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Seasonal carbon dioxide range expanding as more is added to Earth’s atmosphere

Cientistas descobrem que os ecossistemas terrestres do Hemisfério Norte estão “tomando fôlegos mais profundos”

8 de agosto de 2013

The NSF/NCAR Gulfstream V aircraft in Anchorage, Alaska, outside the hangar

O avião Gulfstream V da NSF/NCAR em Anchorage, Alaska, durante o estudo HIPPO.
Crédito e imagem ampliada

Os níveis de dióxido de carbono na atmosfera aumentam e caem a cada ano, na medida em que as plantas, através da fotossíntese e respiração, armazenam o gás durante a primavera e o verão, e liberam o mesmo durante o outono e o inverno.

Agora a amplitude deste ciclo está se expandindo, na medida em que mais dióxido de carbono é emitido pela queima de combustíveis fósseis e outras atividades humanas, segundo um estudo liderado pelos cientistas da Instituição de Oceanografia Scripps (Scripps Institution of Oceanography = SIO).

As descobertas vêm de uma sondagem a bordo de aeronaves, ao longo de vários anos, HIAPER Pole-to-Pole Observations, ou HIPPO [NT: HIAPER = High-Performance Instrumented Airborne Platform for Environmental Research – Plataforma Aerotransportada com Instrumentos de Alto Desempenho para Pesquisa Ambiental; um programa da NSF – “Pole-to-Pole” é mesmo “Polo-a-Polo”…]

Os resultados do estudo são relatados em um artigo publicado online na edição desta semana da Science.

A Fundação Nacional de Ciências (National Science Foundation = NSF), junto com o Departamento de Energia dos EUA, o Centro Nacional de Pesquisas Atmosféricas (National Center for Atmospheric Research = NCAR), a Administração Oceânica e Atmosférica Nacional (National Oceanic and Atmospheric Administration  =NOAA) e o Escritório Naval de Pesquisas financiaram o estudo.

“Esta pesquisa fornece indícios dramáticos da influência significativa que a biosfera terrestre pode ter sobre a amplitude das tendências sazonais da troca de dióxido de carbono”, declarou Sylvia Edgerton, diretora de programa na Divisão de Ciências Atmosféricas e Geoespaciais da NSF que financiou a pesquisa.

As observações do dióxido de carbono atmosférico, feitas por aeronaves em altitudes entre 3 e 6 km, mostram que as variações sazonais do dióxido de carbono mudaram substancialmente nos últimos 50 anos.

A amplitude aumentou aproximadamente em 50% nas regiões acima dos 45° N, em comparação com observações aéreas do final da década de 1950 e início da década de 1960.

Isto quer dizer que mais carbono está sendo acumulado nas florestas, outros tipos de vegetação e solos do Hemisfério Norte durante o verão e mais carbono está sendo liberado para a atmosfera no outono e inverno, diz a principal cientista do estudo, Heather Graven do SIO.

Segundo ela, ainda não se sabe por que o aumento na amplitude da concentração do dióxido de carbono é tão grande, mas isso certamente é um indício claro de amplas mudanças nos ecossistemas do Norte.

HIPPO logo, or HIAPER Pole-to-Pole Observations

HIPPO, ou HIAPER Pole-to-Pole Observations. Os cientistas estudam os níveis de dióxido de carbono em escala mundial.
Crédito e imagem ampliada

“As observações do dióxido de carbono atmosférico são importantes porque elas mostram o efeito combinado das mudanças ecológicas em grandes regiões”, observa Graven.

“Isto reforça os estudos feitos com base no solo que mostram que estão ocorrendo mudanças substanciais como resultado do aumento das concentrações de dióxido de carbono, aumento das temperaturas e modificações do manejo das terra, inclusive a expansão das florestas em algumas regiões e a migração na direção do Polo Norte de ecossistemas”.

Peter Milne, diretor de programa na Divisão de Ciências Atmosféricas e Geoespaciais da NSF acrescenta: “Nós podemos medir facilmente o efeito estufa de uma chaminé, mas é um pouco mais difícil quando se trata de um renque de árvores. Conhecer este efeito para todo o planeta, é muito mais desafiador”

“Tirando vantagem da capacidade de voar por longas distâncias e em altas altitudes do Gulfstream V da NSF [também conhecido como HIAPER], o projeto HIPPO foi feito para tirar uma imagem instantânea da troposfera global [a camada mais baixa da atmosfera da Terra] e ver se podemos explicar e modelar a distribuição dos gases de efeito estufa”.

Neste estudo, os cientistas compararam os recentes dados da aeronave, com dados obtidos por aeronaves entre 1958 e 1961 pelos voos de reconhecimento meteorológico da Força Aérea dos EUA.

