A Floresta Amazônica, a maior floresta tropical do mundo e um ecossistema megadiverso que regula o clima local, regional e global, enfrenta muitas ameaças. As alterações climáticas provocam o aquecimento e estão a alterar os padrões de precipitação. O desmatamento se aprofunda na Amazônia a cada ano, e quase 20% da Amazônia já foi desmatada. O desmatamento reduz a quantidade de água que a floresta bombeia de volta para a atmosfera, resultando em reduções adicionais nas chuvas.
Quão resiliente é a Floresta Amazônica a essas ameaças? Alguns estudos sugeriram que o aquecimento global de 3°C ou o desmatamento entre 20 e 40% da Amazônia poderiam fazer com que as chuvas diminuíssem tanto que o resto da Floresta Amazônica não pudesse mais sobreviver. Isto é conhecido como morte da Amazónia e é um potencial ponto de viragem no nosso sistema terrestre: A morte da floresta levaria a um grande impulso de emissões de dióxido de carbono que aceleraria ainda mais as alterações climáticas. O futuro da Amazônia é, portanto, crítico não apenas para os 50 milhões de pessoas que vivem lá, mas também para todas as pessoas do nosso planeta.
Os pesquisadores usaram modelos climáticos para testar a probabilidade de extinção da Amazônia. Mas quão bem esses modelos capturam as complexas interações e feedbacks entre a floresta, a atmosfera e o clima? Uma preocupação é que os modelos climáticos possam subestimar a sensibilidade do sistema floresta-clima. Se este for o caso, a Amazônia pode estar em perigo iminente de ultrapassar os limites climáticos ou de desmatamento, o que pode resultar na perda em grande escala da Floresta Amazônica.
Nesta edição da Science Advances , Bochow e Boers projetam um novo modelo do sistema acoplado floresta-atmosfera e o utilizam para procurar sinais de extinção da Amazônia. Em vez de usar um modelo climático tradicional, eles projetam um modelo dinâmico do sistema Floresta Amazônica-clima. O modelo inclui as principais interações entre a floresta, a atmosfera e o clima simuladas à medida que uma parcela de ar se move pela bacia amazônica. O modelo simula a redução na evapotranspiração (o fluxo de água terra-atmosfera) devido ao desmatamento e a redução no influxo de umidade atmosférica devido à redução associada no aquecimento latente. O modelo também inclui uma interação entre a vegetação e a umidade do solo, com a mortalidade das árvores ocorrendo quando a umidade do solo cai abaixo de um limite crítico.
Eles então usam o modelo para simular as respostas florestais, atmosféricas e climáticas sob desmatamento incremental. A princípio, o modelo simula um declínio gradual nas chuvas à medida que a extensão do desmatamento se expande. Depois, à medida que o desmatamento atinge um limiar crítico, simula-se um declínio abrupto da precipitação, com uma diminuição da precipitação de 30 a 50%. Isto ocorre devido a um rápido colapso da umidade que entra, impulsionado pela redução do aquecimento latente devido à perda de floresta. Quando o modelo inclui o feedback entre a vegetação e a humidade do solo, o sistema torna-se ainda mais sensível, o declínio das chuvas torna-se mais abrupto e o limiar crítico de desmatamento ocorre oito anos antes. Ao contrário de muitos outros estudos, esta simulação leva em conta interações não lineares entre a vegetação e a atmosfera, permitindo o isolamento de tais potenciais pontos de inflexão.
Detectando os primeiro sinais de morte da Floresta Amazônica
Bochow e Boers usam esta ferramenta para identificar sinais de alerta precoce de que a Floresta Amazônica está se aproximando de um potencial ponto de inflexão. A diminuição da humidade do solo e o prolongamento da estação seca precedem a rápida diminuição da precipitação induzida pelo desmatamento. Pesquisando dados históricos de reanálise climática, Bochow e Boers encontraram evidências claras de sinais emergentes. Nos últimos 40 anos, a umidade do solo em toda a Amazônia diminuiu com a estação seca aumentando em 5 a 15 dias, principalmente devido ao início tardio da estação chuvosa.
Estudos anteriores descobriram que o desmatamento causa perda florestal autoamplificada através de um enfraquecimento da reciclagem de umidade em toda a Amazônia. Outra teoria conhecida como “Bomba Biótica” também sugere que as florestas desempenham um papel crucial no transporte de humidade atmosférica, mantendo as florestas os ventos atmosféricos e o desmatamento causando fortes declínios nas chuvas. O estudo de Bochow e Boers aponta ainda para a possibilidade de que a própria floresta controle fortemente as chuvas na Amazônia.
