Cientistas da Rice University e do NSF National Center for Atmospheric Research vão seguir as impressões digitais únicas da água para compreender melhor os sistemas climáticos
Quando se fala do sistema climático da Terra, a água está quase sempre no centro da narrativa — seja pela sua abundância, escassez ou chegada em momentos inesperados. Contudo, embora os modelos climáticos atuais consigam prever a quantidade de precipitação ou o nível de humidade do ar, continuam a falhar numa questão mais simples e crucial: de onde veio essa água?
Um novo projeto liderado pela Rice University (Houston, EUA) e pelo National Center for Atmospheric Research (NSF NCAR), financiado pela Fundação Nacional de Ciência dos Estados Unidos (NSF), pretende responder a essa pergunta. A iniciativa — denominada SCI-SWIM (Sustainable Community Infrastructure for Stable Water Isotope Modeling) — vai criar uma versão atualizada e mais poderosa do Community Earth System Model (CESM), capaz de seguir o percurso da água em todo o planeta, desde as nuvens na atmosfera até às camadas de gelo subterrâneas.
“Este trabalho tem como objetivo expandir a capacidade da comunidade científica para estudar o ciclo da água no espaço e no tempo”, explicou Sylvia Dee, professora associada de Ciências da Terra, Ambientais e Planetárias na Rice University e uma das investigadoras principais do projeto.
O que são isótopos estáveis?
Os isótopos são versões diferentes do mesmo elemento químico. Têm o mesmo número de protões (o que define o elemento), mas um número diferente de neutrões. No caso da água, os átomos de hidrogénio e oxigénio podem existir em versões ligeiramente mais pesadas ou mais leves.
Essas diferenças minúsculas fazem com que a água se comporte de forma ligeiramente distinta quando evapora, condensa, congela ou derrete. Assim, os cientistas podem usar os isótopos estáveis como “marcadores naturais” para seguir o percurso da água através da atmosfera, dos oceanos, dos solos ou das calotes polares.
As impressões digitais da água
Essas variações isotópicas funcionam como “impressões digitais”: permitem identificar se a humidade de uma tempestade veio do oceano próximo ou de regiões longínquas, distinguir a evaporação das plantas da evaporação do solo e comparar simulações de computador com observações feitas por satélites, torres meteorológicas, voos de investigação e até núcleos de gelo com milhares de anos.
Embora versões anteriores do CESM já incorporassem este tipo de rastreamento, estavam desatualizadas. O SCI-SWIM é uma reconstrução de raiz, que integra permanentemente este recurso e o torna mais fácil de manter, partilhar e atualizar.
Impacto na ciência do clima
A introdução de isótopos estáveis promete avanços em várias frentes:
- Atmosfera: pistas sobre a formação de nuvens, cruciais para entender o aquecimento global.
- Continentes: explicações sobre erros persistentes nos modelos, como a tendência para sobrestimar a humidade em zonas áridas.
- Regiões polares: novas informações sobre como os núcleos de gelo registam a história do clima e sobre o impacto do degelo na subida do nível do mar.
“Os isótopos estáveis da água são os traçadores da natureza”, afirmou Jiang Zhu, cientista do projeto no NSF NCAR.
“Eles oferecem uma ligação direta entre modelos e observações, desde a chuva que cai hoje à porta de casa até às camadas de gelo que registam o clima de há milhares de anos.”
Um projeto para a comunidade científica e educativa
O projeto foi desenhado para servir a comunidade alargada. Estão previstos módulos de formação para estudantes, tutoriais para jovens investigadores e até parcerias com escolas locais em Houston, onde alunos vão recolher amostras de chuva para análise.
“Queremos que a próxima geração de cientistas perceba como o ciclo da água está a mudar nos seus próprios quintais”, destacou Dee.
Os co-investigadores incluem ainda Peter Lauritzen e William Wieder, ambos do NSF NCAR. Ao fim de cinco anos, a equipa espera disponibilizar um CESM com rastreamento isotópico pronto para produção, acessível a toda a comunidade científica.
