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A umidade do solo provoca mudanças anuais na absorção de carbono pela terra
O acoplamento entre a terra e a atmosfera desempenha um papel importante
Por Kimm Fesenmaier - 02/04/2021


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Os ecossistemas terrestres da Terra absorvem uma grande parte de todas as emissões de dióxido de carbono produzidas pelas atividades humanas, ajudando a desacelerar o aquecimento global. Em média, em um determinado ano, as plantas e o solo absorvem, ou consertam, cerca de 30% das emissões humanas. Mas de um ano para o outro, esse número pode ser tão alto quanto 40% ou tão baixo quanto 20%. Os cientistas do clima pretendem determinar exatamente o que produz essa variabilidade para que possam explicá-la e criar os modelos mais precisos para prever o clima futuro.

Mas tem havido um debate significativo dentro da comunidade de modelagem climática sobre o que exatamente causa essa assim chamada variabilidade interanual. Um lado argumenta que essas mudanças são impulsionadas principalmente por propriedades atmosféricas, como temperatura e umidade do ar próximo à superfície. O outro diz que a umidade do solo é muito mais importante.

Um novo estudo liderado pela Caltech e publicado na edição de 1º de abril da revista Nature resolve esse debate, mostrando que a umidade do solo está realmente no banco do motorista em termos de quanto dióxido de carbono é absorvido pelos ecossistemas terrestres. No entanto, o estudo também conclui que a quantidade de umidade no solo afeta as temperaturas e a umidade perto da superfície, que por sua vez afetam a capacidade das plantas de fixar carbono.

"A umidade do solo é o motor, e a temperatura e a umidade são a alavanca", diz Vincent Humphrey, ex-bolsista de pós-doutorado na Caltech e principal autor do novo artigo.

Para analisar a importância da umidade do solo, os pesquisadores fizeram simulações usando modelos climáticos que integram totalmente o que se sabe sobre a terra, os oceanos e a atmosfera da Terra. Eles simularam dois mundos diferentes: um planeta de referência com condições normais da Terra e um mundo hipotético que nunca experimenta extremos na umidade do solo - sem secas ou inundações. Na simulação de referência, eles viram a variabilidade esperada na absorção de carbono pela terra ao longo do tempo. Mas, no caso do mundo hipotético, as mudanças ano a ano basicamente desapareceram. Quando os pesquisadores nunca permitiram uma anomalia na umidade do solo, as plantas sempre fixaram aproximadamente o mesmo percentual de emissões humanas.

"Aqui temos uma arma fumegante", diz Humphrey. "Podemos dizer com confiança que a umidade do solo desempenha um papel dominante na mudança de ano para ano que vemos na quantidade de carbono absorvido pela terra."

Mas os pesquisadores também perceberam que no mundo hipotético sem seca ou inundações, ocorreram muito menos eventos com temperaturas elevadas ou umidade reduzida do que a referência. Isso, eles descobriram, era devido a um conjunto de processos chamados feedbacks terra-atmosfera, quando as características da terra controlam fortemente a atmosfera próxima à superfície da Terra.

Para entender isso, Humphrey sugere pensar em uma vez em que você entrou em um pequeno grupo de árvores em um parque e sentiu a temperatura cair imediatamente. Isso ocorre porque as árvores liberam muita água por meio do processo evaporativo de transpiração. Isso direciona a energia do sol para a vaporização da água, em vez de permitir que ela aqueça o ambiente. Durante uma seca, quando não há tanta água ao redor para as plantas transpirarem, mais energia do sol é usada para aquecer e secar o ar.

"Nossos resultados mostram que a umidade do solo afeta significativamente as temperaturas próximas à superfície e a umidade atmosférica por causa desses feedbacks da atmosfera terrestre", diz o coautor do artigo Christian Frankenberg, professor de ciência ambiental e engenharia da Caltech e cientista pesquisador do Laboratório de Propulsão a Jato, que Caltech gerencia para a NASA. Ele acrescenta que o estudo descobriu que, se o solo estiver seco, eventos extremos, como ondas de calor, se tornam muito mais prejudiciais porque as plantas não podem fazer seu trabalho de reumedecimento e resfriamento da superfície da terra. "Se houver bastante umidade do solo disponível, isso amortece alguns desses eventos extremos", diz ele.

Os cientistas ficaram surpresos com a importância desses feedbacks terra-atmosfera em termos de seu efeito na absorção global de carbono. Descobriu-se que o impacto direto da mudança da umidade do solo foi responsável por apenas cerca de um quarto da variabilidade interanual. Surpreendentes 75% vieram indiretamente, como produto das mudanças na temperatura e na umidade do ar. Isso significa que durante as secas, as plantas são incapazes de fixar carbono, não tanto porque há menos água no solo, mas principalmente porque a atmosfera rapidamente se tornou mais quente e seca como resultado da seca.

“Isso finalmente reconcilia as diferentes perspectivas que as pessoas em nossa área tiveram”, diz Humphrey. "Até você saber que a umidade do solo influenciou a temperatura e é por isso que você vê os dois fazendo efeito, você tem a impressão de que há um conflito entre os resultados. Isso finalmente esfria o debate. Todos estão certos."

O novo artigo da Nature é intitulado "O feedback da umidade-atmosfera do solo domina a variabilidade da absorção de carbono da terra. Junto com Humphrey e Frankenberg, outros autores do artigo são Alexis Berg, da Harvard University; Philippe Ciais, do Laboratoire des Sciences du Climat et de l'Environnement, na França; Pierre Gentine da Columbia University em Nova York; Martin Jung e Markus Reichstein do Instituto Max Planck de Biogeoquímica em Jena, Alemanha; e Sonia I. Seneviratne da ETH Zurich na Suíça.

 

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