Metano no Ártico: Uma incógnita do aquecimento global*
Elevação das temperaturas do Ártico pode levar à emissão de quantidades significativas de metano,
do degelo do permafrost e depósitos marinhos. O decréscimo, na escala sub-regional, da
refletividade é resultado da perda da cobertura de neve e do avanço de arbustos e florestas e gera
maior aquecimento, degelo do permafrost e emissão de metano. A realimentação dos processos subregionais produz mais emissões de metano do que se previa nas tendências sobre aquecimento
global. Estas novas descobertas trouxeram um sentido de urgência no avanço políticas sobre energia
e clima.
Realimentação no clima Ártico
O Ártico, um componente chave do sistema climático global, está se aquecendo quase duas
vezes mais rápido que o resto do mundo. Esta tendência de aquecimento, que já está afetando os
ecossistemas do Ártico e as pessoas que dependem dele, tem sido monitorada de perto nas últimas
décadas e deve continuar a ser ao longo do século XXI (ACIA 2004, ACIA 2005). O aquecimento
acelerado no Ártico é resultado dos efeitos acumulados do mecanismo de “realimentação positiva”
que opera ali.
Uma realimentação positiva é uma reação a um estímulo inicial que amplifica o efeito deste
estímulo. Uma realimentação negativa reduz os efeitos do estímulo inicial. No Ártico, tanto a
realimentação positiva quanto a negativa para o aquecimento estão operando, mas a positiva domina
as condições atuais. Alguns ciclos de realimentação são muito conhecidos e compreendidos,
enquanto alguns só foram reconhecidos recentemente. Outros estão relacionados a mudanças na
circulação dos oceanos, reduzida devido ao aumento de água doce entrando nos oceano pelo
derretimento de gelo, terrestre e marítimo, assim como mais chuvas e enxurradas.
Este capítulo irá rever brevemente as principais realimentações, com foco em uma em
potencial, que poderia ter seríssimas conseqüências em nível global: a liberação de metano pelo
degelo de solos permafrost e de depósitos de hidrato de metano.
Apesar do metano ter uma vida relativamente curta na atmosfera, de aproximadamente 10
anos, ele é um importante causador do efeito estufa, com um impacto 25 vezes maior do que o do
dióxido de carbono sobre a atmosfera (IPCC 2007). Descobertas recentes acerca da possível
liberação de metano com o degelo do permafrost e depósitos de hidratos sugerem que há motivos
para fortes preocupações. As emissões globais de metano, de todas as fontes, tanto naturais quanto
induzidas pelo homem, são de cerca de 500-600 milhões de toneladas métricas por ano. Estimativas
recentes colocam a liberação de metano proveniente do solo entre 150 e 250 milhões de toneladas
métricas por ano. De um quarto a um terço dessas emissões são provenientes dos solos úmidos do
Ártico, tornando-os uma das principais fontes de emissão de metano na Terra (IPCC 2007).
As conseqüências de um aumento significativo na liberação de metano, sobretudo um
aquecimento adicional, seriam sentidas em todo o mundo. Qualquer aquecimento adiciona levará a
um maior degelo que elevará globalmente os níveis dos oceanos.
O aquecimento já está afetando comunidades como a de Cape Dorset, Nunavit, Canadá. A formação do gelo ocorre um
mês mais tarde e o degelo começa um mês antes do que no início da década de 1960. Este período de viagens pelo gelo
foi encurtado dificultando o acesso da comunidade a seus vizinhos e a bons locais para a caça.
Metano do derretimento do permafrost
Micróbios do solo produzem e consomem metano. O derretimento do permafrost no Ártico cria
ambientes com pouco oxigênio (anaeróbicos) e depósitos de água, condições propícias ao
desenvolvimento destes micróbios (figura 1). A maior parte da atividade destes micróbios que
consomem metano se dão em ambientes ricos em oxigênio (aeróbicos) e solos secos fora das
grandes latitudes do norte (IPCC 2007).
Atuais emissões de metano pelos solos e lagos do Ártico
Modelos e medidas estimativas das emissões de metano dos ecossistemas das grandes
latitudes do norte, no final do século XX, variam de 31 a 106 milhões de toneladas métricas por
ano. Esta faixa de incerteza tem aumentado nos últimos anos, pois novos processos têm sido
descobertos. Estimativas da absorção de metano são muito menores, variando de 0 a 15 milhões de
toneladas métricas. (Zhuang et al, 2004). Um recente estudo de modelagem dos processos estimou
que as emissões líquidas anuais de metano na região, ao final do século XX, foram de cerca de 51
milhões de toneladas. As emissões provenientes do permafrost em regiões ao norte do paralelo 45º
incluem 64% da Rússia, 11% do Canadá e 7% do Alaska (Zhuang et al, 2004).
Pesquisas recentes apontam para a importância dos lagos árticos como fontes de metano
(Walters et al, 2006). Permafrost é o solo que ficou congelado por dois ou mais anos consecutivos.
