Modelagem baseada em observação dos fluxos de carbono do permafrost com consideração para depósitos de carbono profundo e atividade de termocársticos

Resumo. Os solos de alta latitude armazenam grandes quantidades de matéria orgânica perenemente congelada e, portanto, inerte. Com o aumento das temperaturas globais e a consequente degradação do permafrost, parte desse estoque de carbono estará disponível para a decomposição microbiana e eventual liberação à atmosfera. Desenvolvemos um modelo simplificado de múltiplos reservatórios em duas dimensões para estimar a magnitude e o tempo dos futuros fluxos de dióxido de carbono (CO2) e metano (CH4) a partir do carbono do permafrost recém-descongelado (ou seja, carbono descongelado quando as temperaturas ultrapassam os níveis pré-industriais). Simulamos especialmente a liberação de carbono de depósitos profundos em regiões de Yedoma, descrevendo o descongelamento abrupto sob lagos de termocársticos recém-formados. A eficiência computacional do nosso modelo nos permitiu executar grandes ensembles multi-centenários sob vários cenários de aquecimento futuro para expressar a incerteza inerente às simulações do feedback do carbono do permafrost. Sob aquecimento moderado do cenário de trajetória de concentração representativa (RCP) 2.6, os fluxos acumulados de CO2 a partir do carbono do permafrost recém-descongelado somam de 20 a 58 petagramas de carbono (Pg-C) (intervalo de 68%) até o ano 2100 e alcançam de 40 a 98 Pg-C em 2300. A degradação muito maior do permafrost sob aquecimento intenso (RCP8.5) resulta em liberação acumulada de CO2 de 42 a 141 Pg-C e de 157 a 313 Pg-C (intervalos de 68%) nos anos 2100 e 2300, respectivamente. Nossas estimativas consideram apenas fluxos a partir do permafrost recém-descongelado, não a partir de solos já parte da camada ativa descongelada sazonal sob o clima pré-industrial. Nossos fluxos simulados de CH4 contribuem com alguns por cento para a liberação total de carbono do permafrost, mas podem causar até 40% da totalidade da forçada radiativa afetada pelo permafrost no século XXI (intervalo superior de 68%). Inferimos taxas de emissão de CH4 mais altas de cerca de 50 Tg-CH4 por ano por volta do meio do século XXI, quando a extensão simulada de lagos de termocársticos está em seu máximo e quando o descongelamento abrupto sob lagos de termocársticos é considerado. A liberação de CH4 do carbono recém-descongelado em depósitos afetados por zonas úmidas só é discernível no 22º e 23º séculos devido à ausência de processos de descongelamento abrupto. Mostramos ainda que a liberação da matéria orgânica armazenada em depósitos profundos das regiões de Yedoma afeta crucialmente nossos fluxos simulados de CH4 circumpolares. O aquecimento adicional através da liberação do carbono recém-descongelado do permafrost provou ser apenas ligeiramente dependente do caminho de emissão antropogênica e soma cerca de 0.03–0.14 °C (intervalos de 68%) até o final do século. O aquecimento aumentou ainda mais no 22º e 23º séculos e foi mais pronunciado sob o cenário RCP6.0, adicionando 0.16 a 0.39 °C (intervalo de 68%) às temperaturas médias globais simuladas da superfície do ar no ano 2300.