Artigo científico final de um cientista da NASA, publicado postumamente este mês, revela novos insights sobre um dos desafios mais complexos do clima da Terra:compreender e prever os níveis atmosféricos futuros de gases de efeito estufa e o papel do oceano e da terra na determinação desses níveis.

Um artigo publicado no Proceedings of the National Academy of Sciences foi liderado por Piers J. Sellers, ex-diretor da Divisão de Ciências da Terra no Goddard Space Flight Center da NASA, que morreu em dezembro de 2016. Sellers era um cientista da Terra na NASA Goddard e mais tarde um astronauta que voou em três missões de ônibus espaciais.

O documento inclui uma mensagem abrangente e significativa:A atual frota internacional de satélites está fazendo melhorias reais na medição precisa dos gases de efeito estufa do espaço, mas no futuro um sistema mais sofisticado de observações será necessário para compreender e prever as mudanças climáticas da Terra no nível de precisão necessário para a sociedade.

Sellers escreveu o artigo junto com colegas do Laboratório de Propulsão a Jato da NASA e da Universidade de Oklahoma. O trabalho no papel começou em 2015, e Sellers continuou trabalhando com seus colaboradores até cerca de seis semanas antes de morrer. Eles continuaram a pesquisa e a redação do artigo até sua publicação esta semana.

O artigo enfoca o tema que estava no centro da carreira de pesquisa de Sellers:a biosfera da Terra e suas interações com o clima do planeta. Na década de 1980, ele ajudou a criar modelos de computador da vegetação da Terra. No novo jornal, Vendedores e co-autores investigaram "feedbacks do ciclo do carbono-clima - a resposta potencial dos sistemas naturais às mudanças climáticas causadas pelas emissões humanas - e estabeleceram uma visão de como melhor medir essa resposta em escala global a partir do espaço.

A troca de carbono entre as terras, oceano e ar desempenham um grande papel na determinação da quantidade de gases de efeito estufa na atmosfera, que determinará em grande parte o clima futuro da Terra. Mas, existem interações complexas em jogo. Enquanto as emissões de gases de efeito estufa causadas pelo homem estão se acumulando na atmosfera, os ecossistemas terrestres e o oceano ainda compensam cerca de 50% de todas essas emissões. À medida que o clima aquece, os cientistas não têm certeza se as florestas e o oceano continuarão a absorver cerca de metade das emissões - agindo como sumidouros de carbono - ou se essa compensação se tornar menor, ou se os sumidouros se tornarem fontes de carbono.

Co-autor do artigo David Schimel, um cientista do JPL e um colaborador científico de longa data dos Sellers ', disse que o jornal capturou como ele, Sellers e outros co-autores viram esse problema científico como um dos alvos de pesquisa críticos para as ciências da Terra da NASA.

"Todos nós vimos a compreensão do futuro dos feedbacks do ciclo do carbono como um dos grandes desafios da ciência da mudança climática, "Schimel disse.

A compreensão dos cientistas sobre como os sistemas vivos da Terra interagem com o aumento dos níveis atmosféricos de gases de efeito estufa mudou tremendamente nas últimas décadas, disse o co-autor Berrien Moore III, da Universidade de Oklahoma. Moore é colaborador científico de Sellers e Schimel desde os anos 1980. Ele disse isso naquela época, os cientistas pensaram que o oceano absorveu cerca de metade das emissões anuais de carbono, enquanto as plantas em terra desempenharam um papel mínimo. Os cientistas agora entendem que o oceano e a terra juntos absorvem cerca de metade de todas as emissões, com o papel do sistema terrestre sendo fortemente afetado por padrões climáticos de grande escala, como El Niño e La Niña. Moore também é o principal investigador de uma missão da NASA chamada GeoCarb, programado para lançamento em 2022, que monitorará os gases do efeito estufa em grande parte do hemisfério ocidental a partir de uma órbita geoestacionária.

A NASA lançou o Orbiting Carbon Observatory-2 (OCO-2) em 2014, e com o avanço das técnicas de medição e modelagem por computador, os cientistas estão entendendo melhor como o carbono se move pela terra, oceano e atmosfera. Este novo artigo baseia-se em pesquisas anteriores e enfoca uma curiosa cadeia de eventos em 2015. Enquanto as emissões humanas de dióxido de carbono se estabilizaram pela primeira vez em décadas durante aquele ano, a taxa de crescimento nas concentrações atmosféricas de dióxido de carbono realmente disparou ao mesmo tempo.

Esta foi mais uma evidência do que os cientistas vinham reunindo há anos - que uma combinação complexa de fatores, incluindo o clima, seca, incêndios e mais, contribui para os níveis de gases de efeito estufa na atmosfera.

Contudo, com a nova combinação de observações OCO-2 e medições baseadas no espaço da fluorescência da planta (essencialmente uma medida de fotossíntese), pesquisadores começaram a produzir estimativas mais precisas de onde o carbono foi absorvido e liberado ao redor do planeta durante 2015, quando um intenso El Niño estava em vigor, em comparação com outros anos.

O artigo segue um relatório de um workshop de 2015 sobre o ciclo do carbono liderado por vendedores, Schimel, e Moore. Schimel e Moore apontaram que cada um dos mais de 40 participantes do workshop contribuíram para um relatório científico final do encontro - uma ocorrência rara. Eles atribuíram isso, em parte, ao papel inspirador que os vendedores desempenharam no estímulo ao pensamento e à ação.

"Quando você tem alguém como Piers na sala, há um efeito magnético, "Moore disse." Piers estava apoiando o volante, então todos tinham que estar de acordo com o volante. "

Schimel e Moore disseram que o documento do workshop apresenta uma visão do que é necessário em um futuro sistema de observação baseado no espaço para medir, Compreendo, e prever feedbacks do ciclo do carbono:instrumentos ativos e passivos, e satélites em órbitas baixas e geoestacionárias ao redor do mundo. Nos próximos anos, NASA e agências espaciais na Europa, Japão, e China, todos vão lançar novas missões de monitoramento de gases de efeito estufa.

"Piers achou que é absolutamente essencial acertar, "disse Schimel, "e essencial para acertar mais ou menos da primeira vez."

Os autores dedicaram a publicação do artigo aos vendedores, e em sua dedicação fez referência a uma citação de Winston Churchill frequentemente citada pelo cientista nascido no Reino Unido. Eles escreveram:"P.J.S. abordou o desafio da ciência do carbono no espírito de uma citação favorita de Churchill, 'Dificuldades superadas são oportunidades ganhas, 'e ele teve como objetivo resolver o problema do carbono-clima, enfrentando as dificuldades e aproveitando as oportunidades. "