Ele está por baixo da maior parte da paisagem ártica, variando de alguns a centenas de metros de
espessura. O permafrost promove a formação e a persistência de lagos, que chegam a cobrir de 20 a
30% de algumas regiões do Ártico. (Smith et al, 2007; Riordan et al, 2006). Quando o permafrost
derrete, ele cria o thermokarst: uma paisagem de solo desmoronado e afundando como novos ou
maiores lagos, terras inundadas e crateras na superfície. Grandes extensões das regiões boreais e
subárticas são reminiscências de thermokarsts antigos. Um amplo levantamento verificou emissões
significativas de metano de lagos boreais, árticos e subárticos (Bastviken et al, 2004). Poucos
estudos tentaram estimar os fluxos de metano dos lagos para todas as regiões das grandes latitudes,
mas um estudo recente, utilizando dados da Sibéria e do Alasca, estimou que os lagos árticos
emitem de 15 a 35 milhões de toneladas métricas de metano por ano (Walters et al, 2007a).
Figura 1: Maiores fontes de metano no Ártico
O metano (CH4) é oriundo de diversas fontes no Ártico. Estas incluem a emissão gerada por micróbios em solos de
degelo do permafrost, de lagos e lagoas, do fogo e de hidratos de metano.
Mudanças nas futuras emissões de metano do solo e lagos árticos
Cenários business as usual (sem previsão de mudanças nos padrões) para o século XXI
estimam que as emissões de metano da região Ártica, resultantes de um maior degelo do permafrost
e do aumento das temperaturas do solo, irão variar entre 54 e 105 milhões de toneladas métricas de
metano por ano - a máxima é mais do que o dobro das emissões atuais (Zhuang et al, 2006). Um
modelo combinado de áreas alagadas (pântanos) e dinâmicas climáticas também prevê que as
emissões da região irão dobrar (Gedney et al, 2004). Estes cenários não consideram as complexas
interações entre as dinâmicas dos thermokarst, queimadas e mudanças na hidrologia das áreas
alagadas e turfosas (peatlands) (Jorgenson et al 2007; Zimov et al, 2006). Tais interações no
thermokarst poderiam resultar em maiores emissões de metano do que as previstas. Estas
estimativas também não incluem as possíveis enormes contribuições do descongelamento de
matéria orgânica em decomposição nos lagos de thermokarst (caixa 1). Fortes aumentos nestas
emissões devem ocorrer se o permafrost derreter em um ritmo crescente e grandes porções da
superfície de ambientes de solos e lagos tornarem-se mais quentes e úmidas. Existem ao menos
três mecanismos diferentes por trás do aumento dessas emissões de metano:
1. A camada derretida ou
ativa aprofunda-se e o solo
mantém-se úmido,
produzindo condições
anaeróbicas que favorecem
a decomposição de matéria
orgânica e depósitos de
turfa por micróbios
produtores de metano.
2. A expansão e
aquecimento dos lagos de
thermokarst levam a maior
decomposição de matéria
orgânica antiga, devido ao
seu descongelamento, que
as torna disponíveis para
micróbios produtores de
metano.
3. Quando o derretimento
atinge camadas nas quais o
Hotspots, vistos na superfície como áreas circulares, são criados por bolhas
metano encontra-se preso
metano provenientes do fundo de lago no norte da Sibéria. Fonte: Katey
no gelo, formando
depósitos de hidrato, a desestabilização dos regimes de temperatura e pressão podem liberar
enormes quantidades de metano de áreas terrestres e marinhas de permafrost.
Descobertas recentes sugerem que estas mudanças já estão ocorrendo. Estudos no Alasca,
Canadá e norte da Escandinávia encontraram superfícies mais úmidas nas áreas onde a camada de
permafrost está recuando (Walter et al, 2006; Walter et al, 2007a). Isto aumenta as emissões de
metano na paisagem como um todo (Christensen et al, 2004; Johansson et al, 2006). Existem
também claras evidências que o número e a área dos lagos de thermokarst no norte da Sibéria estão
aumentando – assim como os hotsposts de emissões de metano relacionados. Estas transformações
na paisagem têm implicações profundas no balanço global do metano atmosférico (Walter et al,
2006; Walter et al, 2007a).
Caixa 1: Emissões de metano dos lagos árticos associadas à degradação do permafrost
Uma grande fonte em potencial das emissões de metano na atmosfera, no Ártico, é a
decomposição de matéria orgânica que ficou congelada no permafrost raso (1-25m abaixo da
superfície) por dezenas de milhares de anos. Esta importante fonte de metano atmosférico ainda não
é considerada nos modelos de projeção de aquecimento futuro.
A quantidade de carbono armazenada na matéria orgânica do permafrost do Ártico é
estonteante. Segundo estimativas, ela varia de 750 a 950 bilhões de toneladas métricas – igual ou
maior do que as quase 800 bilhões de toneladas atualmente na atmosfera, sob a forma de dióxido de
carbono (Zimov et al, 2006; ACIA 2005; Smith et al, 2004). Este número não inclui o carbono
contido no permafrost profundo, em hidratos dentro ou abaixo do permafrost, nem outros depósitos
de carbono em solos sem permafrost.
