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Os incêndios florestais são uma força antiga que molda o meio ambiente, mas eles cresceram em frequência, alcance e intensidade em resposta a uma mudança climática. No Oak Ridge National Laboratory do Departamento de Energia, os cientistas estão trabalhando em várias frentes para entender e prever melhor esses eventos e o que eles significam para o ciclo do carbono e a biodiversidade.
Dois meses após o pico da temporada de incêndios no verão de 2023, de junho a agosto, os incêndios florestais canadenses queimaram mais de 25 milhões de acres de terra, interromperam a vida de milhões e se espalharam além dos limites tradicionais do oeste do Canadá, a leste da Nova Escócia. O fenômeno atraiu atenção renovada quando a fumaça se espalhou para regiões densamente povoadas, tornando o horizonte da cidade de Nova York laranja e atravessando o Oceano Atlântico até a Europa no final de junho.
Compreender os muitos riscos e impactos dos incêndios florestais está no centro de vários projetos do ORNL. Henriette “Yetta” Jager, uma cientista do ORNL cuja pesquisa está na interseção entre energia e ecologia, estudou como o desbaste seletivo da floresta pode remover combustível para incêndios florestais e fornecer material vegetal para conversão em biocombustíveis.
“É um tema complexo”, disse Jager. “A ciência está mostrando que, embora possa ser difícil remover a vegetação rasteira e as árvores finas em algumas áreas sem estradas, simplesmente deixar a floresta antiga sozinha pode causar mais mal do que bem. Para espécies em risco, como corujas pintadas, deixar o combustível acumular pode causar incêndios maiores e mais generalizados que podem ser piores a longo prazo.”
Jager trabalhou com colegas para construir uma estrutura que pode apoiar a tomada de decisões sobre práticas de desbaste florestal, padrões de paisagem e até mesmo táticas espaciais de combate a incêndios. Os resultados de seu trabalho podem ser usados para proteger espécies terrestres e aquáticas que precisam de uma passagem segura para se afastar do fogo e retornar mais tarde.
“A perturbação dos incêndios florestais faz parte da natureza e as espécies estão adaptadas a ela, mas estamos em uma situação diferente agora com as mudanças climáticas”, disse Jager. “Haverá grandes mudanças em quando esses incêndios acontecerão, seu tamanho e gravidade, o que causará grandes mudanças na vegetação e novos impactos nas espécies animais.
“Ao continuar nossa pesquisa, podemos ajudar os gerentes florestais a planejar essas mudanças.”
Desenterrando dados na tundra ártica rica em carbono
Avançar na compreensão dos efeitos dos incêndios florestais no ciclo do carbono é o foco da cientista do ORNL, Fernanda Santos. Ela estuda não apenas eventos únicos, mas também incêndios florestais repetidos ao longo de décadas. Ela examina o que esses incêndios pressagiam para a capacidade da terra de bloquear o carbono. E, inversamente, seu trabalho avalia como os incêndios podem se tornar uma fonte de emissões de carbono durante incêndios florestais e potencialmente intensificar o ciclo de aquecimento. Os solos do mundo contêm mais de 3 gigatoneladas de carbono – o triplo da quantidade na atmosfera – e cerca de 70% da camada superior de todos os solos foi exposta ao fogo em algum momento.
Sua pesquisa ilumina as mudanças antecipadas à medida que a terra evolui em resposta ao fogo. “Muitas pessoas pensam na evolução como algo que acontece ao longo dos séculos”, disse Santos. “Mas a ideia de evolução rápida, incluindo como plantas e microbiomas do solo se adaptam rapidamente ao aumento de incêndios, é relativamente nova. Veremos mais ou menos biodiversidade após incêndios repetidos? Em última análise, queremos saber como o fogo afeta esses ambientes, inclusive abaixo do solo. “
O fogo afeta as características funcionais das plantas, bem como a diversidade e função de micróbios e outros organismos dentro e ao redor do solo que podem alterar a qualidade da planta e do solo, disseram Fernanda e colegas em uma edição especial da revista Ecologia Funcional examinar as lacunas de conhecimento no estudo dos impactos evolutivos dos incêndios florestais. Mudanças nos regimes de incêndios florestais relacionadas a um clima mais quente, como maior recorrência e severidade, foram relatadas para acelerar a transição de ecossistemas dominados por árvores para arbustos, por exemplo. A influência evolutiva do fogo pode ser vista na seleção de plantas com características como casca mais grossa e rápida germinação e rebrota, podendo resultar em menor diversidade de plantas.
Os cientistas também apontaram a necessidade de mais pesquisas sobre como o fogo pode afetar as interações entre plantas e fungos nas florestas. Incêndios florestais mais graves e repetidos também podem afetar as pistas sensoriais que os animais, incluindo insetos, polinizadores e herbívoros, normalmente usam para evitar incêndios e resultar em implicações adicionais para a biodiversidade em um clima em mudança, disseram os cientistas.
No ORNL, Santos trabalha em projetos como o DOE Next-Generation Ecosystem Experiments Arctic, ou NGEE Arctic, realizando experimentos e coletando dados observacionais para entender melhor as mudanças que ocorrem nos ecossistemas do Ártico. Ela se concentra na ecologia de distúrbios – o que eventos como incêndios florestais e surtos de pragas significam para o meio ambiente e futuros feedbacks climáticos. Ela examina a química orgânica e inorgânica do solo do Ártico, que ajuda a isolar a camada permafrost rica em carbono da tundra.
Refinando simulações climáticas em larga escala
Santos também está ajudando a refinar simulações em grande escala do clima da Terra, como o Modelo do Sistema Exascale da Terra de Energia do DOE, para melhor representar diferentes formas de carbono, como biomassa carbonizada – fuligem e carvão – que resultam de incêndios florestais. O E3SM é apoiado pelo Programa de Pesquisa Biológica e Ambiental do DOE Office of Science e abrange oito laboratórios nacionais, incluindo o ORNL. O modelo é executado nos supercomputadores mais rápidos do mundo, fornecendo simulações altamente avançadas para prever melhor as mudanças ambientais que podem afetar o setor de energia.
Todo esse trabalho depende da qualidade e quantidade de dados observacionais e experimentais. Para aprimorar os conjuntos de dados relacionados a incêndios florestais, Santos e seu colega do ORNL, Jiafu Mao, lançaram uma Fire Community Database Network para encorajar cientistas e administradores de terras a enviar dados ambientais sobre áreas queimadas para um repositório central. Compartilhar essas informações pode não apenas melhorar a pesquisa, mas também informar as práticas de manejo da terra, disseram os cientistas.
Os incêndios florestais consomem não apenas a biomassa de plantas e árvores, mas também podem resultar na liberação de carbono que está armazenado nos solos há anos ou séculos, disse Santos. “Nosso trabalho no Ártico está focado em uma melhor compreensão do que pode acontecer nesses solos ricos em carbono em latitudes mais altas como o Alasca e o Canadá. Modelamos e prevemos o ciclo do carbono terrestre, e estou focado em ajudar a diminuir a incerteza em esses modelos com dados de campo sobre incêndios históricos.”
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