Os dados antigos foram analisados pelo geoquímico do SIO, Charles David Keeling, pai de Ralph Keeling, também um cientista do SIO e membro da equipe de pesquisa.

Essas medições feitas por aeronaves foram realizadas na época em que Charles Keeling estava começando a fazer medições contínuas do dióxido de carbono no Mauna Loa, Hawaii.

Muito embora as medições no Mauna Loa seajm atualmente amplamente conhecidos como a “Curva de Keeling”, os dados antigos colhidos pelas aeronaves estavam quase que totalmente esquecidos.

As concentrações de dióxido de carbono na atmosfera variaram entre 170 e 280 partes por milhão (PPM) ao longo dos últimos 800.000 anos.

Quando Charles Keeling começou a coletar os dados no Mauna Loa em 1958, a concentração tinha subido para cerca de 315 PPM.

Air-sampling flasks used during HIPPO flights and researcher Andy Watt on the plane

Frascos para coleta de amostras de ar, usadads durante os voos HIPPO; o pesquisador Andy Watt cuida deles.
Crédito e imagem ampliada

Em maio de 2013, a medição diária do dióxido de carbono no Mauna Loa passou das 400 PPM pela primeira vez na história da humanidade.

As recentes observações a bordo do Gulfstream V foram feitas durante voos regulares, realizados durante a campanha HIPPO, de 2009 a 2011.

A aeronave repetidamente subiu e desceu desde poucas centenas de metros até cerca de 12 km (40.000 pés) nos céus entre o Polo Norte e a Antártica. A meta era construir uma figura única da composição química da atmosfera.

Outros dados recentes vêm de voos regulares realizados pela NOAA em uma rede de localidades.

O aumento da amplitude do dióxido de carbono, desde 1960, já tinha sido detectado em duas estações em terra: Mauna Loa e Barrow, Alaska.

Outras estações operadas pelo Scripps e pela NOAA só começaram a medir o dióxido de carbono entre as décadas de 1970 e 1990.

As observações a bordo de aeronaves mostram de modo único a grande área nas altas latitudes do Norte onde a amplitude do dióxido de carbono aumentou fortemente desde 1960.

As razões exatas para as variações sazonais mais amplas de dióxido de carbono ainda precisam ser encontradas, dizem os pesquisadores.

Embora a atividade das plantas possa aumentar com temperaturas mais quentes e concentrações maiores de dióxido de carbono, a mudança na amplitude do dióxido de carbono é maior do que se esperava com esses dois efeitos.

Geoscientist Ralph Keeling replaces used flasks filled with air samples

O geocientista Ralph Keeling substitui frascos usados, cheios de amostras de ar, com novos frascos.
Crédito e imagem ampliada

A concentração de dióxido de carbono aumentou em 23% e a temperatura média ao norte dos 30°N aumentou 1ºC desde 1960.

Outros fatores podem incluir a quantidade de carbono nas folhas, caules e raízes; mudanças nas extensões ou na composição de espécies de ecossistemas; ou ainda mudanças no tempo da fotossíntese e da respiração das plantas.

Os cientistas descobriram que simular processos complexos em ecossistemas terrestres com modelos de computador é um desafio.

A mudança na amplitude do dióxido de carbono observada é maior que aquela simulada pelos modelos empregados pelo Painel Intergovernamental sobre Mudanças Climáticas (Intergovernmental Panel on Climate Change = IPCC).

Embora esta subestimação não ponha em questão as respostas do clima às concentrações de dióxido de carbono nos modelos do IPCC – segundo os pesquisadores – ela sugere enfaticamente que uma melhor compreensão sobre o que vem acontecendo nos últimos 50 anos pode melhorar as projeções sobre futuras mudanças nos ecossistemas.

Ao fim e ao cabo, segundo Graven, Ralph Keeling e seus colegas, o fato é que o Hemisfério Norte parece estar se comportando de modo diferente do que fazia há 50 anos.

Além de Graven e Ralph Keeling, os co-autores do artigo da Science  incluem Stephen Piper, Lisa Welp e Jonathan Bent do SIO; Prabir Patra Instituto de Pesquisas de Mudanças Globais de Yokohama, Japão; Britton Stephens do NCAR; Steven Wofsy, Bruce Daube e Gregory Santoni da Universidade Harvard; Colm Sweeney da NOAA e do Instituto Cooperativo para Pesquisas em Ciências Ambientais da Universidade do Colorado, Boulder; Pieter Tans da NOAA; John Kelley da Universidade do Alaska, Fairbanks e Eric Kort do Laboratório de Propulsão a Jato em Pasadena, Califórnia.

-NSF-

Contactos para a mídia:
Cheryl Dybas, NSF (703) 292-7734 [email protected]
Rob Monroe, SIO (858) 349-1723 [email protected]
David Hosansky, NCAR (303) 497-8611[email protected]

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