Transportan casi la misma cantidad de carbono orgánico y nitrógeno que los ríos
Una cantidad relativamente pequeña de agua subterránea que se filtra a través de la tundra de Alaska está liberando enormes cantidades de carbono en el océano, donde puede contribuir al cambio climático, según una nueva investigación de la Universidad de Texas en Austin.
Los investigadores han descubierto que, aunque el agua subterránea sólo constituye una fracción del agua que se vierte al mar, libera en verano aproximadamente 230 toneladas de carbono orgánico por día a lo largo de los casi 2.000 kilómetros de costa del mar de Beaufort. Esta cantidad de carbono es equivalente a la que liberan los ríos de libre flujo de la zona durante los meses de verano.
"Este estudio muestra que hay enormes cantidades de carbono orgánico y dióxido de carbono liberados a través de la descarga de agua subterránea dulce en verano", dijo Cansu Demir, quien dirigió la investigación mientras completaba su doctorado en la Escuela de Geociencias de la UT Jackson. Actualmente es investigadora asociada postdoctoral en el Laboratorio Nacional de Los Álamos.
Demir afirmó que, a medida que la tundra continúa descongelándose y aumenta el flujo de agua subterránea submarina, la salida de carbono de la costa al mar podría convertir las aguas superficiales del océano en una fuente de carbono para la atmósfera. El CO2 liberado a través de las aguas subterráneas también podría contribuir a la acidificación de los océanos.
Imagen: Una ilustración publicada con este estudio muestra cómo los estuarios subterráneos del Ártico transportan al mar agua dulce subterránea, donde se convierte en descarga de agua subterránea submarina.
El estudio es el primero en demostrar mediante observaciones directas que se está vertiendo agua dulce en el entorno submarino del océano, donde la costa se encuentra con el mar. Antes de esta investigación, se pensaba que la existencia de descargas de agua dulce subterránea submarina en esta zona del Ártico era muy limitada, afirmó Demir.
El estudio también es el primero en aislar el agua dulce (que podría estar compuesta de agua de lluvia, nieve derretida, hielo subterráneo poco profundo descongelado y, potencialmente, algo de deshielo del permafrost) de la descarga total de agua subterránea. Estudios anteriores sobre la descarga de aguas subterráneas en el Ártico incluían agua salada recirculada, que se filtraba al suelo desde la costa.
Utilizando observaciones directas, modelos numéricos y técnicas térmicas e hidráulicas, los investigadores descubrieron que, durante el verano, el agua subterránea dulce que ingresa al mar de Beaufort al norte de Alaska equivale entre el 3 y el 7% de la descarga total de tres ríos principales de esa zona.
Imagen derecha: Micaela Pedrazas (izquierda) y Cansu Demir (derecha) instalan un piezómetro a lo largo de la playa de la laguna Kaktovik. Crédito: Bayani Cardenas / Jackson School of Geosciences
Según Demir, este volumen de agua es sorprendentemente alto y es comparable a las descargas de agua subterránea dulce en las regiones templadas de latitudes más bajas. Aunque el volumen de agua subterránea es proporcionalmente pequeño al caudal total del río, contiene una cantidad comparable de carbono.
"En esa pequeña cantidad de agua, las aguas subterráneas transportan casi la misma cantidad de carbono orgánico y nitrógeno que los ríos", dijo.
El agua subterránea se desplaza por debajo de la superficie a través de suelos y sedimentos en su camino hacia la costa, recogiendo en su recorrido materia orgánica, materia inorgánica y nutrientes. Cuando interactúa con el permafrost, puede recibir volúmenes especialmente grandes de carbono.
El permafrost es similar a un estuario subterráneo, ya que contiene grandes volúmenes de agua y materia orgánica. Cuando el hielo se derrite y pasa a formar parte del flujo de agua subterránea, puede arrastrar consigo una enorme cantidad de carbono.
"La costa del Ártico está cambiando ante nuestros ojos", dijo Bayani Cardenas, coautor de este estudio y profesor del Departamento de Ciencias Terrestres y Planetarias de la Escuela Jackson. "A medida que el permafrost se derrite, se transforma en acuíferos costeros y submarinos. Incluso sin este deshielo, nuestros estudios son de los primeros en demostrar directamente la existencia de tales acuíferos".
Imagen: Emily Bristol toma muestras de agua subterránea a través de un piezómetro en la laguna Simpson. Crédito: Tyson McKinney / Jackson School of Geosciences
Además de contribuir al cambio climático global, esta enorme afluencia de carbono y nitrógeno podría tener importantes repercusiones en la ecología costera del Ártico, afirmó Demir. Por ejemplo, la acidificación de los océanos podría provocar una mayor vulnerabilidad de algunos de los organismos que viven sobre y debajo del fondo marino, como los crustáceos, las almejas y los caracoles.
A medida que el permafrost continúa descongelándose debido al cambio climático, la cantidad de agua dulce que llega al subsuelo del mar potencialmente aumentará, liberando aún más gases de efecto invernadero a las aguas costeras.
La investigación se publicó en Geophysical Research Letters: Coastal Supra-Permafrost Aquifers of the Arctic and Their Significant Groundwater, Carbon, and Nitrogen Fluxes
