Daniel Ruiz-Carrascal fica em um monte de pedras irregulares que parecem deslocadas na paisagem lisa e gramada. "A geleira estava aqui em meados dos anos 1500, "explica ele. O pico branco do Nevado Santa Isabel assoma uma milha à frente e cerca de 1, 300 pés mais alto do que nossa própria elevação vertiginosa. É difícil imaginar aquele branco estendendo-se por todo o caminho até esta colina rochosa, enterrando todo o vale no gelo.

Ruiz-Carrascal me trouxe aqui nos Andes colombianos para visitar o páramo, um dos ecossistemas mais exclusivos da Terra - e um dos mais ameaçados por uma mudança climática.

Os páramos só podem ser encontrados na Cordilheira dos Andes em altitudes acima de 12, 500 pés. O ar é tão rarefeito que você pode perder o fôlego se ficar parado. O clima pode ser extremamente chuvoso e com neve, e todos os dias a temperatura oscila de abaixo de zero até cerca de 60 graus Fahrenheit. No entanto, apesar das condições adversas, os páramos são o ecossistema de alta altitude mais diverso do mundo, casa para cerca de 5, 000 espécies — 3, 000 dos quais não vivem em nenhum outro lugar da Terra.

Este ecossistema não é importante apenas para plantas e animais. Ao longo dos Andes, os páramos agem como uma esponja, coletando água da névoa, chuvisco, e o derretimento das geleiras do topo das montanhas, armazenando-o, e então lançando-o nas terras baixas. Estima-se que 40 milhões de pessoas, incluindo residentes em Bogotá, Colômbia e Quito, Equador - depende dos páramos para beber água.

Tristemente, os Andes tropicais estão aquecendo mais rápido do que em qualquer outro lugar fora do Círculo Polar Ártico. As geleiras estão derretendo, menos precipitação está atingindo o topo das montanhas, e os páramos estão secando. As espécies são forçadas a migrar para altitudes cada vez mais altas em busca das temperaturas frias às quais estão adaptadas. Eventualmente, pode não haver para onde ir.

Ruiz-Carrascal, um hidroclimatologista e adjunto do Instituto Internacional de Pesquisa para o Clima e a Sociedade (IRI) do Instituto da Terra da Universidade de Columbia, está trabalhando para entender essas mudanças e avaliar estratégias de adaptação. Liderando uma equipe da Escuela de Ingeniería de Antioquia (EIA) em Medellín, ele montou uma rede de sensores para medir as mudanças que ocorrem nos páramos e entender o que o futuro reserva. A equipe é uma das poucas que estão fazendo estudos de longo prazo desse bioma extraordinário e importante.

Ruiz-Carrascal é ex-aluno do programa de mestrado Clima e Sociedade do IRI. Ele recebeu seu Ph.D. em Ciências da Terra e Ambientais da Universidade de Columbia também, e decidiu concentrar sua pesquisa em ambientes de alta altitude. Ele tem escalado essas montanhas toda a sua vida.

Muito poucas estações meteorológicas estão instaladas nos páramos - a altitude e o afastamento tornam muito difícil a operação e a manutenção do equipamento. Como resultado, houve uma grande lacuna na compreensão dos cientistas sobre o que está acontecendo nas altas elevações dos Andes. É por isso que a equipe de Ruiz-Carrascal instalou 23 sensores nos páramos da região de Los Nevados, na Colômbia. Os sensores rastreiam a temperatura, humidade relativa, e ponto de orvalho a cada hora em altitudes de até 16, 000 pés.

A cada dois meses, a equipe vai até os páramos para coletar os dados de seus sensores, e tomar outras medidas. "Estamos levando a ciência ao limite, "Ruiz-Carrascal me disse em seu escritório na EIA, onde ele é um professor associado, antes de iniciarmos a longa e acidentada viagem até as montanhas.

Fora de circulação

As manhãs trazem céu limpo nos páramos, enquanto os vales abaixo nadam em um mar de nuvens, empurrado para baixo por temperaturas frias. Conforme o dia esquenta, essas nuvens geralmente sobem, levando neblina e garoa para os páramos. Esse fluxo ascendente de umidade é como o suprimento de sangue do páramo.

Mas a equipe de Ruiz-Carrascal está encontrando evidências de que os padrões de circulação que fornecem essa umidade estão mudando, fazendo com que as cordilheiras superiores dos Andes tropicais esquentem e sequem muito rapidamente. De acordo com os sensores da equipe, os páramos estão aquecendo cerca de 1,6 vezes mais rápido do que as terras baixas circundantes. Esta rápida transformação parece ser impulsionada por um aquecimento incomum na alta troposfera da região.