Em comparação, as simulações do modelo climático global indicam que o desmatamento extensivo da Amazônia causaria apenas uma mudança de -11 a +2% nas precipitações em toda a bacia, insuficiente para iniciar a extinção generalizada da Floresta Amazônica. Por que os modelos climáticos simulam uma menor sensibilidade das chuvas ao desmatamento? A maioria dos modelos climáticos, mas não todos, simulam que o desmatamento causa uma redução na evapotranspiração, de acordo com Bochow e Boers. No entanto, a magnitude da redução é muito menor nos modelos climáticos, explicando possivelmente a sua menor sensibilidade. Uma incógnita crucial é se o desmatamento leva ao aumento ou diminuição do fluxo de umidade atmosférica. Algumas simulações de modelos climáticos sugerem que o desmatamento da Amazônia causa aumento do influxo de umidade atmosférica, compensando parte da redução na umidade devido à redução da evapotranspiração. Isto é oposto à resposta assumida por Bochow e Boers. São necessários novos estudos que testem como a sensibilidade da humidade atmosférica e da precipitação simuladas ao desmatamento varia com as propriedades da superfície terrestre assumidas no modelo. A sensibilidade simulada precisa então ser cuidadosamente avaliada em relação às medições. Isto deverá ajudar a determinar se os modelos climáticos estão subestimando a sensibilidade das chuvas ao desmatamento na Amazônia.
Caminhos para melhorias futuras do modelo
Outra razão para a menor sensibilidade dos modelos climáticos pode ser a sua resolução espacial grosseira, com quadrados de grelha de 100 a 300 km necessitando de uma representação simples de interacções complexas terra-atmosfera. Em particular, o processo de convecção, crucial para a simulação de chuvas, é calculado através de parametrizações que podem não representar corretamente as interações entre a terra e a atmosfera. O novo poder computacional permite que modelos climáticos sejam executados na escala de quilômetros necessária para uma simulação explícita de convecção, permitindo aos pesquisadores explorar as interações terra-atmosfera com detalhes sem precedentes. Isto pode ajudar a melhorar as projeções da resposta das chuvas ao desmatamento.
Bochow e Boers mostram que o sistema floresta-clima é muito mais sensível ao desmatamento quando os ciclos de feedback da vegetação são incluídos. Mas precisamos urgentemente de uma melhor compreensão destes processos. Em particular, precisamos de saber até que ponto a floresta é resiliente à seca. As informações emergentes de experiências de seca de longo prazo podem ajudar a melhorar a compreensão nesta área. Uma rede de parcelas de monitoramento em toda a Floresta Amazônica detectou uma redução no sequestro de carbono nos últimos 30 anos devido ao aumento da mortalidade de árvores, possivelmente resultante do aumento da variabilidade climática. Este pode ser outro sinal de alerta precoce dos impactos negativos de uma mudança climática. A degradação florestal e os incêndios estão agora generalizados em toda a Amazónia, mas estes processos não estão incluídos em muitos modelos climáticos. É evidente que os modelos climáticos precisam de ser melhorados e testados para garantir que fornecem informações relevantes para as políticas e não subestimam os impactos da desflorestação.
Outra grande incerteza não abordada no modelo concebido por Bochow e Boers é a forma como a floresta responderá ao aumento das concentrações de dióxido de carbono, o que poderá resultar em novas diminuições nas chuvas. Informações podem ser obtidas com o experimento de Enriquecimento de Dióxido de Carbono no Ar Livre da Amazônia (AmazonFACE), que estudará a resposta das florestas amazônicas ao aumento das concentrações de dióxido de carbono. Esta experiência fornecerá dados vitais para ajudar a compreender como as florestas responderão no futuro.
Uma grande fraqueza no nosso entendimento atual é que ainda não sabemos o limite crítico de desmatamento que iniciará a extinção da Floresta Amazônica. A cada ano, mais áreas da Amazônia são desmatadas, aproximando o sistema desse limite desconhecido. As taxas de desmatamento na Amazônia variaram muito nas últimas duas décadas. Na Amazônia brasileira, o desmatamento atingiu o máximo de uma década em 2021. Desde então, novas lideranças políticas ajudaram a controlar o desmatamento, e as taxas de desmatamento na Amazônia brasileira diminuíram nos últimos meses. Isso dá à Amazônia mais algum tempo. Mas não se sabe quanto tempo resta à Amazônia.
