Os rios do Árctico e o escoamento superficial da terra despejam vastos volumes de água doce no Oceano Árctico, influenciando a salinidade da água do mar, a formação de gelo marinho e a circulação oceânica, desempenhando assim um papel importante na regulação do equilíbrio térmico da Terra.
Com o declínio das redes de monitorização no Norte, os cientistas têm recorrido a dados de satélite para reconstruir duas décadas de caudal e escoamento dos rios, revelando um impressionante mosaico de mudanças regionais, à medida que o aquecimento das temperaturas e a alteração dos padrões de precipitação remodelam o sistema hidrológico do Árctico de formas desiguais e inesperadas.
Os rios árcticos serpenteiam por tundras remotas e florestas boreais, congelando completamente no Inverno e transbordando a cada Primavera com o degelo, desaguando finalmente no oceano. O escoamento superficial – água que não se infiltra no solo, mas que flui pela superfície – aumenta ainda mais o volume de água doce que chega ao mar.
Em conjunto, estas águas árticas contribuem para a regulação do aporte de água doce ao oceano, influenciando processos climáticos que se estendem muito para além da região polar. Para além dos efeitos das alterações climáticas, a compreensão destes fluxos é importante para prever a disponibilidade de água doce para as necessidades humanas e da vida selvagem.
No entanto, o degelo, o degelo do permafrost e a alteração dos padrões de precipitação estão a transformar estas vastas redes de água doce que alimentam o Oceano Ártico. Como o Árctico está a aquecer muito mais rapidamente do que a média global, a urgência de compreender estes sistemas está a aumentar.
Durante décadas, o caudal dos rios foi monitorizado através de estações de medição instaladas ao longo das margens. Contudo, a manutenção destes instrumentos em paisagens remotas do Árctico é dispendiosa e logisticamente complexa, o que levou à desactivação de muitas estações.
Como resultado, os cientistas estão a ter cada vez mais dificuldades em acompanhar a forma como a hidrologia do Árctico está a responder às rápidas alterações climáticas. Os satélites em órbita oferecem uma alternativa.
Através do projecto STREAM-NEXT (Earth Observation Science for Society) da Agência Espacial Europeia, os investigadores desenvolveram uma nova forma de avaliar o caudal e o escoamento dos rios no Ártico a partir do espaço.
Um artigo publicado recentemente na revista Remote Sensing of Environment descreve como os cientistas utilizaram observações de satélite para estimar o caudal e o escoamento dos rios em toda a região do Ártico entre 2003 e 2022.
A equipa de investigação, liderada pelo Instituto de Investigação para a Proteção Geo-Hidrológica do Conselho Nacional de Investigação de Itália, em colaboração com a Universidade de Perugia, integrou dados de armazenamento de água das missões gravitacionais GRACE e GRACE Follow-On da NASA e do Centro Aeroespacial Alemão (DLR), dados de humidade do solo do projeto de Humidade do Solo da Iniciativa de Alterações Climáticas da ESA, dados de cobertura de neve do projeto de Neve da Iniciativa de Alterações Climáticas da ESA e informações de precipitação do produto de dados IMERG da NASA para calcular como a água se move pelos sistemas fluviais do Ártico.
A abordagem baseia-se num modelo hidrológico especificamente adaptado às condições do Árctico e, o que é importante, em vez de depender de instrumentos locais, o modelo STREAM opera inteiramente com base em observações derivadas de satélite.
O modelo foi inicialmente calibrado utilizando dados das 15 maiores bacias hidrográficas do Árctico e depois estendido a regiões sem estações de medição, permitindo a criação de um conjunto de dados diários pan-árticos de escoamento superficial e caudal fluvial baseado exclusivamente em dados de satélite.
O mapa acima mostra o escoamento superficial mensal entre 2003 e 2022 e indica as 15 bacias hidrográficas associadas.
Utilizando este novo método baseado em dados, os investigadores estimam que os rios do Ártico fornecem anualmente aproximadamente 4.760 quilómetros cúbicos de água doce ao Oceano Árctico, o que está de acordo com as estimativas baseadas em estações de medição e, portanto, aumenta a fiabilidade da nova abordagem.
Cerca de 80% desta água doce tem origem em bacias hidrográficas da Eurásia, realçando a influência dominante das bacias hidrográficas da Sibéria nas condições do Oceano Árctico.
Uma das descobertas mais importantes do estudo é que a mudança hidrológica no Árctico não é uniforme. Entre 2003 e 2022, as tendências do escoamento variaram amplamente entre regiões, como mostra o mapa. Algumas áreas apresentaram um aumento do escoamento, enquanto outras apresentaram um declínio.
Francesco Leopardi, da Universidade de Perugia e principal autor do artigo, afirmou: “Embora a resposta esperada da região pan-ártica às alterações climáticas sugira um aumento geral do escoamento superficial, as estimativas baseadas em satélite revelam um quadro mais heterogéneo.
“Em todo o Árctico, o fluxo de água doce não está a mudar de forma uniforme; em vez disso, a região apresenta um mosaico de mudanças. Algumas áreas estão a tornar-se mais húmidas, enquanto outras – como a bacia do rio Mackenzie – estão a sofrer com a diminuição do escoamento superficial.”
“De um modo geral, estas descobertas desafiam a noção de um Ártico uniformemente ‘mais húmido’, destacando, em vez disso, um sistema que sofre mudanças desiguais e regionalmente contrastantes.”
Esta complexidade espacial reflete a interação de fatores como o aumento da temperatura do ar, a mudança nos padrões de precipitação, as alterações na neve e nos glaciares e a evolução das condições do permafrost.
Estas respostas variadas são consistentes com pesquisas mais amplas que mostram que os sistemas fluviais do Árctico respondem de forma diferente dependendo do clima regional e das características da paisagem. Por outras palavras, o Árctico, em geral, não está simplesmente a tornar-se mais húmido ou mais seco – o seu ciclo da água está a reorganizar-se.
Além disso, esta nova investigação destaca uma transformação mais ampla em curso na observação da Terra. Os satélites estão a atuar cada vez mais como sistemas essenciais de monitorização ambiental, em vez de ferramentas complementares.
Em particular, a futura Missão de Gravidade de Próxima Geração (NGGM) da ESA fornecerá medições de gravidade frequentes e de alta precisão, oferecendo uma visão sem precedentes da distribuição e do transporte de massa dentro do sistema terrestre, incluindo o movimento da água. Ao mapear o campo gravitacional da Terra repetidamente ao longo do tempo, os cientistas podem identificar onde a água e o gelo estão armazenados e, crucialmente, como estes reservatórios mudam.
Embora a utilização da gravidade para medir o armazenamento de água – em rios, lagos, águas subterrâneas e gelo – possa parecer contraintuitiva, pequenas variações temporais no campo gravitacional da Terra refletem alterações na massa causadas por alterações nos volumes de água e gelo.
O NGGM fará parte de um par de satélites na constelação conjunta MAGIC da ESA e da NASA, juntamente com um segundo par da missão GRACE-C da NASA e do DLR.
A deteção remota já fundamenta medições globais de perda de gelo, alterações na vegetação e subida do nível do mar. Nas regiões polares, onde as medições de campo são difíceis e dispendiosas, a hidrologia por satélite é a única forma prática de manter observações contínuas ao longo de décadas.
Texto original: Tracking Arctic freshwater flow from space
Texto e imagens: ESA
Tradução automática via Google
Edição: Rui Barbosa