Permafrost es un término de origen inglés, que literalmente significa “escarcha permanente” o “permanentemente helada”, y se utiliza para denominar suelos, rocas o sedimentos submarinos que permanecen con una temperatura igual o inferior a 0 ºC de forma ininterrumpida por periodos de tiempo de al menos dos años. Su extensión vertical es muy variable, con un intervalo que va desde menos de un metro a más de 1500 metros de profundidad.
Aspectos generales
Aunque el término permafrost fue acuñado por el investigador norteamericano Siemon William Müller en 1949, un siglo antes, el biólogo, geólogo, meteorólogo, geógrafo y botánico ruso Karl Reinhold Ernst von Baer realizaba los primeros trabajos sobre este tipo de suelos.
El permafrost está formado por suelos o rocas, hielo y grandes cantidades de materia orgánica y carbono orgánico, producto de organismos muertos que, por las bajas temperaturas permanentes, no han sido completamente descompuestos. La cantidad de hielo, en proporción al suelo o rocas, puede variar dependiendo de la zona y cuando esta proporción es superior a 250:1 (hielo: suelo), se habla de hielos supermasivos.
Está ubicado por debajo de una capa de suelo denominada capa activa y que se caracteriza por estar sometida a procesos estacionales de congelación y descongelación y por lo tanto permite el desarrollo de plantas que posean raíces poco profundas, que son las únicas que pueden sobrevivir y prosperar en presencia de permafrost. El grosor de esta capa activa puede variar entre 30 cm y 10 m, con un promedio cercano a 1,5 metros en el hemisferio norte.
Estructura y elementos clave del permafrost
Capa de transición
Es la capa más superficial, en contacto con la capa activa, con la cual interactúa, y que la afecta estructuralmente, presentando modificaciones debidas a las fluctuaciones de temperatura acontecidas en los últimos 10 años.
Capa intermedia
Sección del permafrost sin contacto directo con la capa activa, en ella se encuentran cristales de hielo y una matriz de hielo que ha permanecido inalterable por un siglo.
Permafrost
Esta capa contiene sedimentos y una matriz de hielo y los horizontes de suelo más antiguos. Ha permanecido inalterable por al menos mil años. Su profundidad máxima es aquella en la cual el calor proveniente del centro de la tierra sube la temperatura por encima de 0 ºC.
Clasificación
Las regiones con permafrost pueden clasificarse en cuatro zonas dependiendo de la fracción de área terrestre que contiene permafrost:
Permafrost continuo
Entre el 90 y el 100 % del área contiene permafrost. Para que esto ocurra, la temperatura media anual de la superficie del suelo tiene que ser menor a -5 ºC. Debido a estas condiciones, la temperatura nunca es lo suficientemente elevada para permitir el descongelamiento del permafrost.
Más de la mitad de todo el permafrost terrestre (54%), está ubicado en esta zona de permafrost continuo, que se encuentra ubicado en el hemisferio norte, cuyo límite se encuentra en los 50-60ºN. El 46% del permafrost restante se encuentra repartido entre las tres zonas restantes, que se señalan a continuación.
Permafrost discontinuo
La cobertura de permafrost oscila entre el 50 y el 90%. En estas zonas la temperatura media anual a nivel del suelo oscila entre -2 y -4 ºC. Algunos autores catalogan esta zona como de permafrost discontinuo extensivo.
Permafrost esporádico
En este caso la cobertura es del 10 – 50%. Se presenta en zonas con una temperatura que oscila entre -2 y 0 ºC.
Permafrost aislado
La cobertura del permafrost es menor al 10%. Se presenta en zonas dispersas, con las áreas periglaciares de montañas tropicales.
Factores que condicionaron la distribución actual del permafrost
Latitud
El ángulo en que inciden los rayos solares sobre la tierra, y por ende la cantidad de energía calórica absorbida por esta, varían dependiendo de la latitud. La mayor cantidad de calor la recibe la tierra cuando los rayos inciden perpendiculares a la superficie de la tierra, lo que ocurre en la zona ecuatorial.
A medida que la zona se aleja del ecuador y se acerca a los polos, la cantidad de energía solar absorbida por la tierra disminuye, y con ello, la temperatura. Casi las tres cuartas partes del permafrost mundial está distribuido entre los 45 y 67ºN, por encima de esa latitud, la proporción disminuye por la presencia del Océano Ártico.
Longitud
La distribución del permafrost también va a variar con respecto a la longitud, puesto que al oeste del hemisferio norte solo se ubica cerca de un tercio del permafrost global, mientras que al este se ubican los dos tercios restantes.
Altitud
Solo el 5% del permafrost del hemisferio norte se ubica por encima de los 4500 m s.n.m., mientras que por debajo de los 1000 m s.n.m. se ubica el 78%.
Importancia del permafrost
La estabilidad del permafrost es de importancia vital por los servicios ecosistémicos que estos suelos brindan, entre ellos:
Protección contra el calentamiento global
Los suelos de permafrost actúan como sumideros de carbono por cuanto contienen enormes cantidades de materia orgánica que ha sido acumulada con el transcurrir de los siglos, y que no ha llegado a descomponerse debido a las bajas temperaturas reinantes.
