"Sabemos que o oceano naturalmente libera metano na atmosfera, mas não sabemos necessariamente quanto". (Crédito: Josh Withers / Unsplash)

Novas pesquisas usam a ciência de dados para determinar quanto metano sai do oceano e entra na atmosfera a cada ano.

Para prever os impactos das emissões humanas, os pesquisadores precisam de uma imagem completa do ciclo de metano da atmosfera. Eles precisam saber o tamanho dos insumos - naturais e humanos - e também os produtos. Eles também precisam saber por quanto tempo o metano reside na atmosfera.

Os resultados, publicados em Natureza das Comunicações, preencher uma lacuna de longa data na pesquisa do ciclo do metano e ajudará os cientistas do clima a avaliar melhor a extensão das perturbações humanas.

A cada três anos, um grupo internacional de cientistas climáticos chamado Global Carbon Project atualiza o que é conhecido como orçamento de metano. O orçamento de metano reflete o estado atual de entendimento das entradas e saídas do ciclo global de metano. Sua última atualização foi no 2016.

“O orçamento do metano nos ajuda a colocar emissões humanas de metano no contexto e fornece uma linha de base contra a qual avaliar futuras mudanças ”, diz Tom Weber, professor assistente de ciências da terra e ambientais da Universidade de Rochester. “Nos orçamentos anteriores de metano, o oceano tem sido um termo muito incerto. Sabemos que o oceano naturalmente libera metano na atmosfera, mas não sabemos necessariamente quanto. ”

Adicionando o orçamento de metano

No orçamento do metano, se um termo é incerto, ele adiciona incerteza a todos os outros termos e limita a capacidade dos pesquisadores de prever como o sistema global de metano pode mudar. Por esse motivo, apresentar uma estimativa mais precisa das emissões oceânicas de metano tem sido um objetivo importante da pesquisa do ciclo de metano há muitos anos.

Mas, diz Weber, "não é fácil". Como o oceano é tão vasto, apenas pequenas porções foram amostradas para o metano, o que significa que os dados são escassos.

Para superar essa limitação, Weber e Nicola Wiseman, estudante de pós-graduação da Universidade da Califórnia, Irvine, compilaram todos os dados de metano disponíveis do oceano e os inseriram em modelos de aprendizado de máquina - algoritmos de computador projetados para reconhecimento de padrões. Esses modelos foram capazes de reconhecer padrões sistemáticos nos dados de metano, permitindo aos pesquisadores prever quais seriam as emissões, mesmo em regiões onde nenhuma observação direta foi feita.

"Nossa abordagem nos permitiu determinar a taxa global de emissões oceânicas com muito mais precisão do que nunca", diz Weber.

A versão mais recente do orçamento de metano será lançada ainda este ano e incorpora os resultados do artigo de Weber, oferecendo aos pesquisadores uma melhor compreensão de como o metano circula pelo sistema da Terra.

Águas rasas e fitoplâncton

Além de contribuir para uma melhor compreensão do orçamento global de metano, a pesquisa produziu outras duas descobertas interessantes:

Primeiro, as águas costeiras muito rasas contribuem com cerca de 50% das emissões totais de metano do oceano, apesar de constituírem apenas 5% da área oceânica. Isso ocorre porque o metano pode vazar dos reservatórios de gás natural ao longo das margens continentais e pode ser produzido biologicamente em sedimentos anóxicos (sem oxigênio) no fundo do mar.

Em águas profundas, é provável que o metano seja oxidado à medida que percorre sua longa rota do fundo do mar para a atmosfera. Mas em águas rasas, há uma rota rápida para a atmosfera e o metano escapa antes de ser oxidado. Weber está colaborando com John Kessler, professor de ciências da terra e ambientais da Universidade de Rochester, para resolver as incertezas restantes nas emissões costeiras de metano, realizando cruzeiros de pesquisa e desenvolvendo modelos de aprendizado de máquina.

Segundo, o metano exibe um padrão espacial muito semelhante ao da abundância de fitoplâncton, o que apóia uma hipótese recente controversa de que o plâncton produz metano no oceano de superfície. Anteriormente, os cientistas acreditavam que o metano só poderia ser produzido nas condições anóxicas encontradas no fundo do oceano. "As evidências estão se acumulando gradualmente para derrubar esse paradigma, e nosso artigo acrescenta uma peça importante", diz Weber.

Cada fonte natural de metano provavelmente também é sensível às mudanças climáticas, e é importante que os pesquisadores tenham uma linha de base precisa.

"Existem várias razões para acreditar que o oceano pode se tornar uma fonte maior de metano no futuro, mas, a menos que tenhamos uma boa estimativa de quanto emite agora, nunca identificaremos essas mudanças futuras". Weber diz.

Wiseman é um ex-pesquisador de graduação na Universidade de Rochester. Ela e Weber trabalharam com Annette Kock no Centro GEOMAR Helmholtz de Pesquisa Oceânica na Alemanha.

Fonte: Universidade de Rochester

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