Variabilidade temporal da concentração de metano na média troposfera e associação com variáveis globais e regionais no nordeste da Amazônia

Resumo

O metano (CH4) é um importante gás de efeito estufa, emitido por fontes naturais e antrópicas. Pesquisas anteriores indicaram maiores emissões de CH4 no nordeste da Amazônia em comparação com outras regiões da Bacia Amazônica, mas as razões ainda são pouco compreendidas. Este estudo teve como objetivo caracterizar as variações temporais nas concentrações de CH4 em uma área do nordeste da Amazônia, sujeita a intensas mudanças no uso da terra, entre 2003 e 2019, com base em dados de satélite. Foram utilizados produtos de sensoriamento remoto e de reanálise, incluindo: dados da razão de mistura de CH4 do sensor AIRS/AQUA na média troposfera (400 hPa), dados de uso da terra do MapBiomas, dados de temperatura e precipitação da reanálise ERA5/ECMWF e informações de queimadas do sensor MODIS/TERRA. Além da área de estudo, também foram analisados dados de concentração de CH4 sobre duas estações de referência global, situadas nas Ilhas Ascensão (ASC) e Barbados (RPB). A aquisição e o processamento dos dados foram realizados utilizando as plataformas Giovanni/NASA, Google Earth Engine e o ambiente computacional R Studio. Foram avaliadas tendências de longo prazo e a variabilidade sazonal típica das variáveis consideradas. Modelos de regressão multilinear foram desenvolvidos no intuito de prever as concentrações de CH4 (variável resposta) em função de variáveis meteorológicas de superfície, uso da terra e número de focos de queimada (preditores regionais) e em função da concentração de CH4 em estações de referência global (preditores globais). As análises revelaram uma tendência de aumento de 4,3 ± 0,3 ppb/ano na área de estudo, significativamente menor do que as tendências de longo prazo observadas nas estações de referência global. As concentrações foram maiores durante a estação seca (ago-out), possivelmente devido ao aumento nas emissões biogênicas de CH4 no período de águas baixas e a fatores globais. Foram observadas correlações estatisticamente significativas das concentrações de CH4 com a temperatura máxima diária (correlação positiva) e com a precipitação (correlação negativa), em escala mensal e anual. No período de estudo, observou-se uma redução na cobertura de floresta de 84% para 79%, apresentando uma anti correlação significativa com as concentrações de CH4 na média troposfera. Foram observadas fortes correlações entre as séries temporais de de CH4 observadas na área de estudo e na estação global ASC. Modelos de regressão lineares indicaram que a concentração de CH4 em ASC explicou, respectivamente nas escalas mensal e anual, 81% e 98% da variabilidade temporal de CH4 sobre a área de estudo. A inclusão de preditores regionais aprimorou o desempenho dos modelos de regressão, modulando os valores mais extremos de concentração nas estações seca e chuvosa. Em conclusão, o estudo mostra que a variabilidade sazonal e de longo prazo da concentração de CH4 no nordeste da Amazônia é majoritariamente influenciada por fatores globais. Além disso, as diferenças de concentração e de tendências de longo prazo observadas entre a área de estudo e as estações globais de referência sugerem que a Amazônia pode estar atuando como um sumidouro de CH4, atenuando o aumento global das concentrações.