Cerca de 500 bilhões de toneladas métricas de carbono estão, neste momento, preservadas
no permafrost siberiano (Zimov et al, 2006). Se este território se aquecer tão rápido quanto previsto
segundo as previsões business as usual de emissão de gases do efeito estufa, compostos de carbono
borbulhando de fontes recém descongeladas em lagos de thermokarst podem se tornar uma potente
realimentação amplificadora do aquecimento. Uma estimativa é de que 50 bilhões de toneladas
métricas de metano adicionais poderiam ser liberadas na atmosfera, somente pelos lagos de
thermokarst, uma quantidade dez vezes maior do que a atualmente presente (Walter et al, 2007a). A
expansão e formação de lagos descongelados no nordeste da Sibéria observadas nas últimas décadas
sugerem que esta realimentação pode já estar ocorrendo (Water et al, 2006).
A figura mostra um corte transversal de um lago de thermokarst e dinâmica de
borbulhamento do metano.
Produções e emissões significativas de metano estão associadas com o degelo inicial do
permafrost, pois a matéria orgânica do permafrost torna-se disponível, em sedimentos no fundo dos
lagos, para dar combustível a micróbios produtores de metano. O metano produzido em sedimentos
recentes em cima de um bulbo descongelado escapam, majoritariamente, pela superfície dos lagos
em um borbulhamento lento. O metano produzido em maiores profundidades em sedimentos de
lagos mais antigos, ou em solos anteriormente congelados que descongelaram abaixo dos lagos, é
emitido por bulbos descongelados em colunas que borbulham até a superfície. Estes hotspots de
borbulhamento têm altíssimas taxas de emissão. Lagos de thermokarst formam-se em intervalos de
décadas e séculos e persistem entre algumas centenas e mais de 10.000 anos.
Fonte: Walter et al, 2007a; Walter et al, 2007c.
Metano de hidratos
Uma enorme quantidade de metano na Terra – guardando mais carbono do que todas as
reservas provadas de carvão, petróleo e gás – está congelada em um material chamado de hidratos
ou clathrates de metano. Clathrate é o termo geral para um composto químico no qual moléculas de
uma substância estão fisicamente envolvidas por uma estrutura em forma de gaiola formada por
moléculas de outra substância. Hidrato é o termo específico para quando a gaiola é feita de
moléculas de gelo. A maioria dos hidratos que existem na Terra contém metano e estão dispersos em
pequenas concentrações sobre pressão no fundo de sedimentos, por todo o mundo. Hidratos de
metano tornam-se instáveis quando a temperatura aumenta e a pressão cai, e o metano escapa para
a atmosfera, onde ele funciona como um poderoso gás do efeito estufa. Gradualmente, o metano
reage com o oxigênio atmosférico e converte-se em dióxido de carbono e água. O carbono de
hidratos de metano irá, eventualmente, acumular-se na atmosfera como dióxido de carbono, assim
como acontece com o proveniente dos combustíveis fósseis. Cálculos de estabilidade mostram que
os hidratos de metano irão se desestabilizar em resposta a um aquecimento de apenas poucos graus
Celsius. Dados os enormes reservatórios de carbono em depósitos de hidrato de metano, qualquer
desestabilização destes hidratos poderia ter enormes conseqüências globais.
Hidratos oceânicos
A maior parte dos hidrato de metano está sedimentada nos oceanos, incluindo aqueles d
Oceano Ártico. Estes sedimentos ricos em hidrato estão enterrados em leitos profundos, algumas
centenas de metros abaixo do solo oceânico. Os depósitos são formados quando carbono orgânico,
produzido por fitoplanctos na superfície dos oceanos, afunda até o solo oceânico e é enterrado
juntamente planctos e lodos terrestres. Sedimentos continuam a acumularem-se por centenas ou
milhares de anos. Eventualmente, centenas de metros abaixo do solo oceânico, micróbios produzem
metano dos restos dos planctos. Se for produzido metano suficiente, parte dele fica preso sob alta
pressão nos hidratos de metano. Em locais de geração de metano muito ativa, hidratos de metano
podem migrar para cima, em direção ao solo oceânico e produzir cristais maciços de gases de
hidrato congelados.
Depósitos oceânicos de gás de hidratos guardam, segundo estimativas, de 2 a 5 trilhões de toneladas
métricas de carbono como metano, com
algumas estimativas chegando a 10
trilhões.(Buffet e Archer, 2004; Milkov,
2004). Para efeito de comparação, o
carvão, o combustível fóssil mais
abundante, guarda reservas estimadas
em 5 trilhões de toneladas métricas de
carvão (Rogner 1997) (Figura 2).
Metano originando-se de depósitos de
hidrato submarinos podem deixar
sedimentos em três possíveis formas:
dissolvido; bolhas; e pedaços de
hidrato.
Metano
dissolvido
é
quimicamente instável nas colunas de
oxigênio dos oceanos, nas quais ele se
converte em dióxido de carbono.