Sob circunstâncias normais, à medida que um pedaço de ar nas terras baixas se aquece, ele se torna menos denso e flutua para cima. A parcela de ar continuará subindo enquanto permanecer mais quente do que o ar ao seu redor. Eventualmente, ele esfria e libera água em grandes altitudes.

Contudo, a equipe pensa que no futuro, esses remendos de ar não serão capazes de subir tão alto como de costume, exceto durante eventos muito incomuns, e os páramos vão receber menos água.

“Há uma grande lacuna nos modelos climáticos, "Ruiz-Carrascal diz, porque eles não explicam totalmente as mudanças que ocorrem na atmosfera acima dos Andes tropicais. Os dados de sua rede de sensores estão ajudando a preencher essa lacuna. Já que os páramos penetram na alta troposfera, rastrear a temperatura e a umidade no solo monitora as mudanças atmosféricas ao mesmo tempo. Essencialmente, diz Ruiz-Carrascal, os páramos são "um lugar onde você pode tocar a dinâmica atmosférica superior."

Folheando o passado

Se os páramos colombianos tinham um garoto-propaganda, seria Espeletia. Essas plantas são apelidadas de frailejones - grandes frades - graças às suas alturas às vezes altas e grossos caules marrons, que teoricamente poderiam ser confundidos com vestes monásticas em um dia de neblina. As espeletia são exclusivas dos páramos. E porque seus caules absorvem a umidade da névoa e a direcionam para o solo, eles desempenham um papel importante na regulação do abastecimento de água do páramo.

Fazendo o possível para desenhar em um bloco de notas enquanto nosso veículo com tração nas quatro rodas salta por uma estrada de terra, O engenheiro ambiental da EIA Enrique Ángel-Sanint me explica por que Espeletia também desempenha um papel importante na pesquisa da equipe. Em vez de mantos marrons, seus caules estão cobertos por folhas mortas que nunca caem. E porque cada indivíduo pode viver por um século ou mais, essas folhas podem fornecer uma rica biblioteca do clima anterior dos páramos - se a equipe conseguir descobrir como lê-las.

O primeiro passo é aprender como a Espeletia cresce. Por esta, Ángel-Sanint usa um "kit de costura" de plástico cheio de alfinetes, governantes, e transferidores para medir a taxa de crescimento da planta ao longo de sua vida.

"Depois de ter isso, você pode ver a altura de um indivíduo e deduzir sua idade, "ele explica. Então, porque as folhas crescem de uma forma muito previsível - seus desenhos rabiscados mostram-nas brotando da copa, fresco e alto, depois, achatando-se e morrendo à medida que a planta cresce - ele será capaz de atribuir uma idade específica a cada folha. Ao correlacionar características como o tamanho e a densidade dos poros microscópicos da folha, chamados estômatos, Ángel-Sanint espera que cada folha forneça um registro dos níveis de umidade pouco antes de nascer, se isso foi há um ano ou 130.

O padrão climático do El Niño, impulsionado pelo oceano e as temperaturas atmosféricas no Pacífico, exacerba dramaticamente o aquecimento e a secagem nos páramos. No passado, após esses períodos de seca, As folhas de Espeletia provavelmente teriam respondido produzindo folhas com menos estômatos, através do qual eles podem perder água. Ao colocar as folhas de Espeletia sob um microscópio, a equipe espera descobrir se os eventos do El Niño estão se tornando mais frequentes devido às mudanças climáticas - e o que isso pode significar para o futuro dos páramos.

"As coisas ficarão uma bagunça se houver eventos do El Niño adicionando calor aos níveis superiores da troposfera, além do aquecimento de longo prazo, "explica Ruiz-Carrascal. Estudando o passado, ele diz, ajuda a "projetar o que provavelmente acontecerá em um futuro mundo mais quente".

Total Meltdown

Quando Ángel-Sanint visitou Los Nevados há 30 anos, ele viu neve e gelo cobrindo o vulcão El Cisne. Agora seu pico parece marrom e árido. Próximo, o Nevado Santa Isabel pode ser o próximo. Entre 2016 e o ​​início de 2018, perdeu 37 por cento de sua área de gelo restante, incluindo cerca de 11 metros de espessura em alguns lugares.

