Você poderia chamar isso de o caso do carbono desaparecido.

Era a década de 1980. Os cientistas sabiam aproximadamente quanto dióxido de carbono (CO2) era emitido globalmente pela queima de combustíveis fósseis pelos humanos e por processos naturais, como vulcões. Eles também sabiam quanto CO2 havia na atmosfera. Esses dados mostravam que cerca de metade do CO2 proveniente dos combustíveis fósseis desaparecia a cada ano. Mas para onde estava indo?

Ficou claro que as florestas absorvem muito: as plantas fixam carbono, por meio da fotossíntese, na madeira e em outros materiais vegetais. Mas as florestas também emitem carbono. Os micróbios no solo digerem folhas em decomposição e madeira morta, liberando carbono de volta para a atmosfera.

Compreender qual desses dois processos predomina — a absorção de carbono pelas florestas ou a sua emissão — é essencial para prever o futuro do balanço de carbono e das mudanças climáticas.

O químico atmosférico Steven Wofsy viu nessa questão um desafio de engenharia. Ao medir o CO2 nas correntes ascendentes e descendentes que circulavam ao redor da copa das árvores, ao longo de anos, ele percebeu que poderia explicar o papel das florestas no ciclo do carbono.

Ele vem fazendo medições desde então.

Oito vezes por segundo, a cada minuto, todos os dias desde outubro de 1989, uma torre treliçada de 30 metros de altura, erguida acima da copa das árvores na Floresta de Harvard, analisa a troca de carbono. À medida que minúsculos vórtices de ar transportam gases para cima e para baixo, um espectrômetro infravermelho mede as concentrações de CO2 e vapor de água, enquanto um anemômetro sônico 3D registra a velocidade do vento vertical e horizontal. Ao longo do tempo, a covariância mostra quanto carbono a floresta absorveu ou liberou — a troca líquida com a atmosfera, também conhecida como fluxo turbulento.

Os dados iniciais chocaram Wofsy e sua equipe: os carvalhos, bordos e coníferas dispersas ao redor da torre estavam absorvendo aproximadamente 2 toneladas de carbono por hectare por ano. Os dados provaram que a Floresta de Harvard — 16 quilômetros quadrados no centro de Massachusetts, onde fazendas e pastagens haviam sido abandonadas no século XIX — ainda não havia atingido o equilíbrio; ela ainda era um sumidouro líquido de carbono. Eles haviam encontrado o carbono que faltava — e, mais importante, a maneira de medi-lo.

“A maioria das pessoas pensava que essas florestas tinham se regenerado completamente depois de terem sido áreas agrícolas e já estavam cheias de carbono”, disse Wofsy, professor de Ciências Atmosféricas e Ambientais da Cátedra Abbott Lawrence Rotch.

As descobertas inspiraram uma rede de torres, agora com centenas de unidades, espalhadas pelo mundo, da Coreia ao Congo. Elas fornecem informações para políticas públicas e decisões sobre o uso da terra. O progresso no combate às mudanças climáticas exige escolhas difíceis — manter uma floresta em pé ou desmatá-la para construir uma usina solar — e as torres de fluxo sustentam a rigorosa contabilização de carbono que confirma quais opções realmente reduzem o CO2 atmosférico.

Agora em sua quarta década, e fonte do conjunto de dados de fluxo mais antigo do mundo, a torre da Estação de Medição Ambiental (EMS, na sigla em inglês) na Floresta de Harvard está chegando ao fim de sua vida útil. Com o apoio do Instituto Salata para o Clima e a Sustentabilidade e da Faculdade de Artes e Ciências, a EMS 2.0 foi instalada neste verão. Ela continuará coletando dados à medida que as mudanças climáticas se tornam cada vez mais difíceis de ignorar.

Para entender o fluxo de carbono, imagine um livro-razão contábil simples, explica William Munger , pesquisador sênior em química atmosférica na Escola de Engenharia e Ciências Aplicadas John A. Paulson de Harvard, que trabalha no projeto EMS desde o início.