Bolhas de metano são capazes,
normalmente, de subir apenas algumas
centenas de metros em uma coluna,
antes de dissolverem-se. Pedaços de
hidratos flutuam na água assim como o
gelo comum, carregando metano para a
atmosfera de maneira muito mais
eficiente do que as soluções ou as
Verme do gelo, Hesiocaeca methanicola, foi descoberto neste
bolhas (Brewer et al, 2002).
cristal de hidrato de metano, emergindo do solo do Golfo do
Atualmente, as emissões de México. Fonte: Ian R. MacDonald, Texas A&M University.
metano provenientes de hidrato
(incluindo fontes oceânicas e de permafrost) estão estimadas em cerca de 5 milhões de toneladas
métricas por ano, com uma variação possível e 0,4 a 12,2 milhões de toneladas métricas (Wuebbles
and Hayhoe 2002).
Hidratos gasosos associados ao solo de permafrost
Hidratos podem ser encontrados em depósitos associados ao permafrost, no Ártico.
Contudo, como a estabilidade do hidrato depende de condições de alta pressão relativa, eles não
devem permanecer no permafrost raso. Os sedimentos e a permeabilidade do solo são outro fator
que pode influenciar a persistência do hidrato. Às vezes, a água em uma temperatura próxima de
0ºC pode criar uma camada de gelo no solo, capaz de aumentar a pressão sobre os poros das rochas
e do solo abaixo (Dallimore e Collett, 1995).
A quantidade total de hidrato de metano em solos de permafrost não é conhecida –
estimativas variam de 7.5 a 400 bilhões de toneladas métricas de carbono (Gornitz e Fung, 1994). A
probabilidade de uma desestabilização repentina deste hidrato como resposta as mudanças
climáticas também não é certa. Hidratos de metano presos em sedimentos e solos podem ficar
expostos a água dos oceanos ao longo do litoral ártico, que está derretendo. Quando o gelo derrete e
o solo se descongela, a superfície rui e mais gelo, solo e sedimentos ficam expostos a erosão
oceânica. A costa norte da Sibéria é particularmente vulnerável à erosão e ilhas inteiras
desapareceram ao longo da história (Romankevich, 1984). As concentrações de metano dissolvido
no mar destes recifes são 25 vezes maior do que a atmosférica, assim como as emissões de metano
oriundas do degelo do permafrost em
ambientes de águas rasas e atividade
biológica (Shakhova et al, 2005)
O futuro dos hidratos de metano
As pesquisas com hidratos de
metano estão abrindo novos caminhos
para os cientistas, incluindo a
possibilidade de extrai-lo para produção
de energia (Caixa 2). Quando
considerados os potenciais efeitos dos
hidratos de metano nas mudanças
climáticas, as difíceis questões que os
cientistas ainda devem responder
incluem:
z Quanto
hidrato de metano
existe?
z De que forma ele pode se
desestabilizar em conseqüência
do atual aquecimento global?
z De que forma e em que
velocidade o metano liberado
pela fusão dos hidratos pode
chegar aos oceanos ou a
atmosfera?
O material gelado do hidrato de metano parece gelo, mas queima
quando aceso. Fonte: National Research Council, Canadá.
Enquanto o metano é um poderoso GHG, uma vez que ele se oxide, seu carbono ainda afeta
o clima, como dióxido de carbono. As conseqüências de uma maior quantidade de metano entrando
na atmosfera dependem de se ele é liberado instantaneamente ou em um ritmo baixo e crônico.
(Figura 3).
Um cenário supõe a liberação, em um curto espaço de tempo, de uma quantidade de metano
suficiente para alterar significativamente a composição atmosférica. Isto geraria um pico na
concentração e metano, que depois iria se reduzindo. Atualmente, há 5 bilhões de toneladas
métricas de metano na atmosfera. Seriam necessárias outras 50 bilhões de toneladas métricas de
metano para dobrar os efeitos do aquecimento que nós já estamos enfrentando, devido ao aumento
da concentração de dióxido de carbono na atmosfera. Alguns cientistas acreditam que grandes
quantidades de metano entraram na atmosfera no passado, mas encontrar um mecanismo plausível
capaz de liberar tanto metano tão rápido, ainda é um desafio (Archer, 2007; Schiermeier, 2003). Um
outro cenário para o nosso futuro, mais provável, é o de um aumento gradual, a taxas constantes,
das emissões de metano na atmosfera oriundas de hidratos e fonte de thermokarst, durante um
longo período. Fontes humanas de emissões de metano, como arrozais, indústria de combustíveis
fósseis e a pecuária, já dobraram a concentração de metano na atmosfera, desde o século XIX. Uma
fonte de 50 bilhões de toneladas métricas de carbono, lançada ao longo de 100 anos, dobraria o
metano atmosférico mais uma vez. Um fluxo de metano destas proporções, ao longo deste século,
devido aos hidratos é difícil de prever, mas está dentro do possível.
Caixa 2: Hidratos de metano como uma possível fonte de energia?
