Pesquisadores usam torre na Amazônia para investigar relação da floresta com o clima global

Para fazer ciência na Amazônia, além de enfrentar longos desafios logísticos, também é preciso subir degraus. Muitos deles. Quase 1,5 mil e, se possível, de uma só vez. O esforço vale a pena, pois tem levado a descobertas sobre o impacto tanto das mudanças climáticas na Amazônia quanto da floresta no clima de todo o planeta.

A escadaria em questão está na Torre Alta da Amazônia (ATTO, na sigla em inglês), com 325 metros de altura – ou quase o mesmo que três edifícios Copan empilhados. A torre fica a 150 km de Manaus (AM), na Estação Científica do Uatumã. É lá que cientistas instalam equipamentos capazes de captar informações sobre os fluxos de troca entre a floresta e a atmosfera.

São análises de concentrações de dióxido de carbono (CO₂) na atmosfera, do balanço de radiação e de fluxos de ozônio e aerossóis – partículas líquidas ou sólidas em suspensão no ar –, entre outros indicadores importantes para que se forme um panorama da importância da floresta amazônica.

Antônio Huxley do Nascimento sobe até o topo da torre diariamente quando está na Estação Científica, cerca de 10 dias por mês. Ele é técnico em instrumentação do Instituto Nacional de Pesquisa da Amazônia (Inpa) e monitora a operação de alguns dos mais de 100 equipamentos instalados na torre ATTO. Para subir, ele usa equipamento de segurança que inclui cinturão, mosquetões e cordão presos à cintura e ao corrimão da escadaria.

Nascimento verifica dados e o funcionamento dos equipamentos. “São equipamentos que coletam dados complexos o tempo inteiro, não pode haver interrupção. Eles geram uma quantidade enorme de dados e as informações são acessadas pelos pesquisadores em seus laboratórios no Brasil e na Alemanha. Mas é preciso ver constantemente se está tudo funcionando bem na torre”, disse à Agência FAPESP.

Em funcionamento desde 2015, a construção da torre custou € 8,4 milhões, financiados metade pelo governo alemão e pelo Instituto Max Planck e a outra metade pelo Ministério da Ciência, Tecnologia, Inovações e Comunicações (MCTIC) do Brasil, com recursos da Financiadora de Inovação e Pesquisa (Finep). Agências de fomento estaduais, como a FAPESP, a Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado do Amazonas (Fapeam) e a Fundação da Universidade Federal do Paraná (Funpar), financiam projetos de pesquisa na torre.

Na reserva existem ainda outras duas torres mais baixinhas, com 80 metros cada, usadas para o estudo de gases e aerossóis. Nelas é possível ter uma perspectiva mais próxima do dossel e não sobre a floresta, como ocorre com a torre ATTO.

A copa das árvores chega geralmente até 40 metros de altura, ou um oitavo da torre ATTO. Nessa etapa da subida da torre, é possível sentir a variação da umidade da floresta. Bem mais acima, a uns 170 metros de altura, um vento forte toma a torre. No entanto, ela não balança, pois está fixada também por longos e fortes cabos de aço. No topo, vê-se a imensidão da floresta, geralmente acompanhada por um enorme silêncio. De resto, só alguns pássaros conseguem parar no alto da torre, ou deixar lembranças por lá.

A Amazônia desempenha um papel importante nos ciclos biogeoquímicos globais de gases de efeito estufa. “A floresta amazônica é de extrema importância, principalmente por ser um bioma único no mundo, em região tropical. É a maior extensão de floresta tropical e o único lugar onde a própria floresta tem mecanismos de controle de seu clima interno, impactando muito de nosso planeta”, disse Paulo Artaxo, professor titular no Instituto de Física da Universidade de São Paulo (IFUSP) e membro do Painel Intergovernamental sobre Mudanças Climáticas (IPCC).

Essas características da floresta amazônica permitem que ela tenha mecanismos de regulação climática sobre a região.

“A floresta controla o balanço de energia, o fluxo de calor latente e sensível, o vapor d’água e os núcleos de condensação de nuvem que vão intensificar o seu ciclo hidrológico. E isso só é possível se houver uma extensão muito grande de floresta contígua. Quando ela é fragmentada, deixa de ter essa propriedade”, disse o também membro da coordenação do Programa FAPESP de Pesquisa sobre Mudanças Climáticas Globais.