Os depósitos representam a fotossíntese, ou seja, a absorção de carbono, ou seja, o carbono fixado. As retiradas representam a respiração, quando as plantas em decomposição liberam CO2. Nessa metáfora, as florestas temperadas de Massachusetts estão fazendo depósitos constantes no “banco de carbono” — por enquanto.

“Os dados do EMS mostram claramente que os invernos não são mais como eram antigamente”, disse Munger. “A variabilidade anual aumentou muito na década de 2000.” Assim como o resto do sul da Nova Inglaterra, a Floresta de Harvard agora recebe menos neve — o que significa menos água de degelo na primavera para estimular o crescimento. A neve antes isolava as raízes; sem ela, mais árvores morrem durante uma geada forte. Menos água e mais árvores mortas reduzem a absorção de carbono pela floresta.

“Alguns anos após um ano seco, observa-se uma queda na respiração de carbono — justamente quando se esperaria que essas folhas estivessem se decompondo.”

Após uma década de monitoramento de depósitos estáveis, a torre EMS registrou uma absorção de carbono que dobrou por alguns anos, antes de cair para zero durante um ano. Essas oscilações demonstram um sistema altamente responsivo a perturbações e à variabilidade climática.

“A torre nos permite observar como a floresta reage às principais flutuações climáticas sazonais e anuais, e rastrear o ciclo do carbono”, disse Wofsy.  

As torres de fluxo também estão monitorando alguns dos maiores depósitos de carbono do mundo.

Na Amazônia, a rápida fotossíntese de árvores gigantescas é compensada pela respiração igualmente intensa do solo quente e úmido e pelos incansáveis decompositores, resultando em uma variação líquida anual próxima de zero. Nas florestas boreais do norte, o solo contém milênios de turfa e matéria orgânica estabilizada pelo frio — vastos estoques de carbono acumulados desde o recuo do gelo. Perturbações como incêndios, secas ou degelo desencadeiam retiradas rápidas e massivas desses estoques, que podem estar levando-os a pontos de inflexão.

“Precisamos saber o que está acontecendo com essas florestas, e a pesquisa de longo prazo é a única maneira”, disse Michele Holbrook , professora de Silvicultura da Cátedra Charles Bullard. “É difícil detectar mudanças quando há tanta variação de ano para ano. Precisamos de registros de décadas. É isso que torna a torre, e os dados que ela coletou, tão importantes. No ciclo global do carbono, a biosfera terrestre — plantas, animais e micróbios do solo — absorve de 25 a 30% do CO2 que emitimos. Se isso parar, estaremos em apuros.”

Para um observador casual, a Floresta de Harvard parece estar prosperando. No outono, a vegetação é tão densa que pode ser difícil ver a nova torre a 15 metros de distância — cobertura perfeita para tordos-de-cedro, corujas-orelhudas e, ocasionalmente, linces. Um novo galpão abriga os instrumentos de gravação e os computadores. Porcos-espinhos haviam roído a antiga construção de madeira.

Mas a floresta está mudando. As espécies nativas de cicuta, freixo e faia estão desaparecendo devido a pragas disseminadas pela movimentação humana e pelo comércio.

O EMS 2.0 medirá a respiração da floresta por um longo período, oferecendo informações valiosas à medida que o planeta aquece e a comunidade global luta para mitigar as emissões de carbono. Ele não consegue prever a lenta renovação das espécies que moldará esses números, mas a torre mostrará como o balanço de carbono do ecossistema se altera com o aquecimento climático e pragas invasoras reestruturam a copa das árvores.

“Não existem muitas espécies nesta floresta”, disse Wofsy. “Na verdade, estamos testemunhando a transformação da floresta pelas mudanças climáticas e pelas espécies exóticas. É isso que nos espera.”