Estimativas das reservas totais de metano em depósitos de hidrato pelo mundo são
comparáveis ou maiores que a de todos os demais combustíveis fósseis combinados, o que torna
interessante a possibilidade de extrair o hidrato de metano como uma fonte de energia. A queima de
metano emite gás carbônico, mas consideravelmente menos que os demais combustíveis fósseis. A
maior parte dos depósitos de hidrato de metano não estão concentrados o suficientes para
permitirem a exploração econômica (Milkov e Sassen, 2002). Os alvos mais prováveis para a
extração de hidrato de metano, em curto prazo, são os depósitos associados ao solo de permafrost
em terra e em águas rasas. Pelo menos 50 poços foram perfurados no campo de Messoyakha, na
Sibéria (Krason 2000). Um consórcio internacional perfurou uma série de poços no campo de
Mallik, no delta do Mackenzie, no Canadá (Chatti et al, 2005; Kerr 2004). Sedimentos marinhos
porosos e permeáveis, ricos em hidratos, estão relativamente acessíveis, em águas japonesas, do
noroeste dos EUA e do Golfo do México. Em outras regiões, como no litoral da Carolina do Sul,
nos EUA, o acesso ao hidrato de metano é limitado por sedimentos impermeáveis e/ou baixa
concentração, tornando economicamente inviável a curto prazo (Kvenvolden, 1999).
A exploração do metano envolve riscos. Existe a possibilidade da sua extração desestabilizar
partes do talude continental (Chatti et al, 2005; Grauls, 2001; Kvenvolden, 1999). Alguns
consideraram substituir o hidrato de metano por hidrato de dióxido de carbono, seqüestrando o
dióxido de carbono e mantendo a estabilidade do talude continental durante o processo (Warzinski
e Holder, 1998). O prognóstico para a mineração do hidrato de metano é o de que ele poderia suprir
10% da nossa extração total de metano durante cerca de dez anos, similar ao crescimento do metano
originário do carvão, nos últimos 30 anos (Grauls, 2001; Kerr, 2004). O hidrato de metano poderia,
então, ser usado como uma fonte de energia significativa – mas não tão grandes quando pode ser
inferido pelas estimativas do total das reservas de hidratos de metano.
MUDANÇAS NA NATUREZA
A realimentação do metano ocorre dentro de um contexto mais amplo de realimentações do
clima ártico ( Caixa 3). Algumas dessas realimentações climáticas já estão mudando o ambiente
natural e estão associadas a mudanças na refletividade da superfície e na liberação e absorção de
outros gases causadores do efeito estufa, além do metano.
Caixa 3: Principais realimentações climáticas operantes no Ártico
Principais realimentações que aumentam o aquecimento:
z Aquecimento leva a maior evaporação e, logo, mais vapor d'água – um gás chave para o efeito
estufa – na atmosfera.
z Aquecimento derrete gelo e neve, reduzindo a refletividade do solo, logo, aumentando a
z
absorção do calor solar. Maiores arbustos e maior fuligem, oriunda de mais fogo e mais queima
de combustíveis fósseis, escurecem a neve e o gelo, colaborando na diminuição da refletividade.
Aquecimento leva ao degelo do permafrost, decomposição acelerada de matéria orgânica do
solo, incêndios mais freqüentes, perturbações de insetos e elevação na erosão costeira, seguida
de decomposição do material erodido. Tudo isso leva a maior liberação de gases do efeito
estufa, como metano (CH4) e dióxido de carbono (CO2).
Principais realimentações que diminuem o aquecimento:
z Minúsculas partículas (aerossóis) lançadas na atmosfera, pelo aumento do uso do fogo, podem
refletir a luz solar.
z Aquecimento leva à aceleração do crescimento das plantas, que consome mais gás carbônico.
Ecossistemas florestas boreais que migram em direção ao norte seqüestram cada vez mais
carbono na vegetação e no solo.
z Devido ao derretimento do gelo e ao aumento das chuvas e das enxurradas, há um maior influxo
de água doce no oceano. Isto diminui a circulação termoalina e reduz o calor oceânico
transportado para a região.
Fonte: McGuire et al, 2006.
Mudanças na refletividade
Sob condições climáticas que prevaleceram por milênios, a superfície do Ártico é muito brilhante
devido a cobertura de neve, gelo e a vegetação esparsa, que reflete grande parte da radiação solar de
volta para o espaço. O derretimento da neve mais cedo na primavera e a formação mais tarde no
outono reduz substancialmente a refletividade – de cerca de 80% para apenas 20% da radiação de
ondas curtas. Isto aquece ainda mais a região, além da elevação das médias globais de temperatura,
que primeiro causaram o derretimento a neve e do gelo (Figuras 4 e 5).
Na tundra do Alasca, de 1970 até 2000 o aumento no aquecimento atmosférico devido ao
derretimento antecipado da neve e a conseqüente redução na refletividade está estimado em
10,5w/m² (Chapin et al, 2005). Contextualizando esta estimativa, a quantidade média global de
energia solar que chega a superfície terrestre, por segundo, é de 168w/m². Estima-se que, por todas
as terras do Ártico, mudanças na sazonalidade e duração da cobertura de neve, elevaram o
aquecimento atmosférico em 3w/m² entre
1970 e 2000 (Euskirchen et al, 2007).