Artaxo coordena a pesquisa "O ciclo de vida dos aerossóis e nuvens na Amazônia". Apoiada pela FAPESP, a pesquisa vai calcular o transporte de aerossóis a partir de medidas obtidas na torre ATTO, em Chacaltaya – a 5.250 metros de altitude nos Andes bolivianos – e em barcos e aviões.

O pesquisador também coordenou o href="https://bv.fapesp.br/pt/376/">Green Ocean Amazon Experiment (GOAmazon), campanha científica que buscou entender como os ciclos de vida dos aerossóis e das nuvens são influenciados pelo transporte de poluentes de Manaus para regiões de floresta tropical. O GOAmazon foi realizado de 2013 a 2018 e teve apoio da FAPESP, do Departamento de Energia dos Estados Unidos (DoE) e da Fapeam.

A análise de dados coletados na torre ATTO e em outros locais da Amazônia permitiu ao projeto GoAmazon fazer descobertas importantes sobre a dinâmica da floresta amazônica e sua relação com as mudanças climáticas. A partir de dados obtidos na torre, pesquisadores descobriram que o processo de aquecimento global pode ser ainda mais intenso do que o previsto originalmente caso não se consiga frear o desmatamento.

O grupo de pesquisadores reproduziu matematicamente as condições atmosféricas atuais do planeta, incluindo concentrações de aerossóis, compostos orgânicos voláteis (VOCs, na sigla em inglês) antropogênicos e biogênicos, ozônio, CO₂, metano e também os demais fatores que influenciam na temperatura global. De acordo com o estudo, essa maior intensidade de aquecimento está relacionada principalmente às mudanças nas emissões de BVOCs (compostos orgânicos voláteis biogênicos) pelas florestas tropicais.

Outro estudo, publicado na Nature Communications, reforçou a importância da Amazônia na regulação química da atmosfera. Pesquisadores do GoAmazon descobriram que a floresta amazônica emite três vezes mais isopreno do que o estimado anteriormente. A substância é um dos principais precursores do gás ozônio.

Aerossóis e ozônio

Um terceiro trabalho, publicado na revista Science, mostrou que na floresta tropical as partículas ultrafinas de poluição emitidas pelas cidades – e que costumam ser desprezadas para o impacto da poluição urbana – afetam substancialmente a formação das nuvens de tempestade na Amazônia.

Os resultados obtidos ajudam na compreensão de como a poluição urbana afeta os processos relacionados à formação de tempestades na Amazônia.

“É um quebra-cabeça e nós tentamos justamente identificar novas peças para contar a história completa”, disse Luciana Varanda, professora da Unifesp e integrante do GoAmazon.

Varanda faz estudos também na Floresta Nacional do Tapajós, no Pará, e na reserva do Cuieras, que fica a 60 km de Manaus (AM). “Estamos comparando observações no ATTO e nesses outros dois pontos e os resultados são semelhantes. Isso indica que essa floresta, apesar de ser mais próxima de Manaus, na maior parte do tempo tem condições originais da floresta preservada”, disse.

Os cientistas do GoAmazon utilizam equipamentos de última geração instalados nas torres.

“Eles funcionam automaticamente, coletam o ar e analisam com alta precisão a concentração de dióxido e monóxido de carbono – indicadores de ação do homem. Também medimos o ozônio, que é um poluente importante na troposfera. E ainda temos equipamentos que analisam detalhadamente as propriedades físico-químicas dos aerossóis. São análises em tempo real de composição química e de propriedades ópticas que indicam a interação dos aerossóis com a radiação solar e a fotossíntese da floresta”, disse Varanda.

Artaxo explica que as torres foram construídas em locais onde recebem quantidade mínima de poluição urbana.

