A maioria de nós aprendeu na escola que as árvores absorvem dióxido de carbono (CO2) durante a fotossíntese, armazenam carbono em suas células e liberam oxigênio na atmosfera. Esse processo desempenha um papel significativo no ciclo do carbono e ajuda a regular o clima da Terra. No entanto, dados em larga escala sobre a quantidade de carbono armazenado nas florestas do mundo e como elas mudam ao longo do tempo não estão prontamente disponíveis.

É aqui que entra o satélite Earth Explorer Biomass da ESA, construído pela Airbus. Com lançamento previsto para os próximos dias, esta missão pretende preencher a lacuna no nosso conhecimento do ciclo do carbono, fornecendo dados precisos e detalhados sobre a biomassa florestal (matéria lenhosa das árvores - tronco, galho, caule) e a altura da floresta, apoiando a nossa compreensão das alterações climáticas.

Florestas: os sumidouros de carbono do nosso planeta

Cobrindo quase 30% da área terrestre da Terra, as florestas são um dos recursos mais valiosos do nosso planeta. Elas ajudam a regular os ecossistemas, proteger a biodiversidade e são um componente essencial do ciclo global do carbono. As florestas em crescimento absorvem cerca de um terço do CO2 liberado anualmente pela queima de combustíveis fósseis, atuando como sumidouros naturais de carbono e desacelerando o aquecimento global. 

Cientistas estimam que cerca de 50% do peso seco de uma árvore é carbono. O carbono florestal é atualmente avaliado por meio de dados e equações de inventário em campo. Infelizmente, medições de campo podem ser difíceis de obter em algumas partes do mundo devido à distância, falta de capacidade, escassez de dados ou questões geopolíticas, dificultando a abordagem em grandes escalas.

Para enfrentar esse desafio de dados, o foco principal do mapeamento de carbono com biomassa está nas florestas tropicais, onde os dados são escassos. Essas regiões são de particular interesse porque armazenam a maior parte do carbono florestal do mundo e são onde ocorrem a maioria das mudanças na biomassa florestal", explica Björn Rommen, Cientista da Missão de Biomassa da ESA. 

As mudanças mais significativas nos estoques de carbono que ocorrem nos trópicos são causadas principalmente por mudanças no uso da terra, como desmatamento, exploração madeireira e queimadas. Os três países com as maiores florestas tropicais – Brasil, Indonésia e República Democrática do Congo – juntos geram 55% das emissões globais líquidas de CO2 causadas por mudanças no uso da terra (entre 2014 e 2023). Essas flutuações de carbono podem ter um impacto substancial no ciclo global do carbono e contribuir para as mudanças climáticas, gerando dióxido de carbono, o principal gás de efeito estufa. 

"O papel das florestas no ciclo global do carbono não é totalmente compreendido", explica Rommen. "Faltam-nos dados sobre os estoques e fluxos de carbono, a dinâmica florestal (crescimento, regeneração, mortalidade) e como elas reagem às mudanças climáticas. Ao melhorarmos a nossa compreensão desses processos, podemos gerir melhor as florestas e quantificar o seu papel nas mudanças climáticas."

Explorando as florestas da Terra. Um avanço com o radar de banda P

O satélite Biomass mapeará com precisão a biomassa acima do solo (AGB) em grandes áreas usando um radar de abertura sintética (SAR). O que torna este SAR único é que ele opera no comprimento de onda da banda P, o primeiro a ser usado no espaço. O refletor de malha de arame de 12 metros de largura é fornecido pela L3Harris. Ao contrário das bandas X, C e L comumente usadas, o comprimento de onda de 70 cm da banda P oferece vantagens distintas. Seu comprimento de onda mais longo aumenta a capacidade do sinal SAR de penetrar na cobertura vegetal até o solo. Uma onda eletromagnética interage apenas com objetos de aproximadamente o mesmo tamanho que seu comprimento de onda. Assim, com a banda P, o SAR pode "ver" todos os objetos de 70 cm ou mais, mas não os menores, como folhas. As ondas de biomassa, portanto, passarão "através" da folhagem, interagindo com os componentes lenhosos maiores, incluindo tronco e galhos, permitindo medições precisas da altura, estrutura e densidade das árvores, mesmo em florestas densas. 

Além disso, o sensor de radar opera dia e noite e também penetra a cobertura de nuvens. Os dados coletados e o processamento subsequente permitem imagens diretas do interior da floresta em uma escala sem precedentes, tornando este instrumento uma ferramenta ideal para esta missão inovadora.

Medindo o carbono do espaço, de uma única árvore a florestas inteiras 

“A missão do satélite Biomass medirá a biomassa e a altura da floresta durante sua fase inicial, usando a técnica de tomografia SAR**. Ao capturar múltiplas imagens da mesma área em um curto espaço de tempo, um mapa 3D pode ser criado para identificar diferentes tipos de floresta e estruturas verticais”, explica Rommen. 

Durante a segunda fase da missão, medições repetidas ao longo de vários anos permitirão à comunidade científica identificar a perda e o crescimento florestal, bem como avaliar a evolução da biomassa florestal. 

Os dados coletados do espaço serão comparados com medições em terra, como as fornecidas pela  iniciativa GEO-TREES , para calibrar e validar as estimativas de biomassa. Os inventários florestais do GEO-TREES envolvem o mapeamento e a geolocalização de medições árvore por árvore, incluindo diâmetro e altura, e a identificação de espécies com a ajuda de botânicos. O plano é incluir mais de 100 locais amostrados de florestas tropicais, que estarão disponíveis para a comunidade científica.

Preenchendo a lacuna nos modelos climáticos para soluções eficazes para as mudanças climáticas

A biomassa permite que cientistas monitorem o desmatamento, a degradação florestal e o reflorestamento, rastreando os fluxos de carbono em escala global ao longo do tempo. Esses dados aprimoram nossa compreensão do ciclo global do carbono, aprimorando as previsões de modelos climáticos para estratégias eficazes de mitigação e adaptação.

“Modeladores florestais e de ciclo de carbono podem caracterizar o estado atual das florestas tropicais e modelar sua evolução ao longo do tempo, transformando imagens de radar em mapas de 'toneladas de madeira' por hectare. Esses dados são valiosos para governos comprometidos com a redução das emissões de carbono e para atividades relacionadas a políticas, como as da  ONU REDD+ ou  da UNFCCC ”, explica Rommen.

As florestas oferecem uma oportunidade significativa para sequestrar carbono adicional por meio de projetos de reflorestamento e esforços de conservação. O satélite também permitirá a quantificação da perda de biomassa devido à exploração madeireira ilegal e ao desmatamento, auxiliando as autoridades no combate a esse desafio. 

Além de sua missão principal, os dados do satélite podem ser usados para medir a velocidade do gelo e a estrutura do gelo subterrâneo na Antártida, mapear a geologia subterrânea em desertos e determinar a topografia sob vegetação densa.

Biomass é uma missão inovadora de cinco anos, desde o primeiro uso de SAR espacial na Banda P, revelando biomassa e altura da floresta em escala sem precedentes, até o uso diversificado de seus dados por aqueles que protegem e restauram nossas florestas, essas reservas vitais de carbono que ajudam a regular nosso clima.

** tomografia : técnica que utiliza ondas (como radar ou raios X) para reconstruir uma representação tridimensional de um objeto, combinando múltiplas imagens transversais bidimensionais. Com o Biomass, os sinais de radar mapearão a estrutura tridimensional das florestas, incluindo biomassa e altura.