Medición del flujo de metano de los lagos del Ártico

Según una estimación, hay más de 3,6 millones de lagos en el Ártico. Son remotos y difíciles de alcanzar y probar en el campo, especialmente cuando están cubiertos de hielo durante los largos inviernos del Ártico.

Sin embargo, son de importancia crítica para comprender el cambio climático. A medida que los pequeños organismos en los sedimentos del lago ártico llamados arqueas descomponen la materia orgánica, liberan metano, un potente gas de efecto invernadero. El metano (CH4) tiene un poder de captura de calor aproximadamente 30 veces más fuerte que el dióxido de carbono.

Encontrar las fuentes de metano en todo el mundo y medir cuánto están emitiendo se ha convertido en una búsqueda científica importante. La mayoría de los intentos de medir las emisiones de metano de los lagos se han centrado en las condiciones de verano cuando los lagos están libres de hielo, pero los procesos que producen el gas continúan durante el invierno cuando muchos lagos están congelados.

Problemática del metano en los lagos

"Pero la gran cantidad de lagos árticos hace que llegar a ellos sea imposible en cualquier estación", explicó Melanie Engram, científica de la Universidad de Alaska. Para solucionar este problema, Engram y sus colegas han desarrollado una nueva técnica basada en satélites para medir el metano de los lagos.

La nueva técnica utiliza el radar de apertura sintética (SAR) de banda L, una tecnología que consiste en hacer rebotar las microondas en las superficies de la Tierra y buscar cambios en los patrones de reflexión observados por el satélite. La técnica funciona incluso en condiciones nubladas, si una capa de nieve cubre el hielo del lago o en la oscuridad.

"Cuando el metano se eleva desde el fondo del lago, las columnas de burbujas sirven como aislantes, frenando el crecimiento del hielo cerca de la columna de burbujas", explicó Engram.

“El hielo crece más rápidamente alrededor de la columna, y terminas con estas grandes divisiones debajo de las columnas de burbujas que se llenan de agua. Dado que el agua es especialmente reflectante de los pulsos de microondas, podemos hacer mediciones de cómo las ondas se recuperan después de golpear las divisiones de agua para inferir cuánto metano ha burbujeado”.

La fotografía de abajo muestra un ejemplo de cómo las burbujas de metano en un lago congelado en Fairbanks, Alaska, pueden alterar el hielo.

Utilizando la técnica basada en SAR, Engram y sus colegas calcularon el flujo de metano (la tasa de metano intercambiado entre el lago y la atmósfera) de 5,143 de los 134,000 lagos estimados en Alaska. Para validar sus observaciones satelitales, también realizaron mediciones en tierra en docenas de lagos cerca de la península de Barrow, Atqasuk, Toolik, el norte de la península de Seward y Fairbanks, donde colocaron "trampas de burbujas" sumergidas para medir las emisiones de metano.

El mapa en la parte superior de la página muestra los flujos de metano para los lagos que rodean a Fairbanks, un área que se destacó por el rango de flujos en sus lagos. Varios de los lagos más pequeños tenían flujos que superaban los 90 gramos por metro cuadrado por año. La mayoría de los lagos más grandes tenían entre 0 y 15.

Una razón clave por la que los pequeños lagos alrededor de Fairbanks tenían flujos tan altos es que están ubicados dentro del yedoma, un tipo de permafrost de edad del Pleistoceno rico en material orgánico que libera cantidades significativas de metano cuando se descongela.

También hay algunos lagos mineros llenos de grava alrededor de Fairbanks que tienen un flujo de metano muy bajo. En las partes más al norte de Alaska, como la península de Barrow (abajo), los lagos tendían a ser más grandes, más numerosos y tenían un flujo más bajo.

La medición del flujo de metano de los lagos del Ártico es parte de un esfuerzo más amplio para comprender mejor el presupuesto de metano: una contabilidad de la cantidad de gas que se mueve entre varias partes o el medio ambiente. Las concentraciones de metano en la atmósfera han aumentado significativamente en las últimas décadas, lo que llevó a los científicos a tratar de entender por qué. Sin embargo, debido a que hay varias formas en que el metano ingresa a la atmósfera, es difícil determinar las fuentes del aumento. La producción de combustibles fósiles, la agricultura, los incendios, los humedales, el descongelamiento del permafrost y varias otras fuentes emiten metano y podrían estar contribuyendo a la acumulación de gas.

Si bien se cree que los lagos árticos, los humedales y el permafrost son una fuente modesta de metano, son especialmente preocupantes porque el calentamiento global podría estar aumentando su participación en las emisiones. Los intentos anteriores para cuantificar el flujo de metano de los lagos árticos han producido estimaciones muy diferentes. Las estimaciones "descendentes", basadas en mediciones de aviones, satélites y modelos, implican una tasa de flujo que es dos o tres veces menor que los enfoques "ascendentes", que se basan en mediciones terrestres en un número limitado de lagos y luego extrapolando a través de áreas más grandes.

"Este trabajo de SAR es realmente emocionante porque nos está ayudando a resolver la gran discrepancia entre la estimación de arriba hacia abajo y de abajo hacia arriba que hemos tenido durante años", dijo Katey Walter Anthony, también de la Universidad de Alaska. "Estos resultados SAR nos muestran que algunas de las estimaciones ascendentes que hicimos en el pasado eran demasiado altas".

Los autores del trabajo advierten que su trabajo con SAR acaba de comenzar, ya que han analizado menos del 0,14 por ciento de los lagos en el Ártico. "Nos encantaría extender nuestro análisis a todos los lagos del Ártico eventualmente", dijo. “Hay muchos datos SAR disponibles para Alaska, Canadá y Groenlandia. Los mayores desafíos serán Rusia, la región más grande del Ártico, pero donde la cobertura SAR es muy escasa”.

Imágenes de NASA Earth Observatory de Lauren Dauphin, utilizando datos de Engram, Melanie, et al. (2020) y datos de Landsat del Servicio Geológico de EE. UU. Los investigadores utilizaron datos recopilados por el sensor de radar de apertura sintética de banda L tipo Phased Array (PALSAR) en el satélite japonés avanzado de observación de la tierra (ALOS). Los datos son procesados y almacenados por la Instalación de Satélites de Alaska en la Universidad de Alaska Fairbanks. Historia de Adam Voiland.

NASA Earth Observatory