Reserva de agua para la flora
Si bien los suelos de permafrost limitan el desarrollo de las plantas por la presencia de hielo, se ha demostrado que, en épocas de extrema sequía, algunas especies de plantas pueden aprovechar el agua proveniente del deshielo del permafrost, lo cual permite el mantenimiento de los bosques boreales (taiga).
Estabilización de suelos
Las masas de hielo del permafrost ayudan a estabilizar los suelos lo cual permite la construcción de determinadas estructuras, algunas de las cuales requieren de soluciones ingenieriles para evitar que el calor proveniente de las mismas estructuras derrita el permafrost y desestabilice el sustrato.
Impacto del calentamiento global
El permafrost ocupa cerca del 25% del territorio del hemisferio norte, principalmente en Alaska, Canadá y Siberia. Como consecuencia del calentamiento global, este se está derritiendo. De acuerdo con algunas estimaciones, el permafrost se está derritiendo a una velocidad 250% superior a hace 40 años.
Para evitar la pérdida del permafrost es necesario reducir las emisiones de carbono, sin embargo, aun si se logra reducir las emisiones en un 50% con respecto a 2010, las proyecciones más ambiciosas sostienen que el permafrost se reducirá en un 25%, pudiendo llegar al 75% de pérdida.
Posibles consecuencias
Calentamiento global
El derretimiento del permafrost permite que los microorganismos del suelo degraden la materia orgánica antes atrapada por los hielos, liberando dióxido de carbono a la atmósfera, retroalimentando al calentamiento global. Las emisiones anuales de dióxido de carbono proveniente del permafrost han sido estimadas como equivalentes a las emisiones anuales de China u otras grandes potencias industriales.
Impacto sobre infraestructuras civiles
El calentamiento global provoca un ensanchamiento de la capa activa, el hielo del permafrost se convierte en agua y, si los sedimentos del suelo son de grano fino, se desplazan hacia abajo provocando lo que se conoce como asentamiento del deshielo, el cual no es uniforme, formándose pequeñas colinas y depresiones, conocidas en conjunto como terreno termokarst.
Si el termokarst se forma debajo de una obra de infraestructura, como una carretera, una tubería, o una casa, su integridad se ve amenazada, pudiendo colapsar, o, si ocurre cerca de la costa, puede ocasionar la inundación por agua del mar.
Los costos asociados a este problema son incalculables, por ejemplo, Alaska tiene sus carreteras, vías férreas, aeropuertos y otras obras de infraestructura de comunicación construidas sobre permafrost, algunas comunidades del interior, sólo se comunican a través de estos aeropuertos. Todas estas estructuras deberán ser reparadas o completamente reconstruidas con otras técnicas de construcción de continuar el deshielo del permafrost. Igual ocurre con Rusia, que incluso tiene una planta nuclear e infraestructura militar sobre suelos de permafrost.
Desplazamientos humanos
Algunas comunidades enteras de indígenas inuit en Canadá sufren la amenaza de tener que desplazarse hacia otras zonas por el hundimiento de los terrenos donde están asentadas.
Contaminación
Existen depósitos naturales de metales pesados, como el mercurio, que están contenidos por el permafrost, de derretirse este, tales metales pueden desplazarse y contaminar tierras o acuíferos.
Aunado a esto, hay depósitos de combustibles y otros productos tóxicos construidos en tierras de permafrost que han cedido, o sufren el riesgo de ceder, liberando sus productos al medio. Se estima que, a nivel mundial, existen cerca de 20.000 sitios con desechos tóxicos ubicados en terrenos de permafrost.
Modificación de biota
El incremento del ancho de la capa activa permite que los suelos desarrollen nueva vegetación con raíces más profundas que la que existía previamente, modificando la flora local. Esto a su vez impacta sobre la fauna asociada a esta vegetación. Los animales que construyen galerías, también se ven impactados por la inundación o el colapso de sus madrigueras al descongelarse el hielo del permafrost.
Reactivación de microorganismos potencialmente patógenos
Aunque es considerado por los investigadores como un riesgo bajo, existen microorganismos potencialmente patógenos que han quedado atrapados desde hace cientos de años en el permafrost, y que al derretirse este, podrían activarse nuevamente y causar enfermedades que podrían llegar incluso a nivel de pandemias.
Referencias bibliográficas
Fuentes, E. (2020). Consecuencias de la descongelación del permafrost por el aumento de la temperatura global en el medio socioeconómico y ambiental. Tesis de Maestría. Universidad de Alcalá, Madrid. 48 pp.Sugimoto, A.; Yanagisawa, N.; Naito, D.; Fujita, N. & Maximov, T. (2002). Importance of permafrost as a source of water for plants in east Siberian taiga. Ecological Research 17, 493–503.
United Nations Environment Programme UNEP (sf). Policy Implications of Warming Permafros. 38 pp.
U.S. Arctic Research Commission Permafrost Task Force (2003) Climate Change, Permafrost, and Impacts on Civil Infrastructure. Special Report 01-03, U.S. Arctic Research Commission, Arlington, Virginia. 72 pp.
Autor
Escrito por Carlos F. Lira Gómez para la Edición #139 de Enciclopedia Asigna, en 08/2024. Carlos es MSc. en Ciencias Marinas, mención Biología Marina del Inst. Oceanográfico de Venezuela, UDO. Profesor de Carcinología y Zoología Gral. en la UDO.