Espera-se que a cobertura de neve do
Ártico continue a diminuir neste século. Um
dos cenários para o aquecimento global, que
pressupõe a continuidade dos padrões atuais
de aumento de emissões de gases do efeito
estufa, no século XXI, estima que o número
de dias por ano da cobertura de neve no
Ártico irá diminuir em cerca de 40 dias.
Atualmente, a cobertura de neve no ártico
dura cerca de 200 dias por ano. Uma
mudança dessa magnitude trará um aumento
do aquecimento atmosférico no Ártico de
mais de 10w/m² durante este século. Isto é
cerca de 2,5 vezes maior que o aquecimento
esperado pela duplicação da concentração
de dióxido de carbono na atmosfera
(4,4w/m²) (Houghton et al, 2001).
A fuligem e o pó de carbono (black
carbon) acumulam-se como depósitos na
superfície, formados pelo aumento dos
incêndios nas florestas boreais e por queima
de
carvão e diesel combustíveis,
localmente, em outras regiões. Eles caem
sobre a neve e o gelo, diminuindo ainda
mais a refletividade (Stohl et al, 2006;
Flanner et al, 2007). Os incêndios estão se
tornando mais freqüentes na América do
Norte boreal (Kasischke e Turetsky, 2006) e
em outras regiões do Ártico, e o depósito
adicional de fuligem poderia elevar ainda
mais o aquecimento.
A cobertura de arbustos também está aumentando. Estudos experimentais demonstram que o
aquecimento de 1ºC no verão ártico, acelera significativamente o crescimento dos arbustos em uma
década (Arft et al, 1999). Em geral, há, aparentemente, uma aceleração do crescimento dos arbustos
por grande parte do Ártico (Callaghan et al, 2006) (Figura 6). Isto está melhor documentando no
Alasca, onde a cobertura de arbustos aumentou cerca de 16% desde 1950 (Tape et al, 2006). Apesar
das alterações na vegetação terem tido, aparentemente, efeitos mínimos no aquecimento
atmosférico do Alaska, a conversão completa para uma tundra de arbustos tem o potencial de elevar
o aquecimento no verão da região em, aproximadamente, 8,9w/m² (Chapin et al, 2005).
As árvores também estão avançando em direção ao norte do Ártico e em curva ascendente.
Nos últimos 50 anos, o avanço da linha florestal têm sido documentado na Rússia, Canadá e Alasca
(McGuire et al, 2007). Em áreas montanhosas da Escandinávia, a linha florestal têm se expandido
em velocidade crescente, nos últimos 50 anos, de acordo com o aumento da temperatura (Callaghan
et al, 2004). Se toda a tundra no norte do Alasca se convertesse em floresta, o aquecimento local no
verão aumentaria de cerca de 36w/m² (Chapin et al, 2005).
O encobrimento da neve pelo aumento da cobertura florestal no início da primavera e a
elevação da absorção do calor durante o verão, devido a este aumento da cobertura florestal,
funciona como uma forte realimentação positiva para o aquecimento global (Chapin et al, 2005).
Modelos de mudanças na vegetação na região de Barents, no Ártico, projetam que, em 2080, as
mudanças poderiam causar uma perda de 18% na refletividade no verão e no inverno (Wolf et al,
em jornais).
Todas estas realimentações redutoras da refletividade amplificam o aquecimento e superam
as realimentações negativas em operação. Um exemplo de realimentação negativa é a produção de
aerossóis por queimadas – quando a fuligem permanece no ar refletindo a luz solar. Mas o potencial
de resfriamento da fuligem em aerossol são ultrapassados pelo efeito de aquecimento da fuligem
depositada na superfície da Terra.
Liberação e captura de carbono
Do lado amplificador, da realimentação positiva, o aquecimento leva a maior liberação de
dióxido de carbono pela decomposição de matéria orgânica no solo, por queimadas mais freqüentes,
por perturbações de insetos que causam a morte e a decomposição das árvores nas florestas, e pelo
aumento da erosão costeira e decomposição do material erodido. Do lado redutor, da realimentação
negativa, o aquecimento também aumenta o consumo de dióxido de carbono pelas plantes na terra e
no mar, o que ajuda a moderar as concentrações de CO2, na atmosfera. Devido a prevalência do
consumo de carbono, no Ártico, por milênios, grandes quantidades de carbono se acumularam na
tundra e, em maior grau, nos solos das florestas boreais. Com o avanço das florestas boreais para o
norte, substituindo os ecossistemas de tundra, os solos florestais poderiam elevar, substancialmente,
o armazenamento de carbono no Ártico (Betts, 2000; Callaghan et al, 2005).
A presença do solo calcário e o relevo variado no cinturão de florestas boreais de Kuusamo, na Finlândia, geram uma
variedade relativamente grande de espécies. Fonte: K. Salminen/Still Pictures.
As análises até agora indicam que o efeito de ampliação irá dominar. O aquecimento
causado por reduções na neve e expansão de arbustos e árvores terão um efeito maior nas mudanças
climáticas, que os efeitos de resfriamento causados pelo aumento do armazenamento de carbono
(Betts, 2000; Chapin et al, 2005; Euskirchen et al, 2006; Euskirchen et al, 2007).
