O Ciclo Global do Carbono

Visão geral

O carbono move-se continuamente através dos reservatórios em escalas de tempo que vão de horas a milhões de anos. Fotossíntese, respiração, decomposição, troca oceânica, intemperismo, sedimentação, vulcanismo e combustão contribuem para este sistema conectado.

Fundamentos técnicos

O ciclo do carbono é quantificado como reservatórios conectados por fluxos brutos e líquidos. O dióxido de carbono atmosférico troca rapidamente com a vegetação e a superfície do oceano, enquanto a matéria orgânica do solo, as águas profundas, os sedimentos e as rochas armazenam carbono durante períodos de tempo mais longos. A absorção oceânica combina trocas gasosas, química de carbonatos, exportação biológica e circulação. Em terra, a produção primária bruta é compensada pela respiração vegetal e microbiana. O intemperismo por silicato e o soterramento de carbonato fornecem um feedback regulador lento do clima, enquanto o vulcanismo e o metamorfismo devolvem carbono geológico ao sistema atmosfera-oceano.

Como funciona

Trocas rápidas ligam a atmosfera, a parte superior do oceano e a biosfera. Processos geológicos mais lentos armazenam carbono em sedimentos e rochas. A extração e combustão humana de material fóssil de transferência de carbono de reservatórios de longo prazo para o sistema ativo atmosfera-oceano é muito mais rápida do que os processos de remoção geológica compensam.

Métodos de medição e pesquisa

Os pesquisadores restringem os fluxos usando redes de concentração atmosférica, proporções de isótopos de carbono, pesquisas oceânicas, torres de covariância de redemoinhos, inventários florestais e observações de satélite. Os modelos inversos inferem fontes e sumidouros espaciais a partir de dados de transporte e concentração, enquanto os modelos do sistema terrestre acoplam a biogeoquímica ao clima. O carbono-13 ajuda a separar as influências terrestres e fósseis, e o radiocarbono distingue o carbono recentemente trocado de antigas fontes fósseis. Os orçamentos devem conciliar estimativas independentes com a incerteza e evitar dupla contagem. A absorção do ecossistema local não pode ser considerada permanente quando o fogo, a colheita, a seca ou a mudança no uso da terra podem revertê-la.

Ideias principais

• Uma grande troca bruta pode coexistir com um fluxo líquido muito menor.
• Os sumidouros terrestres e oceânicos absorvem parte, mas não todas, das emissões humanas de carbono.
• A durabilidade do armazenamento de carbono difere muito entre florestas, solos, oceanos e rochas.

Atual fronteira de pesquisa

A pesquisa atual examina a saturação dos sumidouros, o degelo do permafrost, as turfeiras, a acidificação dos oceanos e a durabilidade da remoção artificial. O aquecimento altera a respiração, a estratificação e o fornecimento de nutrientes, produzindo feedbacks cuja magnitude varia consoante a região e a escala temporal. Os métodos de remoção de dióxido de carbono diferem em adicionalidade, vazamento, monitoramento e tempo de armazenamento; uma tonelada armazenada temporariamente na vegetação não é fisicamente equivalente ao carbono mineralizado. O metano e outros gases com efeito de estufa interagem com o clima, mas requerem tempos de vida e métricas separados. Uma avaliação de mitigação confiável combina, portanto, a contabilidade de carbono com restrições energéticas, de biodiversidade, hídricas e sociais.

Por que é importante

O ciclo do carbono regula o clima, a química dos oceanos e a produtividade biológica. A medição de fontes e sumidouros apoia a atribuição climática, a orçamentação e a avaliação de estratégias de mitigação.

Limites e questões abertas

Os feedbacks podem enfraquecer ou fortalecer os sumidouros naturais à medida que o clima muda. A contabilização do carbono deve distinguir a absorção temporária do armazenamento durável e evitar tratar todos os átomos de carbono ou ecossistemas como intercambiáveis.