As geleiras da Colômbia vêm diminuindo lentamente há milhares de anos, desde o final da última idade do gelo. Mas nas últimas décadas, a taxa de recuo aumentou dramaticamente por causa da mudança climática causada pelo homem. Desde a década de 1950, As geleiras da Colômbia diminuíram de 113 quilômetros quadrados para apenas 37 em 2017. Eles podem desaparecer completamente nos próximos 30 anos.

Para entender melhor o que a perda das geleiras significa para os páramos e as pessoas que deles dependem, Ruiz-Carrascal e equipes da Universidade da Irlanda em Galway e da Universidad Nacional de Colombia Sede Medellín estão estudando as rochas que as geleiras em retirada deixaram para trás.

Empurrando o pé em algum solo solto na trilha, Ruiz-Carrascal mostra como o solo e as rochas se acumulam na frente da língua de uma geleira à medida que ela cresce e se espalha durante os períodos de frio. Então, conforme o clima esquenta, o encolhimento da geleira recua, deixando para trás o monte que uma vez empurrou na frente dele - uma morena.

Raspando amostras das rochas da morena, os pesquisadores podem usar hélio-3 e berílio-10 para estimar quando a geleira deixou para trás cada pegada. Junto com pistas da paisagem, as equipes estão reconstruindo a história glacial da região, criar um registro do tempo e da extensão dos movimentos glaciais nos últimos 20 a 30, 000 anos.

As geleiras andinas diminuíram e fluíram muitas vezes ao longo desse período, e os páramos aumentaram e diminuíram - e voltaram a crescer - junto com as calotas polares. Eles serão capazes de se recuperar do ataque de alta velocidade feito pelo homem que os está fritando agora? Descobrir, a ecologista María Elena Gutiérrez-Lagoueyte, da Universidad EIA, está estudando a resiliência do páramo.

A Tangled Bank

Antes de partirmos na trilha do Nevado Santa Isabel, Ruiz-Carrascal me disse:"Você verá espécies que tenho certeza de que não viu em sua vida, e você não verá em nenhum outro lugar na Terra. "Ele está certo, claro. Existem Espeletia altas com suas coroas de palma; volta, plantas almofadadas semelhantes a pedras; e "dedos de páramo" que balançam estranhamente com o vento.

Gutiérrez-Lagoueyte aponta uma gama estonteante de espécies enquanto caminhamos. Ela está indexando espécies de páramo em um catálogo online que contém cerca de 500 espécies até agora. Ela também está estudando como a distribuição das espécies está mudando à medida que os páramos esquentam, e tentar determinar quais espécies podem ser mais vulneráveis.

À medida que o planeta aquece, muitas plantas e animais de montanha estão migrando para altitudes mais elevadas. Mas a resposta de cada espécie é diferente. Para monitorar quais plantas estão se adaptando no local versus migrando ou morrendo, a equipe montou parcelas experimentais em uma variedade de elevações. A cada poucos meses, eles verificam dentro das parcelas para ver quais plantas estão presentes e em que quantidades, vigiando as mudanças ao longo do tempo.

Encontrar uma dessas parcelas experimentais é surpreendentemente difícil, mesmo na paisagem sem árvores. Saímos da trilha e seguimos Gutiérrez-Lagoueyte por um caminho tortuoso subindo uma colina, tomando cuidado para não pisar nas espécies mais frágeis. "É por aqui em algum lugar ..." ela diz depois de uma curva errada.

Finalmente, passamos por alguns arbustos e tropeçamos no terreno - uma grande caixa delimitada por uma corda pendurada. Dentro está uma estação meteorológica, um dos quatro que a equipe instalou, coberto com caixas e fios e coberto com um cata-vento giratório. A tecnologia parece chocante nesta paisagem que, de outra forma, esconde as marcas da interferência humana.

Além de estudar a composição da planta, a equipe está monitorando a temperatura e a umidade do solo, níveis de luz solar entrantes, direção e velocidade do vento, e precipitação neste terreno. Cabos pretos se estendem da base da estação meteorológica até o solo para medir como as plantas afetam a umidade do solo e contribuem para o armazenamento e liberação de água. "Estamos tentando conectar como a vegetação traz o serviço de regulação da água para o parque, "explica Gutiérrez-Lagoueyte.

Registro de Água

Os lagos ao longo da trilha para o Nevado Santa Isabel eram sagrados para os indígenas locais - um lugar para homenagear os deuses. O céu parece maior e mais perto aqui, e a água está em toda parte, brilhando em pântanos almofadados, refletindo o céu azul e as nuvens em pequenas piscinas, e fluindo colina abaixo em riachos.

