Como ligações físicas entre o solo e o céu, as plantas desempenham um papel importante na formação do clima e do clima da Terra. Agora, pesquisadores da Universidade de Stanford revelaram como um olhar mais atento ao funcionamento interno das plantas pode ajudar a melhorar as previsões do modelo de alguns desastres globais devastadores.

Secas repentinas, que se desenvolvem rapidamente e esgotam a disponibilidade de água em questão de semanas, estão associadas a mudanças na evapotranspiração – o processo de as plantas moverem a umidade de suas raízes para o ar. A água submetida à evapotranspiração às vezes é considerada “perdida” para a atmosfera, portanto, cálculos precisos dessa perda podem ser críticos para entender os impactos nos recursos hídricos e nos ecossistemas.

Ao analisar dados de satélite de precipitação e umidade abaixo do solo, os pesquisadores calcularam mudanças na evapotranspiração durante as secas que ocorreram globalmente de 2003 a 2020. A pesquisa , publicada na Nature Climate Change em 27 de outubro, revela mais detalhes sobre o papel da evapotranspiração nesses eventos devastadores.

“Quando a água já é limitada, a evapotranspiração continuará a fazer com que a perda de água aconteça ainda mais rápido – e isso fará com que a seca se torne mais severa em um período de tempo muito mais curto”, disse Meng Zhao, principal autora do estudo, pesquisadora de pós-doutorado no sistema Terra. ciência na Stanford Doerr School of Sustainability . “Temos um desafio muito grande em prever secas repentinas e a subestimação da perda de água pode ser um grande obstáculo nessa previsão.”

Secas com início e intensificação rápidos podem impactar comunidades vulneráveis ??e arruinar a produção de alimentos, como foi visto na seca repentina das Grandes Planícies Centrais de 2012, que resultou em mais de US$ 30 bilhões em danos. Para que os modelos sejam aprimorados, os pesquisadores dizem que precisam incorporar um elemento oculto no processo de evapotranspiração: como as plantas mudam a estrutura e os caminhos no solo ao redor de suas raízes.

“Descobrimos que o erro do modelo parece ser explicado pela maneira como as plantas mudam a forma como as partículas são organizadas no solo”, disse a autora sênior do estudo Alexandra Konings , professora assistente de ciência do sistema terrestre. “Como resultado dessas mudanças no solo, a água flui através do solo de maneira diferente, mudando onde e quanta água está disponível para as plantas absorverem e transpirarem”.

Semelhante à maneira como as pessoas podem viver com várias dietas, hábitos de exercício e horas de sono com base nos recursos disponíveis, as plantas respondem às secas com grande variabilidade. Os minúsculos poros nas folhas chamados estômatos que liberam água podem fechar, mas nem todas as plantas fecham seus estômatos igualmente ou nas mesmas taxas. Durante a seca, as atmosferas mais secas têm maior capacidade de puxar a água para fora da terra através da evapotranspiração, fazendo com que ela aumente – mas se os estômatos se fecharem o suficiente, reduzirá a evapotranspiração em relação aos tempos sem seca.

“Existe uma diversidade tão grande de formas que as plantas operam que pode ser muito difícil entender, prever e quantificar completamente nos modelos”, disse Konings. “E, infelizmente, se esse aumento da evapotranspiração está acontecendo com mais frequência do que imaginamos, está intensificando o efeito da seca; há ainda menos água no solo do que imaginamos, porque mais está sendo perdido na atmosfera.”

Os modelos atuais do sistema terrestre mostram aumentos na evapotranspiração, em que os estômatos são mais abertos, ocorrendo cerca de 25% do tempo durante as secas. No entanto, de acordo com a nova estimativa dos pesquisadores, isso ocorre cerca de 45% das vezes. “Esta subestimação é particularmente grande em climas relativamente mais secos e regiões de baixa biomassa”, escrevem os autores do estudo.

Os pesquisadores combinaram observações de armazenamento de água dos satélites Gravity Recovery and Climate Experiment (GRACE) com dados de precipitação do Global Precipitation Climatology Project para calcular as medições de evapotranspiração em todo o mundo. Se uma determinada seca em um determinado local leva a uma alta evapotranspiração – e tem o potencial de se transformar em uma seca repentina – depende de uma série de fatores. Os autores descobriram que os solos secos são um controle fundamental. Eles descobriram ainda que os modelos atuais não levam em conta o efeito das raízes sobre como a água viaja pelos solos. Isso causou erros nas simulações do modelo de secura do solo e, consequentemente, na evapotranspiração.

“Sabíamos que havia problemas com os modelos, mas fiquei realmente surpreso com o quanto eles estavam errados”, disse Konings. “Minha esperança pessoal é que outras pessoas da comunidade que estão construindo modelos diferentes usem as lições do nosso artigo.”

As descobertas apontam para a necessidade de representações aprimoradas do modelo dos impactos da umidade do solo na evapotranspiração, efeitos da estrutura do solo na transferência de água e características das plantas para entender os recursos hídricos atuais e futuros. Embora os pesquisadores não tenham calculado como essas novas medições de evapotranspiração podem afetar os cenários climáticos futuros – que devem trazer secas mais frequentes e severas – eles dizem que as descobertas devem ser facilmente transferíveis para outros modelos. E como é baseado em dados de satélite, o trabalho não requer recursos locais.

“Você pode ver claramente que os modelos subestimam o aumento da evapotranspiração durante as secas para regiões áridas e semiáridas”, disse Zhao. “Isso significa que nossa compreensão desse fenômeno é especialmente pobre em regiões que já sofrem com questões de injustiça ambiental – acho que nosso trabalho pode ajudar a melhorar o conhecimento dessas regiões que já sofrem com o estresse hídrico.”