias a largo plazo
Nuestros análisis nos permitieron evaluar no solo el aumento en el número y la superficie de los RTS, sino también cuándo se produjeron esos aumentos.
Más del 85 % de estos hundimientos se hizo visible tras cuatro veranos especialmente cálidos: 1998, 2010, 2011 y 2012. Puede verlo en el gráfico siguiente, que muestra el número de RTS activos en las zonas norte (línea morada), centro (azul) y sur (roja) de la isla Banks desde 1984.
Total de deslizamientos retrogresivos por deshielo activos en las zonas norte (línea morada), central (azul) y sur (roja) de la isla Banks. El mapa insertado muestra los límites de las tres zonas, la ubicación de las tres estaciones climáticas y los deslizamientos retrogresivos por deshielo observados por primera vez en 2012 (puntos rojos). Fuente: Lewkowicz y Way (2019)
También pudimos calcular la longevidad de los RTS y comprobamos que la mitad de ellos permanecen activos durante 30 años o más, lo que significa que un solo evento tiene consecuencias a largo plazo.
Nuestra investigación demostró que era posible predecir la tasa de inicio de los hundimientos utilizando una combinación de la media ponderada de la temperatura del aire de julio a agosto del año anterior y del año en curso. Esto nos permitió “retrosimular” la actividad pasada en el siglo XX –que fue en gran medida muy baja– y prever la actividad futura utilizando el escenario de calentamiento global moderado “RCP4.5”.
Nuestras simulaciones del modelo sugieren que, para 2076, se iniciarán más de 10.000 RTS por década. Puede verlo en el gráfico siguiente, que muestra las retrosimulaciones del siglo XX y las proyecciones del siglo XXI. Las estimaciones se muestran como cuadrados negros, con barras de error que indican el rango de incertidumbre. Los cuadrados rojos muestran las estimaciones observadas realizadas con las imágenes de Google Timelapse.
Impactos ecológicos
A pesar de los avances logrados, persiste una cuestión importante en relación con los RTS: ¿cuál es la importancia del aumento de los hundimientos del terreno para el entorno en general, más allá del cambio del terreno?
En cuanto a los impactos ecológicos, nuestro estudio no ofrece una respuesta clara, porque existen pocos datos de referencia sobre los ecosistemas acuáticos de la isla Banks.
En otros lugares, las concentraciones de RTS se han relacionado con cambios en la química de los ríos, incluida la liberación de mercurio. También sabemos que los hundimientos por deshielo exportan material orgánico que estaba previamente congelado en el permafrost. Se prevé que su posterior descomposición por bacterias para formar CO2 o metano contribuya a aumentar los gases de efecto invernadero en la atmósfera.
Es importante subrayar que no todo el Ártico reaccionará como nuestra zona de estudio y que, de hecho, existen grandes diferencias espaciales en la distribución de los RTS incluso en la isla Banks.
La activación de los RTS solo puede producirse cuando el permafrost contiene grandes cantidades de hielo cerca de la superficie del terreno y, afortunadamente, esto no ocurre en todas partes. De hecho, el análisis de los cambios entre 1999 y 2015 en grandes transectos de Siberia, el este de Canadá y Alaska reveló solo una fracción de las concentraciones de RTS que observamos.
Sin embargo, también sabemos que la isla Banks no es única. La clase de estudiantes de grado de este último semestre utilizó datos de Timelapse para examinar el noroeste de la isla Victoria y volvió a encontrar cientos de nuevos RTS. Además, en nuestro estudio demostramos que el calor estival se extendió más hacia el norte en la isla Banks en el período 2010-2012 en comparación con 1998, lo que provocó que se desarrollaran concentraciones de RTS totalmente nuevas en la misma región.
Por lo tanto, inferimos que podría haber regiones más frías en el archipiélago ártico canadiense que desarrollen RTS en el futuro a medida que el clima se caliente.
Durante mi vida laboral, partes de la isla Banks han cambiado de forma drástica. Nuestras proyecciones muestran que mis colegas y estudiantes más jóvenes verán aún más cambios durante sus carreras.
Hemos añadido pruebas de que incluso las zonas de permafrost frío son vulnerables al calentamiento climático, y hemos demostrado en particular la importancia de las temperaturas estivales extremas. Nuestra conclusión es que esta parte del Ártico nunca volverá a ser como era hace apenas dos décadas.
