O trabalho de monitorar o ciclo de carbono da Terra e as emissões de dióxido de carbono da humanidade é cada vez mais apoiado de cima, graças aos terabytes de dados que chegam à Terra a partir de satélites.

Cinco artigos publicados em Ciência hoje fornecem dados da missão Orbiting Carbon Observatory-2 (OCO-2) da NASA. Eles mostram o ciclo do carbono da Terra em detalhes sem precedentes, incluindo os efeitos de incêndios no Sudeste Asiático, as taxas de crescimento das florestas amazônicas, e o aumento recorde do dióxido de carbono atmosférico durante o El Niño de 2015-16.

Outro estudo de satélite divulgado há duas semanas revelou uma rápida perda de biomassa nos trópicos, mostrando que temos negligenciado as maiores fontes de emissões de carbono terrestre. Embora possamos nos preocupar com o desmatamento, duas vezes mais biomassa está sendo perdida das florestas tropicais por meio de processos de degradação, como a colheita.

O próximo passo em nossa compreensão da dinâmica do carbono da Terra será construir sensores, satélites e modelos de computador que podem distinguir a atividade humana dos processos naturais.

Os satélites podem ver as emissões causadas pelo homem?

A ideia de usar satélites para acompanhar nossos esforços para reduzir as emissões de combustíveis fósseis é atraente. Os satélites atuais não podem fazer isso, mas a próxima geração tem como objetivo apoiar o monitoramento no nível dos países, regiões e cidades.

Os sensores de satélite atuais podem medir os níveis de CO₂ na atmosfera, mas não posso dizer se vem da troca natural de carbono com a terra e os oceanos, ou de atividades humanas, como queima de combustível fóssil, produção de cimento, e desmatamento.

Da mesma forma, os satélites não conseguem distinguir entre mudanças naturais e humanas na cobertura da área foliar (verdura), ou a capacidade da vegetação de absorver CO₂.

Mas à medida que a resolução espacial dos satélites aumenta, isso vai mudar. O OCO-2 pode ver feições tão pequenas quanto 3 km quadrados, enquanto o satélite anterior, GOSAT, é limitado a observar feições não menores do que cerca de 50 km quadrados.

Conforme a resolução melhora, seremos capazes de observar melhor as elevadas concentrações de CO₂ em pontos críticos de emissões, como grandes cidades, regiões de incêndios florestais na África e Austrália, ou mesmo usinas de energia individuais e vazamentos industriais.

Ao combinar essas técnicas de detecção com modelos de computador da atmosfera, oceanos e terras, seremos capazes de separar o impacto da humanidade dos processos naturais.

Por exemplo, há muito sabemos que a concentração de CO₂ atmosférico aumenta mais rapidamente durante um evento El Niño, e que isso se deve principalmente a mudanças no terreno. Foi apenas com a visão panorâmica proporcionada pelo satélite OCO-2 que pudemos ver que cada um dos continentes tropicais reagiu de forma tão diferente durante o recente grande El Niño:as emissões de incêndios aumentaram no Sudeste Asiático, a absorção de carbono pelas florestas na Amazônia diminuiu, e a respiração do solo na África tropical aumentou.

De forma similar, agora podemos examinar os processos por trás do extraordinário esverdeamento da Terra nas últimas décadas, à medida que os níveis de CO₂ aumentaram. Até 50% das terras com vegetação agora são mais verdes do que há 30 anos. O crescente efeito da fertilização com CO2 impulsionado pelo homem sobre a vegetação foi estimado como o fator dominante.

Agora temos satélites que podem estudar esse processo em resoluções espaciais de dezenas de metros - o que significa que também podemos acompanhar os processos que desfazem esse esverdeamento, como o desmatamento.

O que está na loja

A próxima década verá o desenvolvimento de ainda mais sensores espaciais e ferramentas de modelagem para nos ajudar a controlar o ciclo do carbono.

GOSAT-2 substituirá o GOSAT atual, oferecendo resolução significativamente melhorada e medições mais sensíveis de CO₂ e metano (CH₄), outro importante gás de efeito estufa.

Enquanto isso, o satélite GeoCarb será lançado em uma órbita estacionária sobre as Américas para medir CO₂, CH₄ (principalmente de pântanos nos trópicos), e monóxido de carbono (da queima de biomassa). Ele ficará atento a qualquer grande vazamento da indústria de gás.

As missões dos satélites BIOMASS e FLEX fornecerão melhores estimativas globais da altura da floresta e densidade de carbono, e da capacidade fotossintética das plantas, respectivamente.

A bordo da Estação Espacial Internacional, um instrumento chamado GEDI, também estimará a altura e estrutura da vegetação, e combinado com ECOSTRESS irá avaliar as mudanças na biomassa acima do solo, estoques de carbono e produtividade.

Na Austrália, estamos desenvolvendo um sistema de modelagem atmosférica e um modelo dinâmico de vegetação capaz de ingerir a última geração de observações de satélite e de base terrestre para mapear fontes e sumidouros de carbono em todo o continente.

Por meio da Rede de Pesquisa de Ecossistemas Terrestres (TERN), estamos nos preparando para aproveitar ao máximo essas novas missões, e ajudar a validar muitas dessas estimativas espaciais nos Superites da TERN e em outras parcelas de amostragem importantes.

Com a riqueza de informações definidas a serem geradas por sensores espaciais, bem como observações baseadas na Terra e modelos de computador, estamos entrando em uma era em que teremos uma capacidade sem precedentes de rastrear o impacto dos humanos em nossa atmosfera, terras e oceanos.

Este artigo foi publicado originalmente em The Conversation. Leia o artigo original.