As mudanças projetadas na neve e na vegetação também devem ter efeitos consideráveis na
biodiversidade e nas populações indígenas do norte. A elevação do aquecimento induzido, tanto no
crescimento dos arbustos quanto das queimadas reduz a abundância e diversidade dos liquens, uma
importante fonte de alimento para as renas, no inverno, das quais depende a população local
(Cornelissen et al, 2001; Rupp et al, 2006). Outras espécies como o alce podem prosperar, o que
significa uma ampla mudança na quantidade e tipos de recursos de subsistência disponíveis para as
populações indígenas, que já estão enfrentando menores estações de congelamento dos rios e
mares, que reduzem o acesso dos caçadores aos recursos. Nos Samis, Inuits Nenets e outras culturas
do norte com fortes e tradicionais ligações com a terra e o mar, estas mudanças têm conseqüências
nutricionais e culturais profundas. Enquanto as árvores e arbustos moverem-se para o norte, novas
espécies recursos os seguirão. De acordo com pesquisas no ecossistema, Ártico irá vivenciar tanto
o desaparecimento de climas, com o declínio dos ecossistemas associados, e o surgimento de novos
climas como nichos que serão ocupados (ver Global Overview). Algumas das mudanças evidentes
no Ártico também estão ocorrendo em sistemas de montanhas altas em qualquer latitude. O
derretimento do gelo, depósitos de fuligem, e as conseqüentes mudanças na refletividade da
superfície, assim como o derretimento do permafrost e a expansão da vegetação estão alterando os
padrões climáticos muito além das regiões onde tantas mudanças climáticas estão ocorrendo (caixa
4).
Olhando adiante
A liberação de metano devido ao derretimento do permafrost no Ártico é uma incógnita
(wildcard) do aquecimento global. A balança de evidências sugere que as realimentações, no Ártico,
que ampliam o aquecimento global e regionalmente, serão dominantes nos próximos 50 a cem anos
(McGuire et al, 2006) (Caixa 5).
Enquanto o aquecimento continuar, tais realimentações devem se intensificar. Nós podemos
estar nos aproximando de limites que são difíceis de antever com precisão, mas cruzar tais limites
poderia ter conseqüências globais sérias (ver Global Overview). Isto ressalta a necessidade urgente
de estabelecer políticas para reduzir o futuro aquecimento – e evitar cruzar tais limites (caixa 6).
Caixa 4: Derretimento dos glaciares e permafrost além do Ártico: o Plateau de Qinghai-Tibet.
Fonte: Xinhua News Agency
Fonte: Jicheng He/Chinese Academy of Sciences
O derretimento do permafrost está afetando ambientes de grandes altitudes, assim como os
de grandes altas latitudes. O Plateau de Qinghai-Tibet contém cerca de 5,94 milhões de hectares de
glaciares, com 559 km² de gelo. Ele também está soterrado por 150 milhões de hectares de
permafrost. O volume de gelo no permafrost é mais do que o dobro dos demais glaciares. Este
Plateau é a fonte dos rios Yangtsé et Huanghe (Rio Amarelo), que estão no coração da agricultura,
atividades florestais e de pesca, além de outros ramos econômicos e ambientes às margens dos rios.
Estes rios também carregam sedimentos para as bacias mais baixas.
O aumento constante do degelo no Plateau de Qinghai-Tibet devido ao aquecimento
contínuo irá, inevitavelmente, afetar a economia e o meio-ambiente na China e regiões adjacentes.
Durante a última metade do século passado, o aquecimento global acelerou o degelo no Plateau. Os
glaciares diminuíram em 7%, levando a um acréscimo de 5,5% nas enxurradas no noroeste da
China. Contudo, as altas temperaturas que causaram o derretimento dos glaciares também causaram
um aumento da evaporação no noroeste da China e geraram mais secas, expansão da desertificação
através da erosão do solo e o aumento das tempestades de areia e poeira. O norte da china sofreu
muitas tempestades de areia, atribuídas a desertificação no noroeste. Por exemplo, em 17 de abril de
2006, uma única tempestade de areia depositou 336 mil toneladas métricas de poeira em Pequim,
gerando uma qualidade do ar perigosa na capital (Yao et al, 2007).
Mudanças na neve e na vegetação devem ter efeitos substancias na biodiversidade. Na foto, renas cavam em busca de
liquens logo após uma nevasca. Fonte: Inger Marie Gaup Eira/www.ealat.org
Nosso entendimento das interações, importância relativa, e resultado projetado da balança
entre as várias realimentações, no Ártico, está longe de ser completo. A luz destas incertezas e
vulnerabilidades, é importante que nós melhoremos nosso entendimento de sobre como as
mudanças no Ártico influenciam o clima global. Um passo importante será mapear as localizações e
determinar as quantidades de hidratos de metano, suas possíveis respostas a maiores mudanças
climáticas e os caminhos e as taxas pelas quais eles podem penetrar os oceanos e a atmosfera.
