Como o aquecimento do Ártico está acelerando as mudanças climáticas globais

Três artigos recentes escritos por Ted Schuur, professor de ciências biológicas da Regents University na Northern Arizona University, e outros pesquisadores ao redor do mundo, organizados pela Permafrost Carbon Network, investigam os processos biológicos que ocorrem na tundra ártica em aquecimento e fornecem insights sobre o que podemos esperar daquela região à medida que o clima continua a mudar.

Os ecossistemas mais ao norte do mundo, incluindo a região do permafrost circumpolar ao norte, são um importante reservatório de armazenamento de carbono orgânico. Embora essa região, que inclui a tundra e grande parte da floresta boreal, contenha apenas 15% da área de solo da Terra, ela armazena cerca de um terço do carbono orgânico do solo do mundo.

Assim como a água, o carbono circula pelos ecossistemas da Terra, sendo alguns retirados da atmosfera pela fotossíntese das plantas (um processo conhecido como absorção) e alguns sendo liberados na atmosfera por outros processos biológicos, como a decomposição. Os processos naturais que liberam carbono na atmosfera são conhecidos coletivamente como respiração do ecossistema.

Atualmente, os ecossistemas do permafrost estão se aquecendo três a quatro vezes mais rápido do que o resto do planeta, o que está resultando em aumento do ciclo de carbono e aumento da respiração na região. Embora as atividades humanas ainda sejam o principal contribuinte das emissões de gases de efeito estufa para a atmosfera, os pesquisadores esperam que emissões adicionais do permafrost do Ártico acelerem as mudanças climáticas futuras em 10%–20%, com um impacto previsto comparável a uma grande nação industrializada até 2100.

Projeções de aumento de emissões da região do permafrost são mal contabilizadas nas metas definidas pelo Acordo de Paris, um tratado internacional adotado por 196 países em dezembro de 2015 para limitar o aquecimento global. Essas emissões futuras do permafrost não são contabilizadas nas metas que 196 países definiram como parte do Acordo de Paris. Isso significa que os cortes globais e nacionais de emissões de carbono terão que ser mais ambiciosos para contabilizar o degelo do permafrost e ainda atingir as metas de temperatura acordadas.

Pesquisando a respiração

Schuur e seus colaboradores científicos assumiram a tarefa extremamente importante de coletar e analisar dados da região do permafrost para entender melhor os fatores que afetam a respiração do ecossistema em locais ao redor do mundo.

Em um estudo, publicado em Natureza Mudanças Climáticasos pesquisadores analisaram várias décadas de dados de fluxo anual de dióxido de carbono de 70 locais em ecossistemas de permafrost e não permafrost, incluindo dados de verão de 181 ecossistemas. Eles descobriram que sistemas não permafrost armazenam carbono adicional com aumentos no crescimento de plantas no verão, mas em ecossistemas de permafrost, as perdas de carbono no outono e inverno foram substanciais o suficiente para serem compensadas por aumentos semelhantes na absorção no verão.

“Esta análise de medições de campo de longo prazo nos ajuda a desenvolver um quadro mais completo do ciclo de carbono no Norte e como ele está mudando conforme as temperaturas sobem”, disse Sue Natali, coautora do estudo e cientista sênior do Woodwell Climate Research Center. “Estamos vendo áreas de permafrost liberando mais carbono no outono e no início do inverno do que costumavam, uma consequência do aumento das temperaturas e do degelo mais profundo durante o verão.”

Natali lidera a Permafrost Pathways, que lidera o projeto de banco de dados ABCflux que contribuiu para este estudo.

Em outro artigo publicado em Natureza em 17 de abril, pesquisadores compilaram dados de 56 experimentos em 28 locais de tundra que usaram estufas em miniatura para simular o aquecimento, então sintetizaram seus resultados para ter uma noção melhor de como o aquecimento futuro pode impactar a região. Eles descobriram que um aumento médio de temperatura de 1,4°C no ar e 0,4°C no solo produziu um aumento de 30% na respiração do ecossistema.

Ambos os estudos também apontaram fatores ambientais locais — como disponibilidade de água e nutrientes — que causaram variações na absorção de carbono ou na respiração nos diferentes locais.

Os dados desses estudos estão ajudando a fornecer uma compreensão específica e detalhada do ciclo do carbono em resposta ao aquecimento na região do permafrost e o feedback às mudanças climáticas — informações que podem ser usadas para informar a criação de políticas globais para reduzir as emissões humanas de gases de efeito estufa a fim de limitar o aquecimento global.

“Experimentos como esses expõem ecossistemas naturais a condições ambientais que esperamos que ocorram no Ártico no futuro”, disse Schuur. “Esses dados, coletados de experimentos em toda a região, nos dão uma ideia de como a região do Ártico agirá para acelerar as mudanças climáticas futuras, à medida que o carbono armazenado do permafrost é liberado para a atmosfera na forma de dióxido de carbono e gases de efeito estufa metano.”

Décadas de dados e contando

A pesquisa sobre ecossistemas de permafrost está em andamento e, à medida que os pesquisadores coletam mais dados, eles podem tirar conclusões mais bem informadas sobre o ciclo do carbono. Natureza Mudanças Climáticas análise, os pesquisadores abordaram as descobertas contraditórias de pesquisas anteriores comparando a absorção de dióxido de carbono com a perda de dióxido de carbono com base em medições feitas entre 1990 e 2009.

Desde então, o número de locais de coleta no outono e inverno aumentou tremendamente, e usando os dados adicionais, a análise da Nature Climate Change descobriu que em ecossistemas de permafrost, as perdas de carbono fora da estação de crescimento excedem a absorção da estação de crescimento. Em outras palavras, a região do permafrost está se tornando uma fonte de carbono atmosférico — uma que os pesquisadores esperam que aumente ao longo do tempo.

A natureza globalmente colaborativa desta pesquisa acrescenta complexidade à coleta, análise e extração de conclusões de dados do permafrost. Em um terceiro artigo publicado em Natureza Mudanças Climáticas em 30 de abril, Schuur e seus coautores explicaram as repercussões da perda de acesso aos locais de permafrost e seus dados como resultado da invasão russa da Ucrânia.

A rede completa de locais de monitoramento do fluxo de carbono do Ártico é responsável por 55% da variabilidade da paisagem em toda a região do permafrost e fornece 50% mais informações em comparação a uma rede com os 27 locais russos removidos. Construir 27 novos locais na América do Norte para espelhar o espaço ambiental perdido ajudaria a recuperar até 80% das informações na rede completa, escreveram os pesquisadores, mas não compensaria a lacuna de dados que existe, porque alguns ecossistemas na Rússia não têm análogos norte-americanos.