“A poluição de Manaus atinge a torre ATTO muito esporadicamente, coisa de alguns dias por ano. Na maior parte do tempo, a torre recebe uma das massas de ar mais limpas que temos no planeta, que é transportada por 2 mil quilômetros desde o Atlântico Tropical, ao longo de uma região que não tem nenhuma grande área urbana. Isso é o que faz a torre ser muito especial do ponto de vista de monitoramento atmosférico de gases do efeito estufa, partículas de aerossóis, nuvens, radiação etc.”, disse à Agência FAPESP.

Para Artaxo, medições desse tipo na Amazônia são de extrema importância, tanto que só existem outras duas torres no mundo com características semelhantes à torre ATTO.

“Existe a torre Zotto, que fica na Sibéria, com 302 metros de altura, e uma torre alta que fica em Wisconsin, a WLEF, nos grandes lagos na América do Norte. Elas medem o balanço de carbono e propriedades atmosféricas. A torre ATTO é a única localizada em regiões tropicais, que são regiões estratégicas do ponto de vista de balanço de carbono e hidrologia global”, disse.

“O ATTO é um grande grupo integrado de pesquisadores e o mais importante é que estamos fazendo tudo no mesmo lugar. Há um intercâmbio grande entre os pesquisadores, não só de conhecimento, mas de dados, análises e também de metodologia de pesquisa”, disse Susan Trumbore, pesquisadora do Instituto Max Planck e coordenadora do lado alemão do projeto.

O objetivo é que cada projeto de pesquisa tenha um equilíbrio entre brasileiros e alemães. “Futuramente, pretendemos abrir a pesquisa para cientistas de outras nacionalidades”, disse Trumbore.

Na reserva são feitas pesquisas em fisiologia da vegetação, meteorologia, hidrologia, vegetação, gases do efeito estufa, entre muitas outras áreas.

“É essencial a colaboração entre os pesquisadores. Por exemplo, digamos que estudamos aerossóis e notamos que um gás específico está com concentração alterada. A primeira providência é contatar os colegas que estão medindo essa partícula. Depois, analisamos dados de satélites, de vento e de grande escala da vegetação. É importante estar conectado com diferentes áreas, pois a floresta é um sistema dinâmico complexo”, disse Stefan Wolff, pesquisador do Instituto Max Planck de Química.

Um exemplo de colaboração entre pesquisadores está no experimento supervisionado por Fernanda da Luz, que acabou de defender mestrado no Inpa. Ela integra a equipe de um estudo sobre a influência da diversidade vegetal e do solo na composição molecular da matéria orgânica dissolvida no solo. O experimento faz parte do projeto de doutorado de um pesquisador do Instituto Max Planck de Biogeoquímica.

De 15 em 15 dias, Luz coleta amostras de água para análise do carbono orgânico. As análises das amostras são realizadas no laboratório de hidrologia do Inpa.

Amazônia como um todo

Trumbore explica que para entender a complexidade da interação da floresta com a atmosfera é necessário também fazer pesquisas de solo e da vegetação. “Particularmente, a minha pesquisa não usa a torre. Ela envolve fazer buracos no solo em vez de subir na plataforma”, disse.

Para ela, o mais positivo do projeto como um todo é tentar entender processos complexos. “Ao mesmo tempo que medimos os fluxos atmosféricos, precisamos entender o porquê. Por isso estudamos solo, árvores, folhas, a relação simbiótica de liquens e muitos outros aspectos. Eu fico com a parte dos porquês. A reserva científica também serve de apoio para pesquisas de vegetação”, disse.

O metano, gás importante para o efeito estufa, é emitido pelo solo e em áreas inundadas. “No nível global a bacia amazônica é uma fonte global de metano. Queremos saber como isso vai se alterar com as mudanças climáticas e o aquecimento global”, disse Trumbore.

Artaxo destaca que a torre ATTO tem que funcionar a médio e longo prazo para fazer diagnósticos precisos do que está ocorrendo com o ecossistema amazônico.

“Ele está perdendo carbono para a atmosfera? Está absorvendo? A chuva está diminuindo ou aumentando? São questões fundamentais tanto para responder questões relacionadas ao Acordo de Paris, do qual o Brasil é signatário, quanto questões para que possamos fazer um diagnóstico preciso e o mais cedo possível do estado atual do funcionamento do ecossistema amazônico”, disse.