Carbono no permafrost de Hulugou: o degelo muda o escoamento subterrâneo

Nas montanhas do oeste da China, investigadores passaram anos a medir o carbono que escorre de encostas geladas quando chega a época do degelo. À primeira vista, o padrão parecia óbvio: mais escoamento, mais carbono; menos escoamento, menos carbono - com uma excepção persistente na primavera, quando surgia o pulso mais concentrado mesmo com quase nenhuma água a circular.

Durante muito tempo não se percebeu a razão. Agora, um modelo informático dessas mesmas encostas apontou para um mecanismo escondido no subsolo. A explicação depende de até onde o degelo avançou e de que camada do solo serve de “via” para a água.

O carbono desloca-se no subsolo

O carbono sai dos solos frios por dois caminhos. A maior parte sobe directamente para a atmosfera sob a forma de gás, que é o fluxo acompanhado mais de perto pelos cientistas do clima. O restante dissolve-se na água e desloca-se lateralmente através do solo, drenando encostas e chegando a linhas de água. Esse componente é o carbono orgânico dissolvido transportado pela água.

É precisamente este transporte lateral - ainda pouco compreendido - que uma equipa liderada por Chen Ding, da Southern University of Science and Technology (SUSTech), procurou quantificar e explicar. O foco foi o permafrost, regiões onde o terreno permanece congelado ao longo de todo o ano.

A importância é enorme. O permafrost do Norte armazena cerca de metade do carbono do solo a nível mundial, quase o dobro do que existe em toda a atmosfera. À medida que o gelo cede, uma parcela maior desse carbono procura uma saída.

Uma encosta montanhosa gelada

A equipa de Ding construiu o modelo a partir de um local real: uma bacia montanhosa elevada chamada Hulugou, nas cabeceiras do rio Heihe, no noroeste da China. Situa-se no Planalto Qinghai-Tibet, um altiplano muito frio onde a média anual ronda os -3°C (26°F).

Em vez de recorrer a aproximações simplificadas, o modelo acompanha diariamente, numa encosta com mais de 213 metros (700 pés) de comprimento, a circulação de água, o balanço de calor e a química. Assim, observa as camadas activas - os solos que descongelam no verão e voltam a congelar no inverno - a “despertar” e a “adormecer” ao ritmo das estações.

Quando a camada activa descongela, a água do degelo e a chuva infiltram-se e transformam-se em água subterrânea superficial que escoa para jusante. E o solo não é homogéneo: nos primeiros 30–60 centímetros acumulam-se raízes e folhas mortas, enquanto as camadas mais profundas contêm muito menos carbono.

Picos de carbono na primavera

Ao simular um ano inteiro, o modelo revela uma divisão inesperada. A concentração mais elevada de carbono a sair da encosta ocorre em Abril, no início do degelo. Já a maior carga total exportada acontece meses mais tarde, em Setembro.

A diferença explica-se pela profundidade. No começo da primavera, apenas descongelou a camada superficial rica em carbono; por isso, o fino fio de água que consegue abandonar a encosta é forçado a atravessar esse horizonte e acaba por “carregar” muito carbono. Trata-se do mesmo padrão observado noutro estudo durante o degelo da neve: pouca água circula, mas cada gota é especialmente rica em carbono.

No fim do verão, o cenário inverte-se. As chuvas intensas chegam quando o degelo já atingiu camadas mais profundas e pobres em carbono, e então sai uma grande quantidade de água mais diluída.

As equipas de campo já tinham registado o pico primaveril, mas nunca tinham conseguido ver, em tempo real, a alteração da “canalização” enterrada. Também não tinham demonstrado que era o próprio ciclo de congelamento e degelo a orientar o trajecto do carbono.

Porque o Árctico é diferente

É aqui que o planalto se distingue do Árctico. Em grande parte das altas latitudes do Norte, tanto a concentração como a carga atingem o máximo durante o degelo primaveril da neve. A água do degelo lava de uma só vez a fina camada superficial orgânica - um padrão que estudos de campo no Árctico acompanham há anos.

Em Hulugou, as regras são outras. A neve representa apenas cerca de 3% da precipitação anual, e a maior parte desaparece directamente para a atmosfera sem chegar a derreter e formar escoamento. A primavera traz aquecimento e um degelo pouco profundo, mas quase não há água para transportar carbono para fora da encosta.

O verdadeiro aumento surge com as chuvas de verão. Quando elas chegam, o degelo já avançou para níveis mais profundos; assim, a água que finalmente se move segue um percurso inferior, em solo pobre em carbono. O mesmo terreno a descongelar acaba por produzir o efeito oposto ao observado no Árctico.

O aquecimento aprofunda o degelo

Depois, a equipa projectou a encosta no futuro, simulando 40 anos de aquecimento contínuo e moderado. O terreno permanentemente congelado recua.

Ano após ano, a profundidade da camada que descongela aumenta, passando de cerca de 1,5 metros (5 pés) para quase 2 metros (6,5 pés) no final do período.

À medida que a base do solo descongelado desce, o escoamento acompanha-a. Uma fracção maior da água deixa de circular junto à superfície rica em carbono e passa a atravessar camadas profundas, pobres nesse elemento. Como esses níveis têm tão pouco carbono, a encosta exporta menos carbono no total.

Nesse cenário, a exportação lateral prevista de carbono diminui cerca de 16% ao longo dos 40 anos, e aquilo que ainda sai torna-se quase um quarto mais diluído.

Este resultado contraria o receio frequente, expresso em muitos trabalhos, de que o degelo se limite a despejar cada vez mais carbono antigo nos rios.

Repensar o orçamento

A lição é mais rigorosa do que permitia a suposição anterior. O congelamento e o degelo determinam qual a “estrada” subterrânea por onde o carbono viaja, e essa escolha define quão concentrado será o carbono que abandona a terra. Na primavera, o caminho é superficial e rico; no outono, é profundo e diluído.

Se esta lógica for estendida a um século mais quente, a via lateral do carbono tende a afinar, não a engrossar.

Isso complica o orçamento de carbono em regiões altas e frias como o planalto, onde modelos que assumem que o degelo significa sempre mais carbono a jusante podem estar a sobrestimar esse transporte.

Também está em jogo o que acontece rio abaixo. Os rios e as pequenas teias alimentares no seu interior dependem em parte deste carbono dissolvido; uma diminuição constante pode repercutir-se nos cursos de água de regiões frias durante décadas.

O modelo permite aos cientistas observar essa mudança a formar-se, encosta a encosta, antes de chegar à água.