Destaques
- O projeto COCO2 de cinco anos irá implantar uma frota de quatro veículos autônomos para fazer medições sustentadas das trocas de carbono no difícil Oceano Antártico.
- O projeto visa reduzir uma importante fonte de incerteza em estimativas de quanto CO₂ produzido pelo homem o Oceano Antártico absorve e armazena.
- Pesquisadores do Observatório Terrestre Lamont-Doherty, liderado por Galen McKinley, usará aprendizado de máquina e modelagem para identificar lacunas críticas de dados e ajudar a determinar onde os veículos devem coletar observações.
- O projeto testará uma nova abordagem escalável para monitorar o sumidouro de carbono do oceano.
O Oceano Antártico cobre quase um terço da superfície oceânica do mundo e liga as bacias de todos os outros grandes oceanos, com condições implacáveis que dificultam a investigação. As suas águas extremamente frias desempenham um papel importante no sumidouro global de carbono – os cerca de 30% das emissões antropogénicas de carbono absorvidas todos os anos – pelos oceanos do mundo como um todo.
Esta combinação de importância climática e inacessibilidade física torna a monitorização e a compreensão de como o Oceano Antártico regula a atmosfera global são extremamente importantes e extremamente desafiadoras. Colmatar essa lacuna de conhecimento é uma prioridade para investigadores e governos em todo o mundo.
Liderado por pesquisadores do Laboratório Ambiental Marinho do Pacífico (PMEL) da Administração Nacional Oceânica e Atmosférica (NOAA) e da Universidade de Columbia, o projeto Constraining Ocean Carbon with Optimized Observing (COCO2) é uma iniciativa de cinco anos que implantará Veleiro veículos de superfície não tripulados (USVs) para implementar uma abordagem nova e escalonável para observar as trocas de carbono ar-mar e reduzir a incerteza nas estimativas do sumidouro global de carbono. Os USVs são pequenas embarcações robóticas à vela equipadas com sensores movidos a energia solar a bordo. Eles passarão muitos meses no mar, enviando dados em tempo real para cientistas das águas remotas e agitadas do Oceano Antártico, que muitas vezes são muito difíceis e caras para serem alcançadas pelos navios de pesquisa.
Na Columbia, o projeto será liderado por Galen McKinleyprofessor do Departamento de Ciências da Terra e Ambientais da Faculdade de Artes e Ciências e pesquisador do Observatório da Terra Lamont-Doherty, que faz parte da Columbia Climate School.
Os cientistas do COCO2 lançaram o primeiro USV de Hobart, Austrália, esta semana, e implantarão um veículo adicional a cada três meses até que um total de quatro operem com sucesso no Oceano Antártico.
“O Oceano Antártico é um dos ambientes mais adversos da Terra e notoriamente difícil de observar. Com o lançamento de hoje, reunimos novas ferramentas para superar este desafio e abordar questões de longa data sobre o sumidouro de carbono do oceano”, disse Adrienne Sutton da NOAA, que co-lidera o COCO2 com McKinley. “À medida que um USV completa uma circunavegação da Antárctida, regressará a Hobart, onde os sensores serão substituídos, e o USV será redistribuído para iniciar outra circunavegação. Este padrão continuará durante o projecto de cinco anos.”
Além da NOAA e da Columbia, as outras instituições colaboradoras do COCO2 são a Universidade de Washington, a agência científica nacional da Austrália, CSIRO, a Parceria do Programa Antártico Australiano, o Conselho de Investigação Científica e Industrial da África do Sul (CSIR) e o seu Observatório de Carbono-Clima do Oceano Austral (SOCCO), Schmidt Sciences e Saildrone.
“O Oceano Antártico é fundamental para a absorção e armazenamento de CO2 proveniente das emissões humanas”, disse Elizabeth Shadwick da CSIRO. “Espera-se que os Saildrone USV viajem mais de 24.000 quilómetros (13.000 milhas náuticas) para cada implantação, dando-nos uma cobertura sem precedentes de regiões que não podemos alcançar com navios de investigação ou navios comerciais. Isto ajudará a preencher lacunas críticas sobre a quantidade de carbono que está a ser absorvida pelo Oceano Antártico e o que o influencia.”
Em Lamont, McKinley liderará a análise de dados do projeto e a estratégia de observação dos USVs, usando ferramentas de aprendizado de máquina para identificar onde são necessárias medições adicionais.
“Seremos capazes de fazer ajustes ao longo da missão de cinco anos para direcionar a recolha de dados nas regiões que são mais necessárias para compreender melhor o sumidouro de carbono nos oceanos”, disse McKinley. “Também aplicaremos ferramentas avançadas de observação de modelos e IA para investigar o ciclo do carbono no Oceano Antártico.”
O CSIR fornece capacidade de observação crítica e conhecimento regional. A Schmidt Sciences, que apoia pesquisas climáticas direcionadas para promover a compreensão da absorção global de carbono, fornece financiamento filantrópico através do seu Instituto Virtual para o Ciclo do Carbono.
“O Oceano Antártico desempenha um papel importante no sistema climático global”, disse Sandy Thomalla do CSIR. “Compreender os processos que controlam a absorção de CO2 é fundamental para ter projeções precisas do sumidouro de carbono do Oceano Antártico no futuro.”
Um oceano traiçoeiro para navegar
Em comparação com os oceanos do Hemisfério Norte, o Oceano Antártico é em grande parte desprovido de grandes massas de terra, o que torna traiçoeiro o trânsito seguro de navios de investigação tripulados. A região apresenta riscos operacionais extremos, incluindo icebergs à deriva, ventos com força de furacão que geram ondas enormes e grandes distâncias da infraestrutura costeira.
Historicamente, a observação segura do Oceano Antártico exigiu o fretamento de navios de investigação dispendiosos, o destacamento de grandes tripulações de marinheiros e cientistas e a perda frequente de valiosos dias operacionais devido a condições meteorológicas severas. As condições tornam-se particularmente difíceis durante o inverno austral, quando a investigação em navios em partes do Oceano Antártico é frequentemente interrompida por completo.
Os veículos não tripulados já demonstraram que podem suportar estas condições. Em 2019, um Saildrone Explorer circunavegou com sucesso a Antártica em uma missão de 196 dias cobrindo mais de 11.000 milhas náuticas (20.000 km).
A COCO2 aproveitará esse sucesso ao implantar vários Saildrone Explorer USVs durante todo o ano para monitorar a troca de CO2 ar-mar em regiões onde permanecem lacunas críticas de dados. Como os veículos operam sem tripulações ou navios fretados, a abordagem pode ser sustentada durante o inverno austral e dimensionada para cobrir uma área muito maior do oceano do que apenas as campanhas baseadas em navios.
“O Oceano Antártico é um dos lugares mais difíceis de operar na Terra, e é exatamente para esse tipo de desafio que o Saildrone foi construído”, disse Richard Jenkins, fundador e CEO do Saildrone. “O COCO2 é uma oportunidade para colocar essa capacidade em prática numa ambiciosa missão internacional, proporcionando acesso sustentado a uma região que tem sido historicamente extremamente difícil de observar.”
Os dados recolhidos através do COCO2 ajudarão a melhorar as estimativas da quantidade de carbono que o Oceano Antártico absorve e alimentarão directamente o Orçamento Global de Carbonouma avaliação anual das emissões humanas de CO2 e de quanto desse total é absorvido pela terra e pelos oceanos. O Orçamento Global de Carbono é um mecanismo crítico através do qual a comunidade internacional acompanha o progresso em direção aos objetivos climáticos do Acordo de Paris da UNFCCC.
