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Conectando processos costeiros com sistemas globais
Grande parte da infraestrutura mundial de energia, defesa e industrial está localizada na costa, e o transporte marítimo por portos costeiros representa mais de 90% do comércio global.
Por Melissae Fellet, - 25/05/2020


As interfaces costeiras, onde a terra encontra o mar, oferecem muitos benefícios
sociais e ecossistêmicos, como turismo, comércio e troca de nutrientes.
Crédito: Dan Meyers em Unsplash

Vivemos, trabalhamos e brincamos na costa.

Cerca de 40% da população mundial vive atualmente perto da costa. Grande parte da infraestrutura mundial de energia, defesa e industrial está localizada na costa, e o transporte marítimo por portos costeiros representa mais de 90% do comércio global.

Mas as paisagens costeiras também são vulneráveis ​​às mudanças globais. Em 2100, mais do dobro da população poderia viver em áreas suscetíveis a inundações, devido ao aumento do nível do mar, crescimento urbano, imigração e cenários de alta emissão de dióxido de carbono.

"Os principais modelos globais de computadores que os pesquisadores usam atualmente descrevem a costa como um pixel que é essencialmente metade da terra e meio oceano", disse o biogeoquímico da PNNL Nick Ward. "Apenas entrega a terra ao mar."

Em um artigo de revisão recente, publicado em 18 de maio na Nature Communications , uma equipe interdisciplinar de pesquisadores liderada por Ward propôs um caminho para refinar a representação de interfaces costeiras nos modelos de sistemas da Terra usados ​​para prever o clima na Terra. Eles sugerem descrever as funções das interfaces costeiras em uma escala de ecossistema, classificando os ecossistemas costeiros em alguns tipos funcionais, usando modelos detalhados que existem em escalas locais para essas categorias e aplicando as lições aprendidas dos modelos locais a ecossistemas costeiros semelhantes em todo o mundo .

Os atuais modelos de sistemas terrestres (ESM) representam a interface terra-mar
de maneira simples. Um novo artigo de revisão liderado por um pesquisador
do PNNL propõe uma representação mais refinada que reflete a transição
gradual da terra para o mar nas interfaces costeiras.
Crédito: Nathan Johnson | PNNL

Definindo gradientes de processos costeiros em escala de ecossistema

Os modelos de sistemas terrestres descrevem como os ecossistemas ao redor do mundo interagem através da transferência de nutrientes e energia para influenciar o clima. A diversidade biológica e geoquímica é a base de muitos desses ciclos de transferência, e os ecossistemas costeiros abrigam alguns dos sistemas com maior diversidade biológica e geoquímica do planeta.

No entanto, faltam muitos detalhes sobre a função dos ecossistemas costeiros nos modelos atuais do sistema terrestre. Atualmente, esses modelos representam uma interface costeira como uma simples transição entre terra e mar. Na realidade, a interface é uma mudança gradual, moldada em grande parte pelo equilíbrio entre o fluxo das marés e a descarga de água doce da terra.

A geografia - costas íngremes ou rasas - é um fator primário que influencia a maneira como a água doce e a água do mar interagem em uma interface costeira. O efeito das marés viaja mais para o interior, através dos rios das marés, para costas mais rasas do que aquele em que penhascos rochosos encontram o mar. Além disso, acompanhar o fluxo de água em uma interface costeira revela processos e gradientes da escala de moléculas e micróbios a árvores e sedimentos.

A mistura de água doce e água salgada em uma interface costeira gera um gradiente de salinidade que influencia os tipos de plantas que crescem no interior, bem como a composição das comunidades microbianas que vivem no solo e nos sedimentos. As plantas e micróbios em uma área costeira afetam os ciclos de nutrientes e carbono de um ecossistema, e os sedimentos lavados da terra para rios e estuários influenciam a disponibilidade de nutrientes.

"Esses fatores foram estudados em laboratórios e em diferentes locais do mundo", disse Vanessa Bailey, cientista de solo do PNNL. "Agora, queremos reunir todos os que estudam a interface entre terra e mar para entender melhor os processos conectados que acontecem nas interfaces costeiras na escala do ecossistema".

A geografia de uma costa - uma margem ativa íngreme ou uma margem passiva
rasa - afeta como a água doce e a água do mar se misturam em
uma interface costeira. Crédito: Nathan Johnson | PNNL

Descrição da perturbação e resiliência do processo costeiro

Enquanto os cientistas trabalham para entender melhor como os ecossistemas costeiros funcionam, eles também têm uma segunda tarefa: estudar a resistência desses ecossistemas às mudanças globais. Como os ecossistemas costeiros são uma interface entre terra e mar , eles também sofrem efeitos de perturbações em ambas as áreas. A seca e as mudanças no uso da terra no interior podem afetar os processos costeiros, juntamente com o aumento do nível do mar no oceano.

Com tantos processos interconectados acontecendo nos ecossistemas costeiros , os cientistas enfrentam muitas perguntas ao criar modelos preditivos detalhados da função e resposta das interfaces costeiras. Quais processos costeiros e quais processos terrestres precisam ser incluídos? Em que escalas geográficas e de tempo? Os modelos refletem como os ecossistemas costeiros podem responder às mudanças globais ?

Classificação dos processos costeiros e coordenação de pesquisas futuras

Em seu artigo, a equipe de pesquisadores interdisciplinares da academia, laboratórios nacionais e agências federais propõe uma estratégia para responder a essas perguntas. Uma maneira de representar interfaces costeiras no modelo de sistema da Terra é com um modelo de todos os ecossistemas costeiros do mundo. No entanto, com 372.000 milhas de costa ao redor do mundo, os pesquisadores reconhecem que a tarefa é inviável.

Os ecossistemas costeiros parecem muito diferentes em todo o mundo, mas
podem ter características comuns que são úteis para descrever em
detalhes o modelo de sistema da Terra. Crédito: USGS, Cameron Venti
e Nathan Anderson em Unsplash

Portanto, eles oferecem outra opção: classificar os ecossistemas costeiros em alguns tipos funcionais, criar modelos detalhados para essas categorias e depois aplicar esses modelos a outros ecossistemas costeiros. .

As classificações funcionais podem descrever características geográficas, como costas acidentadas ou praias levemente inclinadas. Eles poderiam descrever os ecossistemas de maneira a reunir diferentes tipos de sistemas de estuários, planícies de maré ou linhas de costa.

"À medida que a comunidade científica desenvolve esses modelos, ele também revela lacunas onde são necessários mais dados observacionais para validar os modelos", disse Ward. Para reunir esses dados, ele e seus colegas recomendam aproveitar as redes de monitoramento ecológico de longo prazo existentes e direcionar a pesquisa para perguntas comuns.

A tarefa que temos pela frente é algo que ninguém pode fazer sozinho, concluiu a equipe. Ward concordou: "O desenvolvimento desses modelos detalhados exigirá coordenação entre instituições, agências de financiamento e redes de pesquisa de longo prazo existentes para desenvolver um entendimento em escala global das interfaces costeiras".

 

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