Já está claro que o clima global é vulnerável as realimentações no Ártico e que as
conseqüências dessas realimentações podem ser desastrosas. A única maneira de reduzir a
magnitude destas conseqüências é reduzir dramaticamente e estabilizar as concentrações de gases
do efeito estufa na atmosfera. Além das reduções em longo prazo das emissões de CO2 e outros
gases do efeito estufa longevos, um foco de curto prazo na redução das emissões de metano e
fuligem, que têm uma vida atmosférica mais curta, poderia ser de grande auxílio. As conseqüências
potenciais da entrada de grandes quantidades de metano na atmosfera, do degelo do permafrost, ou
desestabilização de hidratos dos oceanos, levaria a mudanças abruptas no clima, possivelmente
irreversíveis. Nós não podemos cruzar este limite. Reverter o atual aquecimento, induzido pelo
homem, nos ajudaria a evitar tais efeitos inteiramente (Hansen et al, 2007).
Caixa 5: Sumário das mensagens-chave
z As emissões de metano do Ártico devem, pelo menos, dobrar este século. Esta duplicação é
devida a um aumento da área de pântanos criada pelo degelo e continuo aquecimento de solos
orgânicos úmidos.
z O degelo do permafrost somente no norte da Sibéria deve liberar uma quantidade de metano dez
vezes maior do que atualmente presente na atmosfera, oriunda do borbulhamento de lagos de
thermokast.
z Hidratos de metano representam uma futura fonte duradoura de emissões de metano.
z A redução da cobertura de neve reduziu a refletividade da superfície, causando quase tanto
aquecimento local quanto o CO2 dos últimos 30 anos. Os efeitos desta realimentação devem
aumentar com o aquecimento futuro.
z Se arbustos se expandirem até cobrirem toda a tundra ártica, isto aumentaria o aquecimento
durante o verão duas vezes mais que do CO2. Aumenta.
z As realimentações do clima ártico têm implicações globais porque produzem contribuições
significativas para a concentração atmosférica global de carbono. O aumento nos gases de efeito
estufa causam mudanças climáticas que geram aumento dos níveis dos oceanos, tempestades
mais fortes e ecossistemas ameaçados em escala global.
Caixa 6: Considerações políticas
Investimentos no clima e na pesquisa energética
Há uma necessidade urgente de aumentar substancialmente os investimentos em pesquisas
que visam o entendimento dos processos de mudança climática, avaliando os possíveis impactos
nas pessoas e nos ambientes, e expandindo as capacidades adaptativas do homem e dos sistemas
naturais. Esta discussão sobre realimentações, no Ártico e globais, enfatizam a urgência do
enfrentamento dos desafios tecnológicos que nós vivemos: como gerenciar a transição para sistemas
de energia de baixa emissão de carbonos. Esta transição inclui o aumento da eficiência energética,
redução da intensidade de carbono e promoção do seqüestro, biológico ou geológico, do CO2
produzido por combustíveis fósseis. Investimentos direcionados a pesquisas com metano e
desenvolvimento poderiam gerar uma melhor compreensão dos hidratos de metano e seus
potenciais como combustível limpo, assim como integrar o ciclo do metano nos modelos de
processos globais, incluindo os modelos de mudanças climáticas.
Parcerias para o conhecimento
É essencial que os tomadores de decisão tenham uma base de conhecimento sólida na qual
se apoiar para o desenvolvimento de políticas e completo entendimento das conseqüências dos
diferentes caminhos, incluindo os riscos de conseqüências não-intencionais que cruzam limites
perigosos. Se novas opções de energia são consideradas, uma análise completa dos riscos e
benefícios deve ser feita, considerando efeitos locais e globais. O conhecimento sobre mudanças
climáticas e seus impactos na natureza e nas pessoas, assim como soluções políticas e tecnológicas,
devem ser compartilhadas amplamente, através de parcerias facilitadoras que transmitam a urgência
dos desafios e a riqueza das oportunidades. Especificamente, melhor compreensão dos ciclos de
metano e como eles afetam e são afetados pelas realimentações das mudanças climáticas dependerá
da habilidade das parcerias para o conhecimento criarem pontes entre a ciência e a política.
Respostas políticas globais
Enfrentar os emergentes desafios apresentados pelo aquecimento do Ártico e o conseqüente
aumento nas emissões de metano requer respostas globais em um futuro próximo. Análises recentes
sugerem que a transição para um sistema energético mais eficiente, de menor emissão de carbono,
pode fornecer oportunidades econômicas substanciais e ter um efeito muito reduzido sobre o
produto interno bruto em escala global (IPCC, 2007; Stern, 2006). A habilidade para integrar
incentivos econômicos às respostas políticas climáticas globais terá um papel chave no maior
engajamento das instituições dos governos, indústria e sociedade, nos países emergentes, no mundo
em desenvolvimento e nos países industrializados.
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* Tradução livre de artigo do UNEP Yearbook 2008, feita por Raul Torres Branco, estagiário do
Instituto Brasil PNUMA.