Oceano Austral como sumidouro de carbono: aviões revelam falhas nos modelos climáticos

Há anos que os modelos climáticos têm dificuldade em reproduzir com precisão o que o Oceano Austral faz ao dióxido de carbono em cada verão. Em alguns casos, chegam mesmo a inverter a estação.

Medições realizadas por navios e por flutuadores têm mostrado, de forma consistente, que as águas em torno da Antártida retiram carbono da atmosfera durante o verão.

Um novo estudo, desta vez com recurso a aeronaves, esclarece finalmente o que estava a escapar aos modelos - e conclui que o oceano está a desempenhar um papel bem maior do que a maioria das estimativas apontava.

Oceano Austral como sumidouro de carbono

O trabalho foi liderado por Yuming Jin, investigador de pós-doutoramento no National Center for Atmospheric Research (NSF NCAR), da U.S. National Science Foundation. A sua equipa analisou quase uma década de medições atmosféricas recolhidas por aviões de investigação.

Ao processarem os dados, os autores estimaram que a actividade biológica no Oceano Austral estava a converter cerca de 6,5 mil milhões de toneladas de carbono em tecido vivo todos os anos. Este valor fica substancialmente acima do que a maior parte dos modelos climáticos e dos dados de satélite tem indicado.

O resultado também coincide com uma estimativa independente baseada em flutuadores subaquáticos à deriva, o que dá um peso considerável a este número numa área onde, com frequência, existem grandes discrepâncias entre métodos.

Ler o ar

A força motriz é a fotossíntese. O fitoplâncton - organismos microscópicos do oceano - retira carbono dissolvido da água e transforma-o em biomassa. Quanto mais rapidamente cresce, mais dióxido de carbono tem de ser retirado do ar para repor esse carbono na água.

No entanto, não é o único mecanismo a actuar. Com o aquecimento da superfície pelo sol de verão, a água passa a conseguir reter menos gases e liberta parte deles - incluindo dióxido de carbono.

Até este artigo, distinguir, apenas com dados atmosféricos, o que era absorvido pelo fitoplâncton do que era libertado pela água aquecida era difícil. Os sinais acabam por se misturar.

Porque é que o oxigénio ajuda

A equipa de Jin optou por analisar o oxigénio, em vez de se concentrar apenas no dióxido de carbono. Como a fotossíntese liberta oxigénio, a actividade intensa do fitoplâncton faz com que este passe para a atmosfera - uma “impressão digital” química da actividade biológica.

E aqui está o ponto-chave: a água superficial mais quente também liberta oxigénio. O efeito vai na mesma direcção do sinal biológico, embora por razões diferentes.

Com dados de temperatura do oceano, os investigadores conseguiram subtrair a componente causada pelo aquecimento e isolar o sinal biológico de forma mais limpa.

“"O aquecimento e a biologia reforçam-se mutuamente nos fluxos de oxigénio, em vez de se oporem como acontece no dióxido de carbono"”, disse Jin.

Onde os modelos falham

Os modelos do sistema terrestre são as ferramentas usadas por cientistas do clima para projectar o comportamento futuro de oceanos, atmosfera e gelo nas próximas décadas. No caso do Oceano Austral, muitos destes modelos têm um problema já bem identificado.

Trabalhos anteriores atribuíram a falha a uma produtividade biológica demasiado baixa. Quando os modelos subestimam o crescimento do fitoplâncton, subestimam também a quantidade de carbono capturada em cada verão - por vezes de forma marcada.

Nalguns modelos, a inversão é total. “"Em alguns modelos, os erros são tão grandes que simulam o Oceano Austral a libertar dióxido de carbono no verão, quando as observações mostram claramente que está a absorver dióxido de carbono"”, disse Jin.

Uma década no ar

Recolher as observações que suportam este trabalho não foi simples. Três projectos colocaram aeronaves de investigação a voar sobre algumas das águas mais ventosas e menos percorridas do planeta. Ao voarem perto da superfície e também a grande altitude, amostraram toda a coluna de ar acima do oceano.

Entre 2009 e 2018, três programas de investigação da NSF e da NASA realizaram dez campanhas distintas sobre essas águas, cobrindo quase uma década de medições.

“"Aeronaves de investigação de alto desempenho permitem-nos fazer medições críticas da atmosfera que não conseguimos obter de outra forma"”, afirmou Britton Stephens, cientista do NSF NCAR e co-autor do artigo.

Os navios amostram o oceano ponto a ponto. Os flutuadores derivam lentamente entre medições. Já as aeronaves conseguem cobrir bacias oceânicas inteiras em poucos dias - a perspectiva abrangente que este estudo exigia.

Oceano Austral e armazenamento de carbono

Antes deste estudo, ninguém tinha conseguido, com dados de aeronaves e de forma inequívoca, separar a remoção de carbono pelo fitoplâncton da libertação associada ao aquecimento da água. Esta abordagem baseada no seguimento do oxigénio faz precisamente essa separação.

Em conjunto com medições à superfície do oceano, o método reduz em 53 percent a incerteza nas projecções de captação de carbono pelo Oceano Austral até ao fim do século. Trata-se de um aumento substancial de confiança.

Os modeladores do clima passam a dispor de uma referência para testar se as suas simulações de captação de carbono no verão são consistentes com a realidade. Em muitos casos, os modelos têm estado a prever valores demasiado fracos.

Os cientistas das pescas que estudam a base da teia alimentar ganham também um número de produtividade mais robusto para usar. À escala global, segundo uma avaliação recente, os oceanos absorvem aproximadamente um quarto do dióxido de carbono emitido pelos seres humanos todos os anos - e o Oceano Austral assume uma parte desproporcionada desse trabalho.

O valor de 6,5 mil milhões de toneladas não significa que todo esse carbono permaneça fora da atmosfera. As algas morrem, afundam-se e decompõem-se, acabando por devolver o seu carbono à circulação.

O que muda agora é que o motor que conduz a redução estival foi medido de forma mais directa, refinando a compreensão do ciclo global do carbono de uma forma que a saída dos modelos e a observação por satélite não conseguiam alcançar.