O Río Claro é apenas um gotejar suave aqui, larga o suficiente para pular. Mais abaixo na montanha, torna-se um rio adequado, jorrando e espirrando. É um dos muitos cursos de água que transporta a umidade armazenada nos pântanos e poças de páramo para as terras baixas, ajudando a recarregar aquíferos durante períodos de seca.

Quanta água os páramos realmente distribuem? E como isso vai mudar à medida que o aquecimento troposférico superior altera o equilíbrio da água? Descobrir, a equipe estuda as bacias dos rios Claro e Otún.

“Todo mundo diz que os páramos são como fábricas de água, mas não sabemos o quanto eles produzem, "diz Santiago Ortega-Arango, engenheiro de recursos hídricos na Universidad EIA. "Se não formos capazes de quantificar, não seremos capazes de gerenciá-lo adequadamente. "

Ortega-Arango está trabalhando em um modelo de bacia hidrográfica do páramo, que seria o primeiro de seu tipo. Essas bacias hidrográficas são "totalmente diferentes" dos modelos padrão, diz Ortega-Arango, porque para começar, há a precipitação horizontal dos páramos - a água depositada pela névoa. As turfeiras e o rápido congelamento e descongelamento em diferentes horas do dia também ajudam a tornar essas bacias hidrográficas estranhas.

Antes que ele possa começar a construir o modelo, Ortega-Arango precisa de dados. Portanto, a equipe está rastreando o fluxo de fluxo, mudanças no derretimento da camada de neve, e quanta água é armazenada nos pântanos, lagoas, e vegetação. Eles também estão avaliando os níveis de precipitação e evapotranspiração, para procurar mudanças no ciclo da água.

Assim que terminar, o modelo de bacia hidrográfica de fonte aberta ajudará a equipe a conceber estratégias de adaptação ao clima e orientar as decisões sobre o uso da água na região.

Olhando para o futuro

Coletar os dados dos sensores da equipe é tão fácil quanto retirar o sensor de seu escudo de radiação em caixa e conectá-lo a um computador como um USB.

Daniel González-Duque, mestrando em engenharia de recursos hídricos na Universidad Nacional de Colombia Sede Medellín e jovem pesquisador na EIA, analisa os dados e os mescla com os resultados dos modelos climáticos globais, tentar reconstruir o passado e compreender o que o futuro reserva aos páramos.

A equipe já percebe uma tendência de aquecimento. A temperatura média em torno de um sensor aumentou de 6 graus Celsius para 6,2 em apenas dez anos. Isso não parece muito, mas é quase duas vezes mais rápido que as terras baixas circundantes.

Dez anos é um período de tempo relativamente curto para prever mudanças de longo prazo, Ruiz-Carrascal adverte. Mas ele espera continuar a coleta de dados nas próximas décadas. Ele está crescendo a rede de sensores pouco a pouco, e quer se expandir para outras linhas de pesquisa, também, por exemplo, pegando caroços de brejo para ver o que suas camadas de lama podem revelar sobre a história da vegetação da região. Ele também sonha em um dia abrir um observatório e centro de visitantes para ajudar a educar o público sobre o páramo e por que é importante preservá-lo.

O Sistema de Parques Naturais Nacionais da Colômbia apóia a pesquisa da equipe, concedendo-lhes autorizações para instalar os sensores e acessar áreas protegidas que não estão abertas ao público. Mario Franco-Ortiz, um gerente técnico administrativo com o sistema de parques, diz que a pesquisa é importante porque "à medida que mais processos investigativos geram resultados, teremos um conhecimento melhor do que estamos cuidando e do que queremos conservar, e para onde vamos. "

O que acontece na Cordilheira dos Andes não vai ficar na Cordilheira dos Andes. Ruiz-Carrascal pensa nos páramos como um prenúncio da mudança climática, fornecendo uma visão sobre como outras partes do mundo mudarão à medida que o termostato global continua a aumentar.

Embora o futuro seja assustador, ele tira esperanças do fato de que o governo colombiano começa agora a reconhecer plenamente a importância do páramo no fornecimento de água potável e para a geração de energia hidrelétrica, e que está tomando medidas para proteger esse tesouro natural. “Eles estão começando a virar cabeças para o páramo, " ele diz, "e ver que temos um magnífico ecossistema que tem que ser preservado."

Esta história é republicada por cortesia do Earth Institute, Columbia University http://blogs.ei.columbia.edu.