Um mergulho profundo em dados ambientais sobre oceanos costeiros

Embora o impacto do que é conhecido como dióxido de carbono antropogênico nos oceanos abertos tenha sido extensivamente estudado, há dados observacionais limitados sobre sua presença e fontes nos oceanos costeiros, a ampla gama de ecossistemas de água salgada, de estuários a recifes de corais, que ligam a terra e o mar.

Um estudo recente do laboratório de Wei-Jun Cai na Universidade de Delaware, intitulado “A fonte e a acumulação de carbono antropogênico na costa leste dos EUA”, publicado em Avanços da Ciênciaaborda essa lacuna.

A autora principal, Xinyu Li, obteve seu doutorado na Escola de Ciência e Política Marinha da UD em 2023 e agora é pesquisadora de pós-doutorado no Pacific Marine Environmental Laboratory. Wei-Jun Cai, reitor associado de pesquisa e professor titular da Cátedra Mary AS Lighthipe de Terra, Oceano e Meio Ambiente, foi orientador de Li e supervisionou o estudo. Os coautores incluem Zelun Wu, um aluno de doutorado de dupla titulação na UD e na Universidade de Xiamen, e Zhangxian Ouyang, um pesquisador de pós-doutorado na UD.

Os pesquisadores analisaram um conjunto de dados de carbonato de alta qualidade de cinco cruzeiros de pesquisa conduzidos entre 1996 e 2018. Esse conjunto de dados abrange a costa leste da Baía do Atlântico Médio dos Estados Unidos, uma região costeira que se estende de Massachusetts até a Carolina do Norte.

O conjunto de dados de 1996, fornecido por Doug Wallace, professor de oceanografia na Dalhousie University, permitiu que os pesquisadores rastreassem mudanças nos níveis de dióxido de carbono ao longo do tempo. Exceto pelo cruzeiro de 1996, os dados foram coletados por membros do grupo de Cai sob o Ocean Acidification Program da National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA).

Os pesquisadores usaram esses dados para investigar onde e quanto dióxido de carbono antropogênico está entrando nas águas costeiras, que são cruciais para o orçamento global de carbono.

As águas superficiais — os 200 metros superiores do oceano — apresentaram o maior aumento de dióxido de carbono antropogênico devido ao seu contato direto com a atmosfera, o que leva a uma maior absorção de CO atmosférico.₂.

Cai observou que um aspecto intrigante do estudo foi analisar as proporções de CO natural versus antropogênico₂ na água e como a idade da água afeta o acúmulo antropogênico de carbono.

A água da superfície, por ser mais nova e chegar pela Corrente do Golfo do México, apresentou altos níveis de dióxido de carbono antropogênico, mas níveis relativamente baixos de dióxido de carbono natural.

Em contraste, a camada intermediária de água (abaixo de 200 metros) tinha altas concentrações de dióxido de carbono natural e níveis mais baixos de dióxido de carbono antropogênico.

“A água da superfície tem dióxido de carbono antropogênico muito alto, mas a água da camada intermediária, aquela água que vem do Oceano Antártico e é chamada de Água Intermediária Antártica, essa água viaja muito tempo, talvez 100 anos do Oceano Antártico até a Costa Leste”, disse Cai. “Essa água tem muito dióxido de carbono natural por causa da decomposição microbiana, mas essa água tem quantidades muito baixas de carbono antropogênico.”

Abaixo dessas camadas está a Água Profunda do Atlântico Norte, que afunda no inverno e viaja do Mar do Labrador para a Costa Leste ao longo de duas décadas. “Essa água tem um nível intermediário de dióxido de carbono antropogênico”, disse Cai. “Cada massa de água tem um nível registrado de dióxido de carbono desde seu tempo de formação, e isso nos deu um histórico dessas mudanças. É interessante ver que as águas mais recentes tiveram os maiores níveis de carbono antropogênico.”

Li descreveu essa distribuição como uma “estrutura sanduíche”, com alto carbono antropogênico na superfície, baixo carbono antropogênico nas camadas intermediárias e níveis intermediários mais profundos.

“Essa distribuição está intimamente relacionada à idade da água, quando ela entra em contato com a atmosfera na superfície e absorve dióxido de carbono da atmosfera”, disse Li.

O estudo também descobriu que o carbono antropogênico diminui de águas offshore para águas próximas à costa, correlacionando-se com menor salinidade. Isso sugere que não há aumento líquido na exportação de dióxido de carbono antropogênico de áreas próximas à costa, como estuários e pântanos, para o oceano aberto.

“Quando extrapolamos nossos resultados para águas de baixa salinidade, como a água que sai da Baía de Delaware e da Baía de Chesapeake, descobrimos que há, na verdade, muito pouco aumento antropogênico de dióxido de carbono em águas de salinidade muito baixa”, explicou Cai. “Essa água tem muito dióxido de carbono natural, mas há muito pouco dióxido de carbono antropogênico ali.”

Esta descoberta corrobora pesquisas anteriores que indicam que o transporte antropogênico líquido de dióxido de carbono de estuários e pântanos para a plataforma continental é essencialmente zero, ou mesmo negativo. Possíveis razões incluem baixa capacidade de buffer e curtos tempos de residência em águas estuarinas, que limitam sua capacidade de absorver CO antropogênico₂. Além disso, a taxa de perda de zonas úmidas na América do Norte é três vezes maior que sua taxa de crescimento, reduzindo a oportunidade de absorção e transporte de carbono para águas costeiras.

Cai destacou as implicações mais amplas dessas descobertas para o ciclo global do carbono. “Este artigo esclarece visões conflitantes de estudos terrestres”, disse ele. “Há um grande debate sobre se há um aumento no transporte de dióxido de carbono antropogênico de sistemas terrestres para o oceano costeiro. Nossa conclusão é que não há transporte natural de carbono antropogênico e que o carbono antropogênico nas águas costeiras é realmente todo misturado a partir das massas de água offshore e vem localmente da atmosfera acima dela. A maioria deste último é